СПОСОБ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ЖИДКОГО ВЕЩЕСТВА
METHOD FOR OPERATION OF APPARATUS FOR CONTROLLED LIQUID SUPPLY

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к дозирующим устройствам подачи топлива в судовых двигателях внутреннего сгорания, где подача топлива осуществляется путем открытия и закрытия сопла.
Широко распространены электромагнитные форсунки для двигателей внутреннего сгорания. Принцип работы, которых заключается в следующем. Форсунка в «состоянии покоя»: топливо подается по магистрали высокого давления через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие подачи топлива - в камеру управляющего клапана. Через дроссельное отверстие отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с обратной топливной магистралью. При закрытом дроссельном отверстии гидравлическая сила, действующая сверху на мультипликатор управляющего клапана и усилие пружины, превышает силу давления топлива снизу на конус иглы распылителя. Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает сопловые отверстия распылителя. В результате топливо в камеру сгорания не попадает. Форсунка «открыта»: процесс впрыска. При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх, открывая дроссельное отверстие. Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на мультипликатор. Под действием давления топлива на конус игла распылителя отходит от седла и топливо через сопловые отверстия впрыскивается в камеру сгорания цилиндра. Применение такого непрямого управления иглой вызвано тем, что непосредственного усилия электромагнитного клапана для быстрого подъема распылителя недостаточно. Также дополнительно для увеличения моментов (уменьшения времени срабатывания) применяются промежуточные вставки между мультипликатором и иглой распылителя - упругие стержни, способные сжиматься-распрямляться. А для исключения явления «отскока» шарика клапана в форсунках применяются демпфирующие устройства. Форсунка закрыта: после закрытия клапана давление над мультипликатором повышается, вследствие чего он перемещается вниз и через упругий стержень воздействует на иглу распылителя. Благодаря упругому стержню, за счет его распрямления, скорость перемещения иглы увеличивается, а время опускания уменьшается. Игла полностью опускается и перекрывает доступ к сопловым отверстиям распылителя.
Для подачи топлива в дизельные двигатели используются аккумуляторные системы, например, система Common Rail (Dieselmotor-Management 3rd Edition, Robert Bosch GmbH, 2002 P.O. Box 10 60 50, D-70049 Stuttgart, Federal Republic of Germany, ISBN 3-528-13873-4).
Известен способ подачи топлива по US 6520150, реализуемый насосом-форсункой, в которой установлены плунжер для нагнетания топлива, распылитель, пружина, электромагнитный клапан управления впрыском [1]. Впрыск в аккумуляторных системах подачи топлива осуществляется управляющим клапаном, установленным в форсунке. Под действием электромагнитного привода или пьезоактюатора, установленного в форсунке, управляющий клапан открывается, направленная вверх сила давления топлива открывает игольчатый клапан распылителя, производя впрыск топлива. При закрытии управляющего клапана создается сила давления топлива, направленная вниз, и игольчатый клапан распылителя закрывается. Электрический сигнал на привод подается из электронного блока системы управления дизелем.
Известен управляющий клапан для топливной форсунки по RU 2468244 [2], имеющий управляющую втулку и седло, конструктивное исполнение которой позволяет повысить износостойкость форсунки.
Известен электромагнитный привод управляющего клапана форсунки системы подачи топлива в дизель по RU 174011, содержащий магнитопровод, катушку, якорь с клапаном, пружину клапана, содержащий корпус катушки из магнитного материала, причем катушка имеет обмотку в два слоя, а корпус имеет форму стакана с отверстием, что позволяет повысить эффективность электромагнитного привода клапана форсунки аккумуляторных систем подачи топлива в дизельные двигатели внутреннего сгорания [3].
Приведенные варианты форсунок не имеют возможности регулировки величины зазора, через которое обеспечивается впрыск топлива в рабочую зону, что не допускает использования топлива с различной степенью вязкости (дизельное топливо, мазут и аналогичные по вязкости) без конструктивных изменений механической системы впрыска.
Технической задачей, решаемой в изобретении, является получение возможности регулировки величины зазора, отвечающего за количество подаваемого топлива и использование топлива с различной степенью вязкости.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в способе работы устройства дозированной подачи жидкого вещества, включающий воздействие внешнего сигнала на устройство, подачу вещества под давлением в это устройство с обеспечением режима впрыска вещества в рабочую зону и режима запирания устройства, где режим впрыска вещества в рабочую зону осуществляется путем прекращения воздействия внешнего сигнала на устройство, а режим его запирания осуществляют путем воздействия внешнего сигнала на это устройство. За счет непосредственного управления пьезоактюатором игольчатым клапаном, обеспечивающим впрыск топлива в рабочую камеру путем подачи электросигнала различной амплитуды (напряжения) регулируется зазор, через который происходит впрыск топлива в камеру сгорания.
Предлагаемый способ работы устройства дозированной подачи жидкого вещества иллюстрируется фиг. 1, где по топливопроводу высокого давления 1 подается топливо под давлением 800-1500 атм. и затем впрыскивается, описанным способом, через иглу форсунки 2 в камеру сгорания топлива. Способ предложенного дозированного впрыска топлива заключается в деформации (сжатии) пьезоэлемента (пьезоактюатор) 3, вследствие снятия с него напряжения равного 10-140 В, с последующим впрыском топлива в рабочую зону. Путем корректировки подаваемого на пьезоэлемент напряжения обеспечивается регулировка величины открытия или закрытия игольчатого клапана.
Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что способ работы устройства дозированной подачи жидкого вещества, включает воздействие внешнего сигнала на устройство, подачу вещества под давлением в это устройство с обеспечением режима впрыска вещества в рабочую зону и режима запирания устройства, при этом режим впрыска вещества в рабочую зону осуществляется путем прекращения воздействия внешнего сигнала на устройство, а режим его запирания осуществляется путем воздействия внешнего сигнала на это устройство, также способ позволяет путем подачи электросигнала (напряжения) регулировать зазор, регулирующий уровень впрыска вещества, кроме того, способ позволяет в качестве внешнего сигнала использовать электросигнал.
Указанная совокупность отличительных признаков и позволяет достичь технического результата.
Пример реализации способа
Устройство дозированной подачи дизельного топлива (фиг. 2) состоит из корпуса форсунки 4; толкателя 5; распылителя 6; гайки накидной 7; пьезомодуля 8, который центрируется в корпусе форсунки 4 с помощью втулки 9, одной стороной пьезомодуль 8 упирается в толкатель 5, другой стороной упирается в шарик 10, прижимаемый к пьезомодулю 8 фиксатором 11, установленным во втулке 9. Пьезомодуль 8 представляет собой полый металлический цилиндр, собранный из двух стаканов соединенных микрометрической резьбой. Внутри цилиндра установлен многослойный пьезоактюатор 2.
Эксперимент заключался в следующем. После снятия напряжения с пьезоактюатора (100 В), наблюдался впрыск жидкости, зафиксированный в виде пятна на листе бумаги.
Список литературы
1. Патент US 6520150 В1, публ. 23.08.2000 г.
2. Патент RU 2468244, публ. 27.07.2011 г.
3. Патент RU 174011, публ. 18.05.2016 г.