УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАСТРОЙКИ ДАВЛЕНИЯ В СЛИВНОЙ ЛИНИИ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ
DEVICE AND METHOD FOR ADJUSTING PRESSURE IN DRAIN LINE FOR FUEL INJECTOR

Настоящее изобретение относится к устройству для настройки давления в сливной линии для топливной форсунки и к сливному блоку для топливных форсунок. Изобретение относится также к измерительному устройству для измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива для по меньшей мере одной топливной форсунки и к испытательному стенду для по меньшей мере одной топливной форсунки. Помимо этого изобретение относится к способу настройки давления в сливной линии на по меньшей мере одной топливной форсунке.
Уровень техники
Из уровня техники известны испытательные стенды для топливных форсунок (клапанных форсунок, топливных инжекторов) и топливных насосов высокого давления, как например, испытательный стенд EPS 815 фирмы Robert Bosch GmbH. Обычно при испытании топливной форсунки измеряют не только количество впрыскиваемого топлива, но и количество сливаемого топлива путем приложения давления в сливной линии.
Раскрытие изобретения
В изобретении предлагаются устройство для настройки давления в сливной линии для топливной форсунки с отличительными признаками, представленными в п. 1 формулы изобретения, сливной блок для топливных форсунок, заявленный в п. 7 формулы изобретения, измерительное устройство для измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива для по меньшей мере одной топливной форсунки, заявленное в п. 9 формулы изобретения, испытательный стенд для по меньшей мере одной топливной форсунки, заявленный в п. 10 формулы изобретения, и способ настройки давления в сливной линии на по меньшей мере одной топливной форсунке, заявленный в п. 11 формулы изобретения.
Преимущества изобретения
Предлагаемое в изобретении применение электрически регулируемого дроссельного клапана для настройки/регулирования давления в сливной линии является относительно беспогрешностным, благодаря чему предотвращаются/сокращаются до минимума неточности при настройке/регулировании давления в сливной линии. Использование электрически регулируемого дроссельного клапана позволяет прежде всего по сравнению с традиционными механическими клапанами для поддержания постоянного давления, которые согласно уровню техники обычно применяются для настройки/регулирования давления в сливной линии (иногда совместно с переключающим клапаном), точнее/надежнее настраивать/регулировать давление в сливной линии. Поскольку отклонение давления в сливной линии от заданного значения приводит у топливных форсунок некоторых типов к разбросу количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива, благодаря повышенной точности настройки/регулирования давления в сливной линии удается также повысить качество измерений количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива (соответственно уменьшить погрешности измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива).
В одном из предпочтительных вариантов выполнения устройства для настройки давления в сливной линии посредством электрически регулируемого дроссельного клапана возможна настройка давления в сливной линии по меньшей мере на участке между ее первым концом и этим электрически регулируемым дроссельным клапаном по выбору на любое значение из множества значений, охватывающего по меньшей мере два разных значения давления в сливной линии. Обычно давление в сливной линии можно варьировать посредством электрически регулируемого дроссельного клапана по сравнительно большому множеству различных значений, при этом одновременно продолжает обеспечиваться предпочтительная точность при настройке/регулировании давления в сливной линии на давление, заданное для конкретного типа присоединенной на ее первом конце топливной форсунки. Поэтому описанное выше устройство для настройки давления в сливной линии пригодно для большого числа разных типов, соответственно поколений топливных форсунок, даже если для их работы требуется различное по своей величине давление в сливной линии. Так, например, при использовании большого числа разных типов электрически регулируемых дроссельных клапанов настраиваемое/регулируемое давление в сливной линии можно варьировать по множеству значений от 0 до 10 бар. Тем самым устройство для настройки давления в сливной линии, выполненное по данному варианту, позволяет устранить тот обычный недостаток, что до настоящего времени для каждого типа топливных форсунок и для каждого их поколения необходимо было использовать предназначенное конкретно для данного типа или данного поколения топливных форсунок устройство со специально рассчитанными для этого механическими клапанами для поддержания постоянного давления. Поэтому оператору описанного выше устройства для настройки давления в сливной линии не требуется использовать разные устройства для разных типов, соответственно поколений топливных форсунок. Представленное в настоящем описании устройство для настройки давления в сливной линии позволяет также сэкономить на принадлежностях к нему. Тем самым оператор экономит денежные средства и место складирования в мастерской и не теряет также время на переоснастку и переналадку (для оснащения используемого им устройства подходящими для конкретного типа или поколения топливных форсунок принадлежностями).
Электрически регулируемый дроссельный клапан может, например, представлять собой регулирующий давление клапан системы "common rail" (система впрыскивания топлива с общей топливной магистралью высокого давления, называемой также топливным аккумулятором высокого давления) или регулирующий давление клапан системы "common rail" дизельного двигателя. Альтернативно этому электрически регулируемый дроссельный клапан может также представлять собой клапанную форсунку для впрыскивания под высоким давлением или клапанную форсунку для впрыскивания бензина под высоким давлением. Клапаны и форсунки описанных выше типов представляют собой недорогие исполнительные органы. Кроме того, клапаны и форсунки описанных выше типов в качестве электрически регулируемого дроссельного клапана способны надежно функционально взаимодействовать с недорогим стандартным датчиком давления (используемым в автомобилестроении).
Предлагаемое в изобретении устройство прежде всего может иметь систему управления, которая предназначена для выдачи по меньшей мере одного управляющего сигнала с модулированной шириной импульсов для тактируемого управления регулирующим давление клапаном системы "common rail" или регулирующим давление клапаном системы "common rail" дизельного двигателя либо клапанной форсункой для впрыскивания под высоким давлением или клапанной форсункой для впрыскивания бензина под высоким давлением. Тем самым клапаны и форсунки перечисленных выше типов также могут использоваться для надежной настройки/надежного регулирования давления в сливной линии в области низкого давления.
В предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении устройство имеет также датчик давления и/или датчик температуры,
присоединенные/присоединенный к сливной линии на участке между ее первым концом и электрически регулируемым дроссельным клапаном. Оснащение устройства для настройки давления в сливной линии датчиком давления позволяет регулировать давление в сливной линии посредством электрически регулируемого дроссельного клапана путем повышения степени "дросселирования", вследствие чего давление в сливной линии возрастает по меньшей мере на участке между ее первым концом и электрически регулируемым дроссельным клапаном до достижения требуемого заданного давления/целевого давления. Датчиком давления может регистрироваться скоростной напор, возникающий на участке между первым концом сливной линии и электрически регулируемым дроссельным клапаном, и использоваться для соответствующего регулирования электрически регулируемого дроссельного клапана. Дополнительное же использование датчика температуры позволяет, кроме того, учитывать влияние термодинамических факторов.
Вышеописанные преимущества реализованы также в сливном блоке для топливных форсунок, имеющем по меньшей мере два подобных устройства для настройки давления в сливной линии. Сливной блок также может иметь по меньшей мере одну систему управления, которая предназначена для выдачи по меньшей мере одного управляющего сигнала с модулированной шириной импульсов для тактируемого управления по меньшей мере одним присоединенным регулирующим давление клапаном системы "common rail" или регулирующим давление клапаном системы "common rail" дизельного двигателя либо по меньшей мере одной присоединенной клапанной форсункой для впрыскивания под высоким давлением или клапанной форсункой для впрыскивания бензина под высоким давлением.
Описанные выше преимущества достигаются также у измерительного устройства для измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива для по меньшей мере одной топливной форсунки, имеющего по меньшей мере одно подобное устройство для настройки давления в сливной линии или соответствующий сливной блок и по меньшей мере один датчик количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива, посредством какового датчика возможно измерение количества впрыскиваемого топлива и/или количества протекающего по присоединенной сливной линии сливаемого топлива.
Соответственно, описанные выше преимущества достижимы также у испытательного стенда для по меньшей мере одной топливной форсунки, имеющего соответствующее измерительное устройство для измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива.
Помимо этого, описанные выше преимущества проявляются также при осуществлении соответствующего способа настройки давления в сливной линии на по меньшей мере одной топливной форсунке. Необходимо специально отметить, что способ настройки давления в сливной линии допускает возможность его модифицирования в соответствии с описанными выше вариантами выполнения предлагаемого в изобретении устройства.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения поясняются ниже со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых, в частности, показано:
на фиг. 1 - схематичное изображение устройства для настройки давления в сливной линии, выполненного по одному из вариантов,
на фиг. 2 - схематичное изображение сливного блока, выполненного по одному из вариантов, и
на фиг. 3 - блок-схема для пояснения одного из вариантов осуществления способа настройки давления в сливной линии на по меньшей мере одной топливной форсунке.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично показано устройство для настройки давления в сливной линии, выполненное по одному из вариантов.
Схематично показанное на фиг. 1 устройство 10 для настройки давления в сливной линии (совместно) применимо/пригодно для испытания/проверки топливной форсунки 12. Под топливной форсункой 12 может подразумеваться топливная форсунка системы "common rail" или клапанная форсунка. Как подробнее поясняется ниже, устройство 10 для настройки давления в сливной линии может использоваться применительно к большому числу разных типов топливных форсунок 12 (соответственно разных поколений топливных форсунок 12).
Устройство 10 для настройки давления в сливной линии имеет собственно сливную линию 14. К первому концу 14а этой сливной линии 14 (непосредственно или опосредованно) может присоединяться/присоединено сливное выходное отверстие 12а топливной форсунки 12, через которое из нее выходит сливаемое топливо 16, которое при этом протекает от первого конца 14а сливной линии 14 к ее второму концу 14b. В качестве альтернативы непосредственному присоединению сливного выходного отверстия 12а к первому концу 14а сливной линии 14, когда сливное выходное отверстие 12а контактирует с первым концом 14а сливной линии 14, возможен также вариант, в котором сливное выходное отверстие 12а может присоединяться/присоединено к первому концу 14а сливной линии 14 также через по меньшей мере один соединительный компонент. (Присоединение распылительного отверстия 12b топливной форсунки 12, через которое из нее выходит впрыскиваемое топливо 18, к сливной линии 14 не происходит.)
Устройство 10 для настройки давления в сливной линии имеет также электрически регулируемый дроссельный клапан 20 (дроссельный клапан с электрическим приводом), посредством которого возможна настройка давления в сливной линии 14 по меньшей мере на участке между ее первым концом 14а с присоединенной к нему топливной форсункой 12 и этим электрически регулируемым дроссельным клапаном 20. (Давление в сливной линии, таким образом, соответствует определенному давлению на участке между топливной форсункой 12 и электрически регулируемым дроссельным клапаном 20.) Применение электрически регулируемого дроссельного клапана 20 обеспечивает высокую точность при настройке/регулировании давления в сливной линии. Давление в сливной линии прежде всего можно надежно настроить/отрегулировать равным требуемому/установленному заданному давлению. Обычно, кроме того, посредством электрически регулируемого дроссельного клапана 20 возможна настройка давления в сливной линии 14 (по меньшей мере на участке между ее первым концом 14а и этим электрически регулируемым дроссельным клапаном 20) по выбору на любое значение из множества значений, охватывающего по меньшей мере два разных значения давления в сливной линии. Поэтому устройство 10 для настройки давления в сливной линии может также использоваться для разных типов топливных форсунок и различных поколений топливных форсунок, даже если их требуемые/установленные заданные значения давления в сливной линии отличаются друг от друга. Тем самым применение устройства 10 для настройки давления в сливной линии позволяет достичь уже рассмотренных выше преимуществ, проявляющихся в снижении затрат, экономии времени на переоснастку и переналадку и уменьшении потребной площади для размещения оборудования.
В предпочтительном варианте устройство 10 для настройки давления в сливной линии имеет также датчик 22 давления, присоединенный к сливной линии 14 на участке между ее первым концом 14а и электрически регулируемым дроссельным клапаном 20. В этом случае регулирование давления в сливной линии возможно также на основе взаимодействия электрически регулируемого дроссельного клапана 20 и датчика 22 давления. Дополнительно устройство 10 для настройки давления в сливной линии может также иметь датчик температуры (не показан на фиг. 1).
Электрически регулируемый дроссельный клапан 20 может представлять собой, например, регулирующий давление клапан системы "common rail" (соответственно регулирующий давление клапан системы "common rail" дизельного двигателя). Хотя регулирующий давление клапан системы "common rail" (дизельного двигателя) (в виде гидроклапана пропорционального регулирования) и рассчитан на работу при сравнительно высоких значениях давления (в зависимости от типа от 1800 до 2500 бар), тем не менее путем тактируемого управления таким регулирующим давлением клапаном системы "common rail" (дизельного двигателя) с модуляцией ширины подаваемых на него управляющих импульсов осуществима также настройка давления в сливной линии 14 (по меньшей мере на участке между первым ее концом 14а и электрически регулируемым дроссельным клапаном 20) на значение из множества обычных заданных значений давления. Тем самым возможны настройка давления в сливной линии даже на значения в области низкого давления (от 0 до 10 бар) и надежное поддержание этого давления на отрегулированном уровне. Поэтому в предпочтительном варианте система 24 управления, входящая в состав устройства 10 для настройки давления в сливной линии, предназначена для выдачи по меньшей мере одного управляющего сигнала 26 с модулированной шириной импульсов (с широтно-импульсной модуляцией) для тактируемого управления регулирующим давление клапаном системы "common rail" (дизельного двигателя).
Предпочтителен также вариант, в котором электрически регулируемый дроссельный клапан 20 представляет собой клапанную форсунку для впрыскивания под высоким давлением (соответственно клапанную форсунку для впрыскивания бензина под высоким давлением). Для настройки/регулирования давления в сливной линии такая клапанная форсунка для впрыскивания (бензина) под высоким давлением может быть выполнена управляемой/может управляться системой 24 управления путем подачи этой системой по меньшей мере одного управляющего сигнала 26 (например, простого сигнала прямоугольной формы) с модулированной шириной импульсов. Необходимость в управлении клапанной форсункой для впрыскивания (бензина) под высоким давлением путем подачи на нее более сложных управляющих сигналов, что предполагает наличие дорогостоящего оконечного каскада для формирования сложных управляющих сигналов, отсутствует.
Рассмотренные выше примеры выполнения электрически регулируемого дроссельного клапана 20 позволяют настраивать/регулировать давление без излишних затрат на аппаратуру управления и без высоких дополнительных расходов. Благодаря этому обеспечивается также явное сокращение затрат на техническое обслуживание при эксплуатации устройства 10 для настройки давления в сливной линии.
В одном из усовершенствованных вариантов выполнения устройства 10 для настройки давления в сливной линии (в виде измерительного устройства для измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива) на этом устройстве 10 дополнительно может быть предусмотрен датчик 28 количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива, посредством какового датчика возможно измерение количества впрыскиваемого топлива 18 и/или количества протекающего по сливной линии 14 сливаемого топлива 16. Тем самым устройство 10 для настройки давления в сливной линии обладает возможностью его многоцелевого применения. Такое устройство 10 для настройки давления в сливной линии может являться, например, частью испытательного стенда.
На фиг. 2 схематично показан сливной блок, выполненный по одному из вариантов.
Схематично показанный на фиг. 2 сливной блок применим для испытания/проверки нескольких топливных форсунок 12. Для этого сливной блок имеет несколько устройств 10 для настройки давления в сливной линии. Каждое из таких устройств 10 для настройки давления в сливной линии имеет компоненты, рассмотренные в описанном выше варианте его выполнения. Исключительно в качестве необязательных дополнений каждое из устройств 10 для настройки давления в сливной линии еще имеет по фильтру 30 и по датчику 32 температуры. Каждое из устройств 10 для настройки давления в сливной линии предназначено для настройки/регулирования давления в сливной линии на любое его значение из множества значений, охватывающего по меньшей мере два разных значения давления в сливной линии, при этом устройства 10 для настройки давления в сливной линии могут одновременно настраивать/регулировать давление в своих соответствующих сливных линиях 14 (по меньшей мере на участке между первым концом 14а соответствующей сливной линии и соответствующим электрически регулируемым дроссельным клапаном 20) на различные значения. Тем самым показанный на фиг. 2 сливной блок пригоден одновременно для разных типов топливных форсунок и различных поколений топливных форсунок.
В предпочтительном варианте сливной блок также имеет по меньшей мере одну систему 24 управления, которая предназначена для выдачи по меньшей мере одного управляющего сигнала 26 с модулированной шириной импульсов для тактируемого управления по меньшей мере одним присоединенным регулирующим давление клапаном системы "common rail" или регулирующим давление клапаном системы "common rail" дизельного двигателя либо по меньшей мере одной присоединенной клапанной форсункой для впрыскивания под высоким давлением или клапанной форсункой для впрыскивания бензина под высоким давлением. Как также показано на фиг. 2, сливной блок равным образом может использоваться в качестве измерительного устройства для измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива (соответственно в качестве испытательного стенда).
Устройство 10 для настройки давления в сливной линии и сливной блок, выполненные по описанным выше вариантам, обеспечивают возможность универсальной активной настройки/универсального активного регулирования давления благодаря применению распространенных автомобильных компонентов вместо традиционных промышленных компонентов. Данный фактор также способствует снижению затрат при реализации таких вариантов конструктивного исполнения устройства для настройки давления в сливной линии и сливного блока.
Устройство для настройки давления в сливной линии и сливной блок, выполненные по описанным выше вариантам, обеспечивают далее достижение высокой точности при настройке/регулировании давления в сливных линиях (без сколько-нибудь существенного разброса настроенных/отрегулированных значений). Тем самым они способствуют повышению точности измерения количества впрыскиваемого топлива 18 и/или количества сливаемого топлива 16 и повышению достоверности полученных результатов измерения.
Все описанные выше варианты конструктивного исполнения устройства для настройки давления в сливной линии и сливного блока позволяют отказаться от соответствующих принадлежностей, благодаря чему появляется возможность сэкономить на дополнительных расходах на такие принадлежности, а обычные затраты на техническое обслуживание продукции со стороны ее разработчика полностью отпадают. Равным образом появляется возможность экономии времени на переоснастку и переналадку, а та площадь в мастерской, которая более не требуется для складирования принадлежностей, может использоваться по иному назначению.
На фиг. 3 показана блок-схема для пояснения одного из вариантов осуществления способа настройки давления в сливной линии на по меньшей мере одной топливной форсунке.
На стадии S1 настраивают давление в сливной линии по меньшей мере на участке между ее первым концом, к которому присоединено сливное выходное отверстие топливной форсунки с возможностью протекания тем самым сливаемого из нее топлива от этого первого конца сливной линии к ее второму концу, и клапаном. Для этого давление в сливной линии настраивают посредством электрически регулируемого дроссельного клапана по меньшей мере на участке между первым концом сливной линии и этим электрически регулируемым дроссельным клапаном. Тем самым в трубопроводе на участке между топливной форсункой и электрически регулируемым дроссельным клапаном устанавливается давление, соответствующее определенному (заданному) давлению.
В предпочтительном варианте для первого типа топливной форсунки давление в сливной линии по меньшей мере на участке между ее первым концом и электрически регулируемым дроссельным клапаном настраивают на первое значение, тогда как для другого/второго типа топливной форсунки, отличного от первого типа, давление в сливной линии по меньшей мере на участке между ее первым концом и электрически регулируемым дроссельным клапаном настраивают на другое/второе значение, не равное первому значению давления в сливной линии. Аналогичная ситуация возможна также в том случае, когда на нескольких типах/поколениях топливных форсунок давление в каждой из сливных линий одновременно настраивают на значение, заданное для конкретного типа/поколения топливных форсунок.
В необязательном варианте одновременно со стадией S1 или с перекрытием с ней во времени еще может выполняться стадия S2, на которой измеряют количество впрыскиваемого по меньшей мере одной топливной форсункой топлива и/или количество сливаемого из нее топлива. Тем самым описанный в данном абзаце способ можно также назвать способом измерения количества впрыскиваемого топлива и/или количества сливаемого топлива на по меньшей мере одной топливной форсунке.