СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА
METHOD OF THE FUEL INJECTION STEPPED CHARACTERISTIC FORMATION

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам подачи топлива двигателей внутреннего сгорания, точнее к аккумуляторной топливной системе дизеля с электромагнитным управлением впрыскиванием топлива. Изобретение также относится к способу управления работой электрогидравлической форсунки.
Известен способ управления формой характеристики впрыскивания аккумуляторной топливной системой дизеля с электромагнитным управлением (патент US 6557779 В2. 6.05.2003), предполагающий форсунку с двумя рядами распиливающих отверстий и двумя иглами распылителя: внутренней и внешней. Каждая игла распылителя имеет свое управляющее устройство, которое включает камеру управления, расположенную на одном конце каждой иглы распылителя, линию заполнения камеры управления топливом высокого давления и электромагнитный клапан управления форсункой, направляющий поток топлива под высоким давлением из каждой камеры управления в линию слива топлива с низким давлением, что позволяет управлять перемещением соответствующей иглы распылителя. Различные комбинации подъема внутренней и внешней иглы распылителя позволяет получать различные формы переднего фронта характеристики впрыскивания, включая ступенчатую, а также предварительный и последующий впрыски. К недостаткам данного способа следует отнести конструктивную сложность применяемой электрогидравлической форсунки аккумуляторной топливной системы дизеля.
Наиболее близким к заявленному способу является способ формирования ступенчатой характеристики впрыскивания топлива аккумуляторной топливной системой дизеля с электрогидравлическими форсунками с электромагнитным управлением путем воздействия на управляющие импульсы тока, подаваемые на электромагнитный управляющий клапан (Денисов А.В. Выбор и обоснование параметров электрогидравлической форсунки для аккумуляторной топливной системы высокооборотного дизеля. / Автореферат дисс. канд. техн. наук, МТУ «ХПИ». - Харьков, 2009, 20 с.). К недостаткам рассмотренного способа следует отнести отсутствие направленного воздействия на передний фронт характеристики впрыскивания с целью получения ступенчатой характеристики впрыскивания топлива. Описанный способ принят в качестве прототипа.
Достигаемым при использовании предлагаемого изобретения техническим результатом является обеспечение формирования ступенчатой характеристики впрыскивания топлива аккумуляторной топливной системой дизеля без усложнения конструкции электрогидравлической форсунки.
Технический результат достигается тем, что в способе формирования ступенчатой характеристики впрыскивания топлива аккумуляторной топливной системой дизеля с электрогидравлическими форсунками с электромагнитным управлением путем формирования управляющих импульсов тока, подаваемых на управляющий электромагнитный клапан, управляющие импульсы тока состоят из двух предварительных и одного основного, соответствующего второму этапу характеристики впрыскивания, имеющему максимальную амплитуду, причем длительность первого предварительного управляющего импульса тока определяет амплитуду переднего фронта первого этапа ступенчатой характеристики впрыскивания топлива, интервалы между первым и вторым предварительными управляющими импульсами тока, а также интервал между вторым предварительным управляющим импульсом и основным управляющим импульсом тока подбираются таким образом, чтобы обеспечить ступенчатое впрыскивание с заданной величиной колебаний амплитуды первого этапа ступенчатой характеристики впрыскивания, причем амплитуда первого этапа характеристики впрыскивания составляет 0,2-0,8 от максимальной амплитуды второго этапа ступенчатой характеристики впрыскивания топлива, а колебание амплитуды первого этапа ступенчатой характеристики впрыскивания составляет не более 0,10-0,15 от максимальной амплитуды второго этапа ступенчатой характеристики впрыскивания топлива.
Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить формирование ступенчатой характеристики впрыскивания при одновременном упрощении и удешевлении конструкции электрогидравлической форсунки по сравнению с существующими аналогами.
Предлагаемое изобретение поясняется рисунками с результатами расчета, где:
на фиг. 1 приведены результаты расчета силы электромагнита сформированной двумя предварительными и одним основным управляющими импульсами;
на фиг. 2 приведены результаты расчета перемещения иглы распылителя и управляющего клапана;
на фиг. 3 показана расчетная ступенчатая характеристика впрыскивания, сформированная двумя предварительными и одним основным управляющими импульсами.
Предлагаемое изобретение реализуется следующим образом.
к
и
При реализации способа закрытое состояние форсунки между впрыскиваниями поддерживается равенством давлений в управляющей камере и объеме форсунки у иглы распылителя. При поступлении управляющего импульса тока от блока управления сила F электромагнита, преодолевая усилие пружины, прижимающей управляющий клапан к его седлу, открывает управляющий клапан (величина подъема h управляющего клапана возрастает) и топливо из управляющей камеры поступает на слив. В результате давление в управляющей камере снижается. Образуется перепад между давлением в объеме форсунки у иглы распылителя и давлением в управляющей камере. Игла распылителя поднимается (величина хода h иглы распылителя возрастает) и происходит процесс впрыскивания топлива через распыливающие отверстия. В результате впрыскивания формируется дифференциальная характеристика впрыскивания q(t).
к
к
и
и
После окончания управляющего импульса тока электромагнит выключается и управляющий клапан опускается (величина h снижается) под действием усилия пружины. Величина h=0 соответствует посадке управляющего клапана на седло и прекращению слива топлива из управляющей камеры. Давление в управляющей камере возрастает. Игла распылителя опускается (величина h снижается). Величина h=0 соответствует посадке иглы на седло корпуса распылителя и прекращению впрыскивания топлива через распыливающие отверстия (q=0).
Если управляющий импульс тока состоит из двух предварительных и одного основного, соответствующего второму этапу характеристики впрыскивания, имеющему максимальную амплитуду, то длительность первого предварительного управляющего импульса тока определяет амплитуду переднего фронта первого этапа ступенчатой характеристики впрыскивания q(t). Интервалы между первым и вторым предварительными управляющими импульсами тока, а также интервал между вторым предварительным управляющим импульсом и основным управляющим импульсом тока подбираются таким образом, чтобы обеспечить ступенчатое впрыскивание с заданной величиной колебаний амплитуды первого этапа ступенчатой характеристики впрыскивания, причем амплитуда первого этапа характеристики впрыскивания составляет 0,2-0,8 от максимальной амплитуды второго этапа ступенчатой характеристики впрыскивания топлива, а колебание амплитуды первого этапа ступенчатой характеристики впрыскивания составляет не более 0,10 - 0,15 от максимальной амплитуды второго этапа ступенчатой характеристики впрыскивания топлива.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет обеспечить формирование ступенчатой характеристики впрыскивания при одновременном упрощении и удешевлении конструкции электрогидравлической форсунки по сравнению с существующими аналогами.