Устройство для управления подачей топлива

Устройство для управления подачей топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам для управления подачей топлива для двигателей внутреннего сгорания - дизелей (в дальнейшем ДВС) на стационарных установках с дизелями большой мощности и мобильном транспорте, на тракторах с любым типом трансмиссии, в частности с электротрансмиссией, для реализации широкого спектра технологий в сельском хозяйстве (пахота, обмолот валков комбайнами, укладка валков жатками), для строительно-дорожных машин и технологий, реализуемых с их помощью, в автомобильном и железнодорожном транспорте.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для управления подачей топлива в двигатель внутреннего сгорания, выбранное в качестве прототипа, (патент США № 6557779 В2 от 06.05.2003), включающее форсунку с распылителем и двумя уровнями отверстий, двумя запирающими элементами с двумя независимыми камерами управления, двумя управляющими клапанами запирающих элементов, независимые камеры управления, соединенные через управляющие клапаны с внешним объемом и гидроаккумулятором высокого давления с клапаном регулирования давления, с которым соединены запирающие элементы форсунки сверху через каналы с дросселями и снизу через каналы высокого давления, гидроаккумулятор системы подачи топлива высокого давления, соединенный с топливным баком и топливным фильтром, а его клапан регулирования давления соединен электрически с блоком электронного управления.

К недостаткам устройства относятся:

- устройство не позволяет рекуперировать часть энергии на управление обратно в топливный насос высокого давления;

- устройство не позволяет в полной мере реализовать «прямоугольный » закон впрыска топлива из-за инерционности электромагнитных клапанов и наличия большого количества пружин в форсунке;

- устройство не позволяет сочетать достоинства системы топливоподачи с гидроаккумуляторами высокого давления, обеспечивающие постоянство давления при подаче топлива с простотой и надежностью механических систем;

- устройство включает два управляющих электроклапана, которые для своего питания требуют два источника энергии на конденсаторах, которые должны запасать энергию на управление в период между циклами подачи топлива;

- устройство отличается сложной конструкцией, включающей два электроуправляемых клапана, расположенных в теле форсунки, реализация которой проблематична;

- устройство не позволяет размещать управляющие блоки, например, электроклапаны вне тела форсунки;

- устройство не позволяет применять более двух управляющих блоков, например, в виде электроклапанов.

Целью изобретения является улучшение динамики подачи топлива и повышение индикаторного кпд, а также упрощение, повышение надежности и снижение стоимости топливоподающей аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления подачей топлива в двигателе внутреннего сгорания, включающем форсунку с распылителем и двумя уровнями отверстий, двумя запирающими элементами с двумя независимыми камерами управления, двумя управляющими клапанами запирающих элементов, независимые камеры управления, соединенные через управляющие клапаны с внешним объемом и гидроаккумулятором высокого давления с клапаном регулирования давления, с которым соединены запирающие элементы форсунки сверху через каналы с дросселями и снизу через каналы высокого давления, гидроаккумулятор системы подачи топлива высокого давления, соединенный с топливным баком и топливным фильтром, а его клапан регулирования давления соединен электрически с блоком электронного управления, согласно изобретению, форсунка выполнена гидроуправляемой, а, как минимум, два запирающих элемента выполнены неподпружиненными, и, как минимум, два независимых управляющих клапана выполнены неподпружиненными, при этом независимые управляющие клапаны расположены в отдельных камерах управления, как минимум, с двумя независимыми промежуточными камерами управления, каждая из которых соединена каналами с дросселями с гидроаккумулятором высокого давления и с камерами управления управляющих клапанов, как минимум, две независимые камеры управления над, как минимум, двумя запирающими элементами соединены с независимыми промежуточными камерами управления, снабжено, как минимум, двумя независимыми блоками управления подачей топлива с разными программами управления, каждый из которых состоит, как минимум, из одного профилированного кулачка на форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, плунжера, копира, установленных на платформе, при этом копир взаимодействует с профилированным кулачком, гидроцилиндром, установленным на основании с отверстием в нем, пружиной, установленной между платформой и основанием, причем каждый, как минимум, из двух независимых блоков управления подачей топлива соединен со своей независимой камерой управления управляющими клапанами гидравлически, при этом устройство снабжено аккумулятором низкого давления с клапаном регулирования давления, который соединен, как минимум, с двумя независимыми камерами управляющих клапанов форсунки гидравлически, а также соединен с входом топливного насоса высокого давления и с блоком электронного управления.

При этом первый запирающий элемент первого уровня отверстий выполнен в виде втулки с кольцевой проточкой, а второй запирающий элемент второго уровня отверстий выполнен в виде втулки, взаимодействующей с кольцевой проточкой корпуса форсунки.

Выполнение устройства управления подачей топлива, в котором форсунка выполнена гидроуправляемой, а, как минимум, два независимых запирающих элемента выполнены неподпружиненными, и, как минимум, два независимых управляющих клапана выполнены неподпружиненными, позволяет обеспечить:

- прямоугольный закон впрыска топлива в камеру сгорания через первый, второй уровни отверстий, вообще, любой уровень по числу уровней отверстий, причем, при постоянном давлении за счет:

- надежной постановки любого количества (двух, трех) независимых запирающих элементов на седло при отсечке топлива;

- надежной постановки любого количества (двух, трех) независимых запирающих элементов на упор при подаче (впрыске) топлива в камеру сгорания цилиндра.

Выполнение устройства управления подачей топлива, в котором независимые управляющие клапаны расположены в отдельных камерах управления, как минимум, с двумя независимыми промежуточными камерами управления, каждая из которых соединена каналами с дросселями с гидроаккумулятором высокого давления и с камерами управления управляющих клапанов, как минимум, две независимые камеры управления над двумя, как минимум, запирающими элементами соединены с независимыми промежуточными камерами управления, позволяет обеспечить:

- соединение через независимые управляющие клапаны, расположенные в отдельных независимых камерах управления, число которых равно числу запирающих элементов и может быть больше двух, независимых камер управления над запирающими элементами с подплунжерными полостями блоков управления подачей топлива, в которых создается разрежение при впрыске;

- падение давления в независимых (двух, трех и, вообще, по числу запирающих элементов) промежуточных камерах управления, каждая из которых соединена каналами с дросселями с гидроаккумулятором высокого давления, за счет дросселирования топлива, поступаемого в независимые промежуточные камеры и за счет разрежения в независимых камерах независимых управляющих клапанов, которое создается в блоках управления подачей топлива при впрыске;

- независимость управления каждым из запирающих элементов форсунки, число которых может быть больше двух, своим независимым управляющим клапаном по схеме: одна независимая камера управления - один независимый управляющий клапан - один независимый запирающий элемент;

- независимый подвод топлива от гидроаккумулятора высокого давления к каждому из отдельных запирающих элементов, число которых может быть больше двух, сверху для управления независимыми запирающими элементами при их установке на седло распылителя и при отсечке подачи топлива, причем отдельный независимый уровень отверстий перекрывается при отсечке своим независимым запирающим элементом, через промежуточные независимые камеры управления и в закрытых независимых управляющих камерах независимых управляющих клапанов, как минимум, по двум цепочкам: гидроаккумулятор высокого давления - независимая промежуточная камера управления - независимая камера управления над отдельным независимым запирающим элементом - независимый запирающий элемент;

- независимый отвод топлива сверху от каждого из отдельных запирающих элементов, число которых может быть больше двух, для управления независимыми запирающими элементами при их установке на упор и при впрыске топлива через несколько независимых уровней отверстий, причем каждый отдельный независимый уровень отверстий открывается своим независимым запирающим элементом, отвод топлива осуществляется во внешний независимый блок управления подачей топлива через открытые независимые промежуточные камеры и открытые независимые управляющие камеры независимых управляющих клапанов, как минимум, по двум цепочкам: независимая камера управления над независимым запирающим элементом - независимая промежуточная камера управления - независимая управляющая камера управляющего клапана - независимый внешний блок управления подачей топлива.

Выполнение устройства управления подачей топлива, которое снабжено, как минимум, двумя независимыми блоками управления подачей топлива с разными программами управления, каждый из которых состоит, как минимум, из одного профилированного кулачка на форсунку с программой, как минимум, одного цикла впрыска, плунжера, копира, установленных на платформе, при этом копир взаимодействует с профилированным кулачком, гидроцилиндром, установленным на основании с отверстием в нем, пружиной, установленной между платформой и основанием, причем каждый из двух, как минимум, независимых блоков управления подачей топлива соединен со своей независимой камерой управления управляющими клапанами гидравлически, позволяет обеспечить:

- программное управление впрыском на основе, как минимум, двух независимых блоков управления топливом, реализация которого проще, надежней и дешевле;

- программное управление впрыском на основе, как минимум, двух независимых блоков управления топливом, как минимум, двух запирающих элементов и, как минимум, двух уровней отверстии для впрыска и одновременно независимое управление впрыском через каждый отдельный уровень отверстий;

- гидравлическое соединение, как минимум, двух подплунжерных полостей двух блоков управления топливом и двух, как минимум, независимых камер, двух управляемых клапанов форсунки при отсечке и подаче топлива, и за счет этого увеличение скорости изменения давления управления управляющими клапанами и реализацию прямоугольного закона начала и окончания впрыска, одинаковое быстродействие двух независимых управляющих клапанов и двух независимых запирающих элементов форсунки - иглы и втулки за цикл подачи;

- управление подачей топлива в цилиндры, при котором число независимых блоков управления подачей топлива равно числу независимых управляющих камер с независимыми управляющими клапанами, равно числу независимых промежуточных камер управления, равно числу независимых камер управления над независимыми управляющими элементами;

- управление подачей топлива в цилиндры, при котором число независимых блоков управления подачей топлива больше числа независимых управляющих камер с независимыми управляющими клапанами и при этом блоки управления подачей топлива соединяются для каждой камеры управления независимым клапаном в параллель и реализуют с помощью конкретного управляющего клапана несколько программ впрыска;

- создание при впрыске разрежения в каждом, как минимум, из двух независимых блоков управления подачей топлива путем взаимодействия в каждом блоке управления подачей топлива, как минимум, одного профилированного кулачка с копиром, закрепленным на платформе и плунжером, закрепленным на платформе и установленным в цилиндрическом корпусе, и растяжении пружины, уравновешивающей действие профилированного кулачка при этом, а затем разрежение и в независимой камере управления над независимым управляющим клапаном с целью его открывания, причем один профилированный кулачок может реализовать один или несколько впрысков;

- создание числа впрысков более одного (одна программа), что может быть реализовано двумя, тремя профилированными кулачками, расположенными на одном валу, сдвинутыми в пространстве друг относительно друга и взаимодействующими с одним общим для нескольких кулачков копиром из расчета, что отдельный кулачок реализует один впрыск - одну отсечку топлива или отсечку с рекуперацией энергии топлива;

- применение числа независимых блоков управления подачей топлива больше двух из расчета, что один профилированный кулачок, реализующий программу хотя бы одного впрыска, управляет одним блоком управления подачей топлива с отдельным копиром для него, например: для устройства с двумя независимыми уровнями отверстий и двумя независимыми запирающими элементами может быть применено три, четыре, пять блоков управления и эти блоки соединяются с двумя независимыми камерами управления гидравлически и в параллель, а число блоков управления подачей топлива при этом пропорционально числу впрысков топлива для независимого клапана управления;

- создание при отсечке давления, как минимум, в каждом из двух независимых блоков управления подачей топлива путем взаимодействия в каждом блоке управления подачей топлива, как минимум, одного профилированного кулачка с копиром, закрепленным на платформе и плунжером, закрепленным, на платформе и установленным в цилиндрическом корпусе, и при сжатии пружины, уравновешивающей действие профилированного кулачка, а затем создание давления и в независимой камере управления над независимым управляющим клапаном для его закрытия и подачу топлива под давлением в аккумулятор низкого давления, причем подачу топлива под давлением в аккумулятор низкого давления может реализовать один профилированный кулачок после одного или нескольких впрысков или несколько кулачков на одном валу, реализующих единую программу впрыска - отсечки топлива по программе «впрыск-отсечка» для каждого из нескольких кулачков;

- компактность форсунки за счет отсутствия в ней пружин для управления двумя запирающими элементами и двумя управляющими клапанами и управления подачей топлива за счет двух независимых гидравлических приставок, выполненных отдельно от форсунки.

Выполнение устройства управления подачей топлива, которое снабжено аккумулятором низкого давления с клапаном регулирования давления, который соединен, как минимум, с двумя независимыми камерами управляющих клапанов форсунки гидравлически, а также соединен с входом топливного насоса высокого давления и с блоком электронного управления, позволяет обеспечить:

- частичную рекуперацию энергии топлива, потраченной на управление путем возврата энергии топлива из подплунжерной полости цилиндра каждого блока управления подачей топлива в топливный насос высокого давления;

- создание высокого давления в каждой независимой камере управления управляющими клапанами и предотвращение образования газовых пузырьков в ней и, следовательно, надежное запирание форсунки при отсечке топлива, за счет надежной установки независимых запирающих элементов на седло распылителя и надежная установка запирающих независимых элементов на упор при впрыске топлива.

Устройство управления подачей топлива, которое выполнено таким образом, что первый запирающий элемент первого уровня отверстий выполнен в виде втулки с кольцевой проточкой, а второй запирающий элемент второго уровня отверстий выполнен в виде втулки, взаимодействующей с кольцевой проточкой корпуса форсунки, позволяет обеспечить:

- независимый подвод высокого давления к каждому независимому запирающему элементу снизу независимо от их числа;

- независимый перевод на упор при впрыске топлива каждого, как минимум, из двух запирающих элементов.

Устройство позволяет повысить экономичность и надежность топливной аппаратуры, снизить его стоимость.

Предлагаемое устройство иллюстрируются следующими чертежами:

- фиг.1 - продольный разрез гидроуправляемой форсунки для подачи топлива с двумя уровнями отверстий для впрыска;

- фиг.2 - вариант исполнения профилированного кулачка для первого независимого блока управления подачей топлива;

- фиг.3 - схематичное изображение первого независимого блока управления подачей топлива;

- фиг.4 - вариант исполнения профилированного кулачка для второго независимого блока управления подачей топлива;

- фиг.5а - схематичное изображение второго независимого блока управления подачей топлива;

- на фиг.5б - вариант соединения двух независимых блоков управления подачей топлива посредством трубопроводов;

- на фиг.5в - вариант непосредственной установки двух блоков управления топливом на форсунке;

- фиг.6 - блок-схема устройства для реализации устройства подачи топлива;

- фиг.7а - показаны диаграммы независимого объемного расхода топлива без временного перекрытия подачи через иглу и втулку;

- на (фиг.7б) показаны диаграммы независимого объемного расхода топлива с временным перекрытием подачи топлива через иглу и втулку.

На фиг.1 - показана форсунка 1 с двумя независимыми запирающими элементами - иглой 2, втулкой 3, отверстиями первого 4 и второго уровней 5, распылителем 6, с первыми двумя независимыми камерами управления 7 и 8, расположенными в них двумя независимыми управляющими клапанами 9 и 10 с направляющими (на фиг.1 не показаны), перекрывающими первый и второй независимые каналы 11 и 12, вторыми двумя независимыми промежуточными камерами управления 13 и 14, соединенными с первыми двумя независимыми камерами управления 7 и 8 гидравлически независимыми каналами 11 и 12.

Первые две независимые камеры управления 7 и 8 соединены на выходе каналами 15 и 16 с двумя независимыми блоками управления топливоподачей (в дальнейшем БУТ - №1, №2, которые на фиг.1 не показаны) и двумя независимыми каналами 17 и 18 для отвода топлива с гидроаккумулятором низкого давления форсунки (в дальнейшем ГАФ, который на фиг.1 не показан).

Независимая камера управления 19 иглой 2 и независимая камера управления 20 втулкой 3 соединены с промежуточными независимыми камерами управления 13 и 14.

Канал 21 служит для подвода топлива высокого давления к игле 2 и втулке 3, два канала 22 и 23 с дросселями (дроссели на фиг.1 не показаны) служат для подвода топлива высокого давления к промежуточным независимым камерам управления 13 и 14.

Каналы 22 и 23 соединены с общим каналом для подвода топлива высокого давления 24.

Кольцевая полость 25 в корпусе форсунки 1 соединена с каналом 21 для подвода топлива высокого давления и радиальным каналом 26 с кольцевой проточкой 27 в игле 2, канал для подвода высокого давления 21 соединен с кольцевой проточкой 28 в корпусе 1 между корпусом и внешней стороной втулки 3.

На фиг.2 показан профилированный кулачок 29, содержащий уровни изменения высоты профиля кулачка 29 при вращении кулачка 29 на Δh₁, Δh₂, которые соединяются между собой через уровни постоянной высоты профиля с радиусами

R₁, R₂. Причем при повороте профилированного кулачка 29 на угол γ₁ кулачок 29 поднимается на высоту Δh₁; при повороте на угол γ₂ кулачок 29 сохраняет высоту, равную R₁; при повороте на угол γ₃ кулачок 29 поднимается на высоту Δh₂; при повороте на угол γ₄ кулачок 29 сохраняет высоту, равную R₂; при повороте профилированного кулачка 29 на угол α=γ₁+γ₂+γ₃+γ₄ происходит подача топлива в цилиндр; при повороте профилированного кулачка 29 на угол β=2π-α происходит подготовка БУТ - №1 (на фиг.2 не показан) к следующему циклу впрыска топлива в форсунку.

При этом время топливоподачи t_α=t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4,

где t_α - общее время подачи топлива через форсунку в цилиндр;

t_γ1 - время поворота профилированного кулачка 29, при котором высота профиля изменяется на Δh₁;

t_γ2 - время поворота профилированного кулачка 29, при котором высота профиля не изменяется R₁=const;

t_γ3 - время поворота профилированного кулачка 29, при котором высота профиля изменяется на Δh₂;

t_γ4 - время поворота профилированного кулачка 29, при котором высота профиля не изменяется при R₂=const;

t_2π-α=t_об.-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4) время поворота профилированного кулачка 29, при котором высота профиля изменяется от R₂=const до R₀=const

На фиг.3 - показан первый независимый блок управления подачей топлива 30 (в дальнейшем БУТ - № 1), с платформой 31, соединенной с копиром 32 и плунжером 33 в корпусе 34, установленным на платформе 35, с отверстием 36, пружиной 37 между основанием 35 и платформой 31, трубопроводом 38 для соединения с форсункой 1 каналом 15 (фиг.1)

На фиг.4 - показан профилированный кулачок 39, входящий в независимый БУТ № 2, содержащий уровни изменения высоты профиля кулачка 39 - Δh₁₂, Δh₂₂ при повороте кулачка 39, которые соединяются между собой через уровни постоянной высоты профиля с радиусами R₁, R₂. Причем при его повороте на угол γ₁ кулачок 39 сохраняет высоту, равную R₀; при повороте на угол γ₂ поднимается на высоту Δh₁₂; при повороте на угол γ₃ кулачок 39 сохраняет высоту R₁=const; при повороте на угол

γ₄ поднимается на высоту Δh₂₂ до R₂=const; при повороте профилированного кулачка 39 на угол α=γ₁+γ₂+γ₃+γ₄ происходит подача топлива в цилиндр; при повороте профилированного кулачка 39 на угол β=2π-α происходит подготовка БУТ - № 2 к следующему циклу впрыска топлива в форсунку.

При этом время топливоподачи t_α=t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4,

где t_α - общее время подачи топлива через форсунку в цилиндр;

t_γ1 - время поворота профилированного кулачка 39, при котором высота профиля не изменяется R₀=const;

t_γ2 - время поворота профилированного кулачка 39, при котором высота профиля изменяется на Δh₁₂;

t_γ3 - время поворота профилированного кулачка 39, при котором высота профиля не изменяется R₁=const;

t_γ4 - время поворота профилированного кулачка 39, при котором высота профиля изменяется на Δh₂₂ изменяется R₁=const до R₂=const;

t_2π-α=t_об.-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4) - время поворота профилированного кулачка 39, при котором высота профиля изменяется от R₁=const до R₂=const.

На фиг.5а - показан второй независимый блок управления топливом 40 (в дальнейшем БУТ - № 2) с платформой 41, копиром 42 и плунжером 43, соединенными с ней, корпусом 44 плунжера 43, установленном на основании 45, с отверстием 46, пружиной 47 между платформой 41 и основанием 45, трубопроводом 48 для соединения форсунки 1 с каналом 16 (фиг.1); на фиг.5б - показаны варианты соединения форсунки 1 с блоками управления подачей топлива 30 и 40 через трубопроводы 38 и 48; на фиг.5 в показан вариант прямого соединения БУТ 30 и БУТ 40 с форсункой 1, при котором совпадают канал 15 в форсунке 1 (фиг.1) и отверстие 36 в первом независимом блоке управления подачи топлива 30 (фиг.3), канал 16 в форсунке 1(фиг.1) и отверстие 46 во втором независимом блоке управления подачи топлива 40 (фиг.5,а).

На фиг.6 показана блок-схема работы устройства для реализации способа, содержащая БУТ 30 и БУТ 40, соединенные трубопроводами 38 и 48 с форсункой 1 и ее каналами 15 и 16 для отвода топлива в независимые блоки управления подачей топлива 30 и 40, причем во время подачи топлива в цилиндр t_α и во время отсечки подачи топлива t_β.

Каналы для отвода топлива в аккумулятор низкого давления 17 и 18 форсунки 1 (фиг.1) соединены, соответственно, трубопроводами 49 и 50 с обратными клапанами и дросселями (на фиг.6 обратные клапаны и дроссели не показаны) с гидроаккумулятором низкого давления форсунки (в дальнейшем ГАФ) 51 с клапаном регулирования давления 52 (далее КРД).

Форсунка 1 (фиг.1) соединена трубопроводом с гидроаккумулятором высокого давления системы топливоподачи (в дальнейшем ГАСТ) 53 с датчиком давления 54 и клапаном регулирования давления (в дальнейшем КРД) 55, с блоком электронного управления 56, который соединен электрически с датчиком давления 54, КРД 52 и КРД 55, гидравлически ГАСТ 53 соединен с топливным баком 57, через фильтр топлива 58 с топливным насосом высокого давления (в дальнейшем ТНВД) 59, который соединен со входом ГАСТ 53, в свою очередь ГАФ 51 соединен через КРД-52 с ТНВД 59 на входе для рекуперации энергии.

На фиг.7а - показано независимое управление иглой 2 и втулкой 3 во время подачи топлива; на фиг.7, 6 - показано независимое управление иглой 2 (фиг.1) и втулкой 3 (фиг.1) во время подачи топлива с перекрытием объемной подачи топлива в цилиндры дизеля через отверстия разных уровней во времени, которое возможно при соответствующем профилировании кулачков 29 (фиг.2) и 39 (фиг.4).

Работа устройства осуществляется следующим образом. Кулачки 29 (фиг.2) и 39 (фиг.4) поворачиваются одновременно с помощью одного вала (вал на фиг.3 и фиг.5а не показан).

Кулачок 29 (фиг.2) изменяет высоту от R₀ до R₁ и при этом происходит впрыск через отверстия первого уровня 4, перекрываемых иглой 2 (фиг.1).

Кулачок 39 (фиг.4) при повороте на тот же угол γ₁ профиль не изменяет и поворачивается по радиусу R₀ и через отверстия второго уровня 5, перекрываемых в это время втулкой 3 (фиг.1) впрыска не происходит.

Так происходит на всех этапах впрыска. Один кулачок 29 меняет профиль, а второй 39 в это время профиля не меняет, причем рассматривается частный случай чисто независимого управления впрыском через отверстия первого и второго уровней.

Реализуется независимое управление впрыском через отверстия первого 4 и второго 5 уровней для случая, когда одна программа является зеркальным отражением другой (частный случай управления впрыском).

Этот частный случай определяет и общую картину работы устройства с любыми программами.

Отсечка топлива.

Межцикловая отсечка топлива происходит одновременно при управлении впрыском топлива через отверстия первого 4 и второго уровня 5 (фиг.2, фиг.4).

При изменении программ профилированных кулачков межцикловая отсечка или отсечка между двумя впрысками может осуществляться и в разное время (на фиг.2, фиг.4 не показано).

При межцикловой отсечке топлива во время поворота кулачка 29 (фиг.2) на угол β=2π-α плунжер 33 первого независимого блока подачи топлива БУТ 30 (фиг.3) движется вниз под действием силы растянутой пружины 37.

При сжатии пружины 37 вытесняется топливо под давлением из цилиндра 34 через отверстие 36 в основании 35 и трубопровод 38 (фиг.3) через канал 15 (фиг.1) в камеру 7 форсунки 1, первый независимый канал 17 в корпусе форсунки 1(фиг.1).

Затем топливо под давлением поступает через трубопровод 49 (фиг.6) с обратным клапаном и дросселем (на фиг.6 не показано) в ГАФ 51, его КРД 52 и в ТНВД 59 (фиг.6).

Энергия на управление подачей топлива рекуперируется в ТНВД 59 (фиг.6) и в ГАСТ 53.

Энергия пружины 37 при сжатии преобразуется в энергию давления топлива. Энергия, затраченная на управление подачей топлива, частично возвращается в ТНВД 59.

Затраты энергии на управление подачей топлива минимизируются за счет этого.

Для кулачков с программой одного впрыска отсечка и рекуперация начинаются одновременно без задержки на исполнение последующих впрысков, обусловленных программой кулачка. При этом ясно, что кулачок с программой, например, двух впрысков может быть заменен двумя кулачками с программой одного впрыска.

Величина давления в первой независимой камере управления 7 определяется величиной, задаваемой КРД 52.

Во время поворота кулачка (фиг.5а) 39 на угол β=2π-α плунжер 43 блока БУТ 40 (фиг.1 и фиг.5а) движется вниз.

Топливо под давлением, обусловленным силой расжатой пружины 47 при ее сжатии, вытесняется из цилиндра 44 через отверстие 46 в основании 45 и трубопровод 48 (фиг.5, фиг.6).

Топливо под давлением (фиг.1) поступает из трубопровода 48 через канал 16, вторую независимую камеру управления 8, второй независимый канал 18 в корпусе форсунки 1, трубопровод 50 (фиг.6) с обратным клапаном и дросселем (на фиг.6 не показаны) в ГАФ 51, его КРД 52 и в ТНВД 59.

Энергия, затраченная на управление подачей топлива, также рекуперируется в ТНВД 59 (фиг.6) и в ГАСТ 53.

Дроссели в трубопроводах 49 и 50 (фиг.6) снижают колебания давления в независимых камерах управления 7 и 8.

Независимые клапаны, соответственно, 9 и 10 надежно запирают первый 11 и второй 12 независимые каналы в корпусе форсунки 1.

Обратные клапаны в трубопроводах 49 и 50 (фиг.6) реализует независимое управление впрыском через отверстия первого 4 и второго 5 уровней при любых программах, задаваемых профилированными кулачками 29 (фиг.2) и 39 (фиг.4).

Время t_β выбирается одинаковым или разным для БУТ 30 и БУТ 40 (фиг.2 и фиг.4), так как они работают независимо.

Кроме того, эти блоки реализуют в силу своей независимости разные временные программы (на фиг.2 и фиг.4, а также на фиг.3 и фиг.5 эти программы для профилированых кулачков не показаны).

Результирующая сила давления топлива на первый и второй независимые клапаны 9 и 10 (фиг.1) сверху достаточна для их удержания в закрытом состоянии после переустановки в нижнее крайнее положение.

При этом первый независимый управляющий клапан 9 перекрывает канал 11 и через первую промежуточную независимую камеру управления 13 канал 22 с дросселем для подвода высокого давления (дроссель на фиг.1 не показан) в независимую камеру управления 7.

Второй независимый управляющий клапан 10 перекрывает канал 12 и через вторую промежуточную независимую камеру управления 14 канал с дросселем 23 в теле форсунки 1 для подвода топлива высокого давления (дроссель на фиг.1 не показан) в независимую камеру управления 8.

Давление в промежуточных независимых камерах управления 13 и 14, а также давление сверху в первой независимой камере 19 управления над иглой 2 и давление сверху во второй независимой камере управления 20 над втулкой 3 (фиг.1) выравнивается с давлением топлива под иглой 2 и втулкой 3.

Это происходит за счет того, что топливо высокого давления от гидроаккумулятора 53 (фиг.6) поступает по общему каналу 24 для подвода топлива высокого давления, через кольцевую полость 25, радиальный канал 26, кольцевую проточку 27 под иглу 2 снизу.

Топливо высокого давления от гидроаккумулятора ГАСТ 53 (фиг.6) поступает под втулку 3 снизу по общему каналу 24 для подвода топлива высокого давления по каналу для подвода высокого давления 21 в кольцевую проточку 28, выполненную соосно втулке 3, в корпусе с ее наружной стороны.

В результате выравнивания давлений над иглой 2 и втулкой 3 и под иглой 2 и втулкой 3 - игла 2 и втулка 3 перемещаются в крайнее нижнее положение из-за разности площадей иглы 2 и втулки 3 сверху и дифференциальных площадок иглы 2 и втулки 3 снизу.

Игла 2 и втулка 3 надежно становятся на седло (седло на фиг.1 не показано) распылителя 6 форсунки 1.

Надежная постановка иглы 2 и втулки 3 на седло распылителя 6 (фиг.1) реализуется при высоком давлении в независимых камерах управления 7 и 8 (фиг.1), которое препятствует выделению газовых пузырьков в топливе в камерах управления 7 и 8.

Результирующая сила удерживает иглу 2 и втулку 3 в крайнем нижнем положении во время t_β и перекрывает отверстия первого уровня 4 и второго уровня 5 во время межцикловой отсечки t_β.

Топливо во время t_β не подается в цилиндры.

Во время отсечки t_2π-α=t_об.-(t_γ1+t_γ2+t_γ3+t_γ4) и поворота профилированных кулачков 29 и 39, при котором высота профилей обоих кулачков изменяется от R₂=const до R₀=const происходит рекуперация или возврат части энергии топлива, потраченной на управление подачей топлива, в ТНВД 59 и дизель - источник энергии.

Впрыск топлива в это время невозможен.

Впрыск топлива.

Сначала рассматривается работа первого независимого блока управления подачей топлива БУТ 30 (фиг.3).

За время t_γ1 поворота профилированного кулачка 29, при котором

высота его профиля изменяется на Δh₁, происходит следующее.

При повороте (фиг.3) на угол γ₁, кулачок 29 воздействует на копир 32 и через платформу 31 на плунжер 33.

Плунжер 33 поднимается вверх с большой скоростью и ускорением.

В подплунжерную полость цилиндра 34 поступает топливо через канал 15 в корпусе форсунки 1(фиг.1), трубопровод 38 (фиг.6), соединяющий форсунку 1 (фиг.1) с отверстием 36 в основании 35 первого независимого блока управления топливом 30 (фиг.3).

Разрежение в цилиндре 34 воздействует сверху на первый независимый клапан 9 в первой независимой камере управления 7.

Независимый клапан 9 перемещается по направляющим до упора (направляющие не показаны на фиг.1) в верхнее крайнее положение.

Открывается независимый канал 11.

Обеспечивается доступ топлива из промежуточной камеры 13 по независимому каналу 11 в независимую камеру управления 7 и в подплунжерную полость цилиндра 34 БУТ 30.

Топливо высокого давления воздействует на первый независимый управляющий клапан 9 снизу через промежуточную независимую камеру управления 13 и через независимый канал 11.

В промежуточную независимую камеру управления 13 и независимый канал 11 топливо поступает по общему каналу для подвода высокого давления 24 (фиг.1) от ГАСТ 53 (фиг.6), каналу для подвода высокого давления 22 с дросселем (дроссель на фиг.1 не показан).

Результирующая сила, направленная вверх, переустанавливает первый независимый управляющий клапан 9 в первой независимой камере управления 7 в крайнее верхнее положение.

Давление в первой независимой камере управления 7 падает, так как жидкость поступает в подплунжерную полость цилиндра 34 при движении плунжера 33 вверх при создании разрежения в цилиндре 34.

Давление топлива, которое поступает по каналу высокого давления 22 с дросселем (дроссель в канале на фиг.1 не показан) в первую промежуточную независимую камеру управления 13, падает.

Причины следующие.

Первая промежуточная независимая камера управления 13 соединена с первой независимой управляющей камерой 7, разрежение в которой обусловлено разрежением в цилиндре 34 в его подплунжерной полости.

Топливо в первую промежуточную независимую камеру управления 13 поступает через дроссель канала 22.

При дросселировании топлива в первую промежуточную независимую камеру управления 13 давление в ней падает.

Поэтому давление над иглой 2 в независимой камере управления 19 и под иглой 2 резко различаются при впрыске топлива.

Под иглу 2 топливо поступает от канала для подвода топлива высокого давления 22, кольцевую полость 25, радиальный канал 26, кольцевую проточку 27 в игле 2 под полным давлением от аккумулятора высокого давления 53 (фиг.6).

Это давление будет больше давления топлива над иглой 2 при создании разрежения в цилиндре 34 (фиг.3), первой независимой управляющей камере 7, канале 11, первой промежуточной независимой управляющей камере 13, независимой камере 19 управления над иглой 2.

Результирующая сила переустанавливает иглу 2 в крайнее верхнее положение.

Топливо из первой независимой камеры управления 19 над иглой 2 вытесняется в подплунжерную полость цилиндра 34 (фиг.6) через первую независимую камеру 13, первый независимый канал 11, первый независимый управляющий клапан 9, первую независимую камеру управления 7.

В период межцикловой отсечки топливо вытесняется под давлением плунжером 33 из цилиндра 34 через отверстие 36, трубопровод 38 (фиг.3, фиг.6) и канал 15 форсунки 1 (фиг.1) снова в первую независимую управляющую камеру 7.

Топливо под давлением поступает из первой независимой управляющей камеры 7 через канал 17 (фиг.1) и трубопровод 49 (фиг.6) с обратным клапаном и дросселем (обратный клапан и дроссель на фиг.6 не показаны) в гидроаккумулятор низкого давления 51 (фиг.6).

Энергия топлива, ее часть, рекуперируется в конечном итоге в дизель через ТНВД 59 при переустановке иглы 2 (