топливная система с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением и способ действия топливной системы

Формула изобретения

1. Топливная система с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением, содержащая по меньшей мере одну агрегатную форсунку с гидравлическим приводом, средство для подачи топлива под первым давлением к агрегатной форсунке, средство для подачи рабочей жидкости гидропривода, отдельной от топлива, к агрегатной форсунке, снабженное средством для создания давления рабочей жидкости гидропривода, и средство для усиления первого давления топлива, подаваемого к агрегатной форсунке, приводимое в действие посредством рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатной форсунке, отличающаяся тем, что она снабжена средством для восприятия давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатной форсунке, и генерирования сигнала S₆ давления, представляющего упомянутое воспринятое давление, средством для восприятия по меньшей мере одного другого параметра и генерирования сигнала S_1-5,7-8 параметра, представляющего упомянутый воспринятый параметр, и средством для электронного регулирования давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатной форсунке, в ответ на сигнал S_1-5,7-8 по меньшей мере одного параметра и для корректирования величины упомянутого давления в зависимости от сигнала S₆ давления, причем средство электронного регулирования выполнено с возможностью регулирования усиленного давления топлива, впрыскиваемого посредством агрегатной форсунки, независимо от количества топлива, впрыскиваемого агрегатной форсункой.

2. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что средство для создания давления рабочей жидкости гидропривода содержит насос для перекачивания рабочей жидкости, имеющий выходное давление и служащий для подачи рабочей жидкости под давлением к агрегатной форсунке, регулятор давления, служащий для регулирования выходного давления насоса для рабочей жидкости, а средство электронного регулирования выполнено в виде электронного блока управления, способного принимать сигнал S_1-5,7-8 по меньшей мере одного параметра и переменно управлять регулятором давления в ответ на сигнал S_1-5,7-8 по меньшей мере одного параметра и корректировать величину упомянутого давления в зависимости от сигнала S₆ давления.

3. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что параметром является рабочий параметр двигателя.

4. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что параметр выбран из группы параметров, содержащей частоту вращения коленчатого вала двигателя, положение коленчатого вала двигателя, температуру среды для охлаждения двигателя, противодавления выхлопных газов двигателя, давление в воздуховсасывающем коллекторе, положение дроссельной заслонки для топлива и установку трансмиссии.

5. Топливная система с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением, содержащая по меньшей мере одну агрегатную форсунку с гидравлическим приводом, средство для подачи топлива под относительно низким давлением к агрегатной форсунке, средство для подачи рабочей жидкости гидропривода, отдельной от топлива, к агрегатной форсунке под давлением, относительно более высоким, чем относительно низкое давление топлива, включающее насос для рабочей жидкости, сообщающийся с агрегатной форсункой и имеющий выходное давление и коллектор, обеспечивающий сообщение между насосом и агрегатной форсункой, которая снабжена средством для усиления относительно низкого давления, подаваемого к агрегатной форсунке, приводимым в действие посредством рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к форсунке, отличающаяся тем, что она снабжена средством для восприятия давления рабочей жидкости в коллекторе и генерирования сигнала S₆ давления, представляющего упомянутое воспринятое давление, средством для восприятия по меньшей мере одного другого параметра и генерирования сигнала S_1-5,7-8 параметра, представляющего упомянутый воспринятый параметр, средством для электронного регулирования выходного давления насоса в ответ на сигнал S_1-5,7-8 по меньшей мере одного параметра и для корректирования величины упомянутого давления на основе сигнала S₆ давления рабочей жидкости, причем средство электронного регулирования непосредственно регулирует усиленное давление топлива, впрыскиваемого посредством агрегатной форсунки, независимо от количества топлива, впрыскиваемого ею.

6. Топливная система по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит регулятор давления, сообщающийся с насосом, причем упомянутое средство для электронного регулирования выходного давления насоса выполнено с возможностью управления регулятором давления.

7. Способ действия топливной системы с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением, имеющей по меньшей мере одну агрегатную форсунку, включающий создание первого давления в топливе, подачу топлива под первым давлением к агрегатной форсунке, создание в рабочей жидкости гидропривода, отдельной от топлива, давления, относительно более высокого, чем первое давление топлива, подачу рабочей жидкости под давлением к агрегатной форсунке и усиление первого давления топлива посредством давления рабочей жидкости гидропривода, отличающийся тем, что осуществляют восприятие давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатной форсунке, и генерирование сигнала S₆ давления, представляющего воспринятое давление, восприятие по меньшей мере одного другого параметра и генерирование сигнала S_1-5,7-8 параметра, представляющего воспринятый параметр, электронное регулирование давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатной форсунке, в ответ на сигнал S_1-5,7-8 по меньшей мере одного параметра, регулирование усиленного давления топлива, впрыскиваемого агрегатной форсункой, в ответ на давление рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатной форсунке, независимо от количества топлива впрыскиваемого агрегатной форсункой, и корректирование величины давления на основе сигнала S₆ давления.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что параметром является рабочий параметр двигателя.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что параметр выбирают из группы, содержащей частоту вращения коленчатого вала двигателя, положение коленчатого вала двигателя, температуру среды для охлаждения двигателя, противодавление выхлопных газов двигателя, давление в воздуховсасывающем коллекторе, положение дроссельной заслонки для топлива и установку трансмиссии.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится в основном к системам впрыскивания топлива, в частности к системам впрыскивания топлива с гидравлическим приводом и электронным управлением.

Пример топливной системы с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением описан в патенте США N 4459959. В соответствии с описанием к патенту в первом гидравлическом контуре создают переменное давление рабочей жидкости гидропривода для приведения в действие усилителя (или усилительного поршня) в соответствии с режимом нагрузки двигателя.

Точное регулирование требуемого давления рабочей жидкости гидропривода важно для точного регулирования времени и количества впрыска топлива. Но при использовании изобретения, раскрытого в патенте Тераты и др. трудно или невозможно обеспечивать и/или поддерживать требуемое давление рабочей жидкости из-за нестабильности работы некоторых элементов гидравлической схемы. Например, гидравлический насос, описанный в патенте Терары и др. работает с производительностью, меняющейся в зависимости от скорости, сообщаемой ему двигателем. Кроме того, работа насоса и других элементов гидросхемы обычно подвержена изменениям, вызываемым неточным изготовлением, и изменениям, вызываемым износом.

Задачей настоящего изобретения является устранение одного или нескольких из упомянутых выше недостатков.

Одним объектом настоящего изобретения является топливная система с форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением, содержащая по крайней мере одну форсунку с гидравлическим приводом и электронным управлением и средство для подачи рабочей жидкости гидропривода к форсунке. Топливная система содержит также средство для восприятия давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к форсунке, и для генерирования сигнала давления, представляющего воспринятое давление. Топливная система содержит также средство для регулирования давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к форсунке, и для корректирования величины давления на основе упомянутого сигнала давления.

Другим объектом настоящего изобретения является способ действия топливной системы с форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением, содержащей по крайней мере одну форсунку. Способ включает в себя операции повышения давления рабочей жидкости гидропривода, подачи рабочей жидкости под давлением к форсунке, восприятия давления рабочей жидкости, подаваемой к форсунке, и генерирования сигнала давления, представляющего воспринятое давление. Способ включает также операции регулирования давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к форсунке, и корректирования величины давления в зависимости от сигнала давления.

Настоящее изобретение обеспечивает регулирование давления рабочей жидкости по замкнутому циклу (с обратной связью), что позволяет устанавливать требуемое переменное давление и поддерживать его сколь нужно долго. Точное регулирование давления рабочей жидкости гидропривода способствует обеспечению точного регулирования по времени впрыска топлива и регулирования количества впрыскиваемого топлива.

На фиг. 1 схематически изображен общий вид топливной системы в соответствии с изобретением, включающий как контур рабочей жидкости гидропривода, так и контур впрыскивания топлива для двигателя внутреннего сгорания, имеющего несколько агрегатных форсунок; на фиг. 2 схематический частичный вид в разрезе одного варианта агрегатной форсунки, показанной на фиг. 1, которая установлена в примерном двигателе внутреннего сгорания; на фиг. 3 схематический вид в разрезе в увеличенном масштабе отдельной агрегатной форсунки, показанной на фиг. 2; на фиг. 4 схематический неполный вид в увеличенном масштабе верхней части форсунки, показанной на фиг. 5; на фиг. 5 схематический неполный вид в увеличенном масштабе нижней части форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 6 схематический изометрический вид (в разобранном состоянии) первой части элементов части элементов форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 7 схематический изометрический вид (в разобранном состоянии) второй части элементов форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 8 схематический изометрический вид (в разобранном состоянии) третьей части элементов форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 9 схематический изометрический вид (в разобранном состоянии) четвертой части элементов форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 10 схематический изометрический вид (в разобранном состоянии) пятой части элементов форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 11 схематический изометрический вид (в разобранном состоянии) шестой части элементов форсунки, показанной на фиг. 3; на фиг. 12 - схематический подробный вид средства подачи рабочей жидкости гидропривода и демпфирующей жидкости, в общем виде показанного на фиг. 1; на фиг. 13 - схематический подробный вид средства подачи топлива, в общем виде показанного на фиг. 1.

На фигурах 1 13, на которых одинаковые элементы или части обозначены одними и теми же номерами позиций, показан первый вариант топливной системы 10 с агрегатными форсунками с гидравлическим приводом и электронным управлением, называемый далее как HEUI система впрыскивания топлива. Примерная HEUI система 10 впрыскивания топлива показана на фигурах 1, 2, 12 и 13 и применения к дизельному двигателю 12 внутреннего сгорания с непосредственным впрыском. На фигурах 1, 12 и 13 показан восьмицилиндровый двигатель с V-образным расположением цилиндров, но следует понимать, что изобретение применимо и к другим типам двигателей, таким как однорядный двигатель и роторный двигатель, и что двигатель может содержать меньше или больше восьми цилиндров или камер сгорания. Примерный двигатель 12, лишь частично показанный на фиг. 2, имеет две головки 14 цилиндров. Каждая головка 14 имеет одно или несколько (например, четыре) отверстий 16 под форсунку.

Как показано на фигурах 1 и 2, HEUI система 10 впрыскивания топлива имеет одну или несколько агрегатных форсунок 18 с гидравлическим приводом и электронным управлением, выполненных с возможностью установки их в соответственные отверстия 16, средство (устройство) 22 для подачи топлива в каждой форсунке 18 и средство (устройство) 24 для электронного управления топливной системой 10.

Как показано на фиг. 3, каждая форсунка 18 имеет продольную ось 26 и содержит узел 28 привода и клапана, узел 30 корпуса, узел 32 цилиндра и узел 34 сопла с наконечником. Продольная ось 26 образует выбранный угол А относительно оси камеры сгорания двигателя.

Узел 28 привода и клапана выполнен как средство (устройство) для избирательной передачи либо рабочей жидкости гидропривода под относительно высоким давлением, либо демпфирующей жидкости под относительно низким давлением к каждой агрегатной форсунке 18 при получении электронного управляющего сигнала S₁₀, показанного на фиг. 1. Как показано на фигурах 3, 4, 6 и 8, узел 28 привода и клапана содержит привод 36, предпочтительно в виде соленоидного узла, и клапан 38, предпочтительно в виде тарельчатого клапана. Соленоидный узел 36 содержит неподвижный узел 40 статора и подвижный якорь 42.

Как показано на фигурах 3 и 6, узел 40 статора содержит одну или несколько первых крепежных деталей 44, статор 46 и электрический соединитель 48. Статор 46 может, например, содержать (хотя это и не показано) пакет отдельных E-образных пластин и электрический провод, намотанный на E-образные пластины традиционным образом.

Как показано на фигурах 4 и 6, якорь 42 имеет две обращенные в противоположные стороны плоские первую и вторую поверхности 52, 54 и средство (устройство) 56 для передачи сбора и слива демпфирующей жидкости относительно расширяемых и сжимаемых полостей соленоидного узла 36. Как показано на фиг. 4, первая поверхность 52 якоря 42 расположена на некотором расстоянии от статора 46, в результате чего якорь 42 и статор 46 вместе образуют верхнюю полость 57 якоря или зазор между ними.

Средство 56 передачи, сбора и слива предпочтительно содержит один или несколько каналов 58, проходящих в продольном направлении между первой и второй поверхностями 52, 54. Например, как показано на фигурах 4 и 6, каналы 58 выполнены в виде двух круглых отверстий. Кроме того, средство 56 передачи, сбора и слива содержит также одну или несколько удлиненных сборных канавок 60, выполненных в первой поверхности 52 якоря 42, которая обращена непосредственно к статору 46. Каждая сборная канавка 60 пересекает сбоку первую поверхность 52 по ее ширине и пересекается при этом с соответственным каналом 58 (т.е. сообщается с ним). Например, как показано на фигурах 4 и 6, для сбора демпфирующей жидкости, поступившей в верхнюю полость 57 якоря и накапливающейся там, выполнены две параллельные друг другу сборные канавки 60. В альтернативном варианте каналы 58 круглого сечения могут быть заменены каналами продолговатого или эллиптического сечения. В другом альтернативном варианте сборные канавки 60 могут быть аналогичным образом выполнены в части статора 46, обращенной к первой поверхности 52 якоря 42, и также сообщаются с каналами 58 якоря 42. Другими словами, сборные канавки 60 могут быть выполнены в статоре 46 или якоре 42 или в обоих этих элементах. Размер и местоположение каждого канала 58 и каждой сборной канавки 60 тщательно подбирают так, чтобы они имели достаточно большой объем, чтобы надлежащим образом передавать, собирать и сливать демпфирующую жидкость относительно полостей соленоидного узла 36, включая верхнюю полость 57 якоря, но при этом были достаточно малы, чтобы предельно уменьшить количество путей магнитного потока в статоре 46 и якоре 42, что необходимо для обеспечения надлежащей магнитной характеристики соленоидного узла 36.

Как показано на фиг. 4, между якорем 42 и статором 46 образуется точно отрегулированный зазор C₁ (например, около 0,377 мм, или 0,0148 дюйма), когда якорь 42 находится в положении электрического отключения. Зазор C₁ образует часть верхней полости 57 якоря и способствует определению величины демпфирования, оказываемого на подвижный якорь 42 демпфирующей жидкостью, которая периодически вытесняется из зазора C₁. Зазор C₁ также способствует определению величины магнитной силы, с которой статор 46 действует на якорь 42 при подаче электрического тока на соленоидный узел 36.

Как показано на фиг. 3, а также на фигурах 2, 4, 6 и 7, узел 30 корпуса содержит одну или несколько первых крепежных деталей 62, кольцевую проставку 64 якоря, одну или несколько третьих крепежных деталей 66, уплотнительное кольцо 68 круглого сечения для переходника, переходник 70 тарельчатого клапана, кольцевой зажим 72 для форсунки, прокладку (шайбу) 74 тарельчатого клапана, гильзу 76 тарельчатого клапана, пружину 78 тарельчатого клапана, корпус 80 для поршня и клапана, расположенное снаружи первое уплотнительное кольцо 82 круглого сечения для корпуса, расположенное снаружи второе уплотнительное кольцо 84 круглого сечения для корпуса, расположенное внутри третье уплотнительное кольцо 86 круглого сечения для корпуса и усилительный поршень 88.

Первые крепежные детали 44 соединяют посредством резьбы узел 40 статора и проставку 64 якоря с переходником 70 тарельчатого клапана. Вторые крепежные детали 62 соединяют посредством резьбы якорь 42 с тарельчатым клапаном 38, в результате чего якорь 42 и тарельчатый клапан 38 могут быть перемещены вместе друг с другом как одно целое. Третьи крепежные детали 66 соединяют посредством резьбы переходник 70 с корпусом 80.

Проставка 64 якоря имеет толщину (измеренную по продольной оси 26), превышающую толщину якоря 42 на выбранную величину. Как показано на фиг. 4, вторая поверхность 54 якоря 42 расположена на некотором расстоянии от переходника 70, в результате чего якорь 42 и переходник 70 вместе образуют нижнюю полость 89 якоря или зазор между ними. Размеры и местоположение каждого канала 58 и каждой сборной канавки 60 тщательно подбирают так, чтобы они имели достаточно большой объем, чтобы надлежащим образом передавать, собирать и сливать демпфирующую жидкость относительно полостей соленоидного узла 36, включая нижнюю полость 89 якоря, но при этом были достаточно малы, чтобы предельно уменьшить количество путей магнитного потока в статоре 46 и якоре 42, что необходимо для обеспечения надлежащей магнитной характеристики соленоидного узла 36. Как показано на фиг. 6, проставка 64 якоря имеет две обращенные в противоположные стороны плоские первую и вторую поверхности 90, 92, внутреннюю периферийную поверхность 94 и наружную периферийную поверхность 96. Как показано на фиг. 4, первая поверхность 90 проставки 64 якоря обращена непосредственно к узлу 40 статора и находится с ним в контакте. Вторая поверхность 92 проставки 64 обращена к переходнику 70 и находится в непосредственном контакте с ним. Вторая поверхность 92 проставки 64 снабжена одной или несколькими сливными прорезями 98, проходящими от внутренней периферийной поверхности 94 к наружной периферийной поверхности 96. В соответствии с другим вариантом сливными прорезями 98 может быть снабжена первая поверхность 90 проставки 64. Во время работы двигателя сливные прорези 98 в проставке 64, сообщаясь со средством 56 передачи, сбора и слива, сливают демпфирующую жидкость, которая была передана к верхней и нижней полостям 57, 89 якоря. Размеры сливных прорезей 98 предпочтительно назначают так, чтобы обеспечить заданное ограничение потока демпфирующей жидкости во время работы двигателя, с тем, чтобы способствовать торможению (демпфированию) движения якоря 42 и тарельчатого клапана 38. Сливные прорези 98 проставки 64 якоря вместе со средством 56 передачи, сбора и слива сливают также демпфирующую жидкость из верхней и нижней полостей 57, 89 якоря после остановки двигателя. Если в качестве рабочей жидкости гидропривода и демпфирующей жидкости выбрано смазочное масло для двигателей, сливные прорези 98 в проставке 64 якоря предпочтительно выполняют так, чтобы они сообщались с пространством, замкнутым крышкой 99 головки цилиндров, как показано на фиг. 2. Это пространство сообщается со сборником рабочей жидкости, благодаря чему рабочая жидкость гидропривода может сливаться обратно в этот сборник.

Как показано на фигурах 4 и 7, переходник 70 тарельчатого клапана имеет проходящее в продольном направлении центральное основное отверстие 100. На одном конце основного отверстия 100 выполнена внутренняя кольцевая периферийная канавка 102. Переходник 70 имеет также зенкованное отверстие 104, выполненное на другом конце основного отверстия 100. Между гильзой 76 тарельчатого клапана и зенкованным отверстием 104 переходника 70 образован кольцевой сливной канал 106. В переходнике 70 выполнен также сливной канал 108, пересекающийся с кольцевым сливным каналом 106 и проходящий в поперечном направлении к наружной периферийной поверхности 110 переходника 70. Если в качестве рабочей и демпфирующей жидкости выбрано моторное масло, сливной канал 108 переходника 70 предпочтительно выполняют так, чтобы он сообщался с пространством, замкнутым крышкой 99 головки цилиндров, как показано на фиг. 2.

Как показано на фиг. 4, нижняя полость 89 якоря включает точно отрегулированный осевой зазор C₂ (например, около 0,120 мм, или 0,00472 дюйма), который образуется между второй поверхностью 54 якоря 42 и переходником 70 тарельчатого клапана, когда якорь 42 находится в положении электрического отключения. Зазор C₂ способствует образованию нижней полости 89 якоря, и также способствует определению величины демпфирования (торможения), оказываемого на подвижный якорь 42 демпфирующей жидкостью, вытесняемой из зазора C₂. Величину зазора C₂ выбирают в соответствии с массой тарельчатого клапана 38 и типом (например, вязкостными характеристиками) используемой демпфирующей жидкости.

Кольцевой зажим 72 предназначен для закрепления с возможностью снятия каждой агрегатной форсунки 18 в соответственной головке 14 цилиндров двигателя. Как показано на фиг. 7, зажим 72 предпочтительно имеет внутреннюю периферийную поверхность 112, две диаметрально противоположные плоские первую и вторую поверхности 114, 116, образованные на внутренней периферийной поверхности 112 с обеспечением параллельного друг другу расположения, и две диаметрально противоположные полуцилиндрические канавки 118, 120, выполненные во внутренней периферийной поверхности 112. Каждая канавка 118, 120 расположена на оси, которая параллельна первой и второй поверхностям 114, 116 и расположена между ними. Как показано на фиг. 2, каждая канавка 118, 120 выполнена с возможностью приема крепежной детали 122, 124, которая соединяет посредством резьбы зажим 72 и форсунку 18 с головкой 14 цилиндров двигателя 12.

Как показано на фиг. 3, между переходником 70 тарельчатого клапана и гильзой 76 тарельчатого клапана установлена прокладка 74. Прокладка 74 имеет заданную толщину, которая определяет величину подъема (хода) тарельчатого клапана 38.

Как показано на фиг. 4, гильза 76 тарельчатого клапана установлена с возможностью скольжения в основном отверстии 100 переходника 70 по относительно свободной посадке. В кольцевом зазоре между гильзой 76 и переходником 70 тарельчатого клапана установлено уплотнительное кольцо 68 круглого сечения, входящее в кольцевую периферийную канавку 102, выполненную в основном отверстии 100 переходника 70. Уплотнительное кольцо 68 переходника предназначено для предотвращения прохождения рабочей или демпфирующей жидкости по кольцевому зазору непосредственно между нижней полостью 89 в якоре и кольцевым сливным каналом 106. Как показано на фигурах 4 и 7, гильза 76 тарельчатого клапана снабжена центральным основным отверстием 126 и одним или несколькими (предпочтительно двумя) проходящими в поперечном направлении отверстиями 128 для пропускания рабочей или демпфирующей жидкости между кольцевым сливным каналом 106 и основным отверстием 126. Размер отверстий 128 подбирают так, чтобы отверстия 128 действовали как гидравлические дроссели или отверстия постоянного расхода для обеспечения торможения (демпфирования) движения тарельчатого клапана 38. В одной концевой части гильзы 76 выполнено кольцевое (предпочтительно в форме усеченного конуса) седло 129 вокруг входа в основное отверстие 126 и кольцевой заплечик 130.

Как показано на фиг. 3, один конец пружины 78 тарельчатого клапана находится в контакте с кольцевым заплечиком 130 гильзы 76 клапана, а другой конец пружины 78 упирается в тарельчатый клапан 38. Пружина 78 предпочтительно является винтовой пружиной сжатия и предназначена служить в качестве средства (устройства) для смещения (отжатия) тарельчатого клапана 38 и якоря 42 в осевом направлении от статора 46. Пружина 78 также прижимает гильзу 76 и прокладку 74 тарельчатого клапана к неподвижному переходнику 70, в результате чего тарельчатый клапан 38 обычно отжат от кольцевого седла 129, выполненного в гильзе 76 тарельчатого клапана.

Как показано на фиг. 8, тарельчатый клапан 38 имеет первую концевую часть 132, промежуточную часть 134 и вторую концевую часть 136. Как показано на фиг. 4, первая концевая часть 132 находится в контакте со второй поверхностью 54 якоря 42. Первая концевая часть 132 предпочтительно имеет уменьшенный по отношению к промежуточной части 134 диаметр и вместе с гильзой 76 тарельчатого клапана образует верхнюю полость 138 тарельчатого клапана. Верхняя полость 138 тарельчатого клапана имеет непосредственное сообщение с нижней полостью 89 якоря.

Промежуточная часть 134 тарельчатого клапана 38 имеет кольцевую периферийную поверхность 140 и один или несколько (предпочтительно два) каналов 142. Кольцевая периферийная поверхность 140 тарельчатого клапана 38 расположена в основном отверстии 126 гильзы 76 в соответствии с выбранным кольцевым зазором C_3a. Этот кольцевой зазор предпочтительно обеспечивает скользящую посадку между тарельчатым клапаном 38 и гильзой 76 и, например, может представлять собой диаметральный зазор около 0,080 мм, или 0,00315 дюйма. Наружная периферийная поверхность гильзы 76 тарельчатого клапана расположена в основном отверстии 100 переходника 70 клапана в соответствии с выбранным диаметральным зазором, который превышает зазор C_3a. На кольцевой периферийной поверхности 140 тарельчатого клапана 38 выполнены верхняя кольцевая периферийная канавка 144 и кольцевое первое (верхнее) седло 146. Ширину верхней кольцевой периферийной канавки 144, измеренную по продольной оси 26, калибруют так, чтобы верхняя кольцевая периферийная канавка 144 тарельчатого клапана 38 оставалась в непрерывном сообщении с отверстиями 128 гильзы 76 на протяжении всего заданного хода тарельчатого клапана 38. Форму верхнего седла 146 тарельчатого клапана 38 предпочтительно делают полусферической, но в соответствии с другим вариантом она может быть усеченно-конической. Верхнее седло 146 тарельчатого клапана предназначено для избирательного сцепления или расцепления с кольцевым седлом 129, выполненным на гильзе 76 тарельчатого клапана.

Вторая концевая часть 136 тарельчатого клапана 38 предпочтительно выполнена полой для образования, как показано на фиг. 4, нижней полости 148 тарельчатого клапана. Каждый канал 142 тарельчатого клапана 38 оказывает заданное сопротивление потоку жидкости и обеспечивает возможность передачи демпфирующей жидкости между верхней полостью 138 и нижней полостью 148 тарельчатого клапана. Часть второй концевой части 136 тарельчатого клапана 38 имеет, как будет описано ниже, хорошее направление в корпусе 80. Вторая концевая часть 136 тарельчатого клапана 38 содержит второе (нижнее) кольцевое седло 149, кольцевой периферийный заплечик 150 и нижнюю кольцевую периферийную канавку 152. Форму нижнего седла 149 тарельчатого клапана предпочтительно делают усеченно-конической. Первое и второе седла 146, 149 имеют эффективную площадь, подвергаемую воздействию гидравлического давления.

В одном варианте эффективная площадь первого седла 146 меньше, чем эффективная площадь второго седла 149. В этом варианте результирующая гидравлическая сила, действующая на тарельчатый клапан 38, способствует электрической силе привода 36 в перемещении клапана 38 из его первого положения в третье положение. В другом варианте эффективная площадь первого седла 146 больше, чем эффективная площадь второго седла 149. В этом варианте результирующая гидравлическая сила, действующая на тарельчатый клапан 38, помогает пружине 78 в перемещении клапана 38 из третьего в первое положение.

Гильза 76 тарельчатого клапана предпочтительно свободно посажена в переходнике 70 в соответствии с выбранными строгими допусками на положение и диаметр, а тарельчатый клапан 38 относительно более туго посажен в корпусе 80 в соответствии с выбранными строгими допусками на положение и диаметр. Такая конструкция помогает компенсировать возможную несоосность между гильзой 76 и тарельчатым клапаном 38, когда клапан 38 движется по продольной оси 26 форсунки 18. Кольцевой заплечик 150, выполненный на тарельчатом клапане 38, находится в контакте с другим концом пружины 78. Нижнее седло 149 действует как средство для избирательного обеспечения или прекращения передачи рабочей жидкости под высоким давлением к усилительному поршню 88. Верхнее седло 146 действует как средство для избирательного обеспечения или прекращения передачи рабочей жидкости под высоким давлением на слив низкого давления и передачи демпфирующей жидкости под низким давлением к верхней и нижней полостям 57, 89 якоря и верхней и нижней полостям 138, 148 тарельчатого клапана.

Тарельчатый клапан 38 может быть перемещен между первым, вторым и третьим положениями. Например, общий осевой ход тарельчатого клапана 38 в одном направлении составляет примерно 0,25 мм, или 0,0098 дюйма. Первое положение клапана 38 определяют как положение, при котором нижнее седло 149 клапана обычно прилегает к корпусу 80 под действием пружины 78 клапана. При первом положении тарельчатого клапана 38 верхнее седло 146 тарельчатого клапана обычно отведено от кольцевого седла 129 гильзы 76 клапана на величину выбранного зазора,

При подводе тока к узлу 40 статора происходит магнитное притяжение якоря 42 к статору 46, в результате чего тарельчатый клапан 38 движется аксиально вверх (в соответствии с ориентацией, показанной на фиг. 3) в направлении к третьему положению. Третье положение клапана 38 определяют как положение, при котором верхнее седло 146 тарельчатого клапана 38 прилегает к кольцевому седлу 129 гильзы 76 клапана. При третьем положении тарельчатого клапана 38 нижнее седло 149 клапана 38 поднято от корпуса 80.

Между первым и третьим положениями тарельчатый клапан 38 занимает второе (промежуточное) положение, при котором и нижнее седло 149, и верхнее седло 146 клапана 38 не прилегают к корпусу 80 и гильзе 76 соответственно. При втором положении тарельчатого клапана 38 рабочую жидкость гидропривода выпускают через верхнюю кольцевую периферийную канавку 144, отверстие 128, кольцевой сливной канал 106 и сливной канал 108. Кроме того, при втором положении тарельчатого клапана 38 демпфирующая жидкость поступает в нижнюю и верхнюю полости 89, 50 якоря через зазор C_3a, если вязкость демпфирующей жидкости достаточно низка.

Является предпочтительным, чтобы зазор C_3a был расположен ниже по потоку относительно отверстий 128 гильзы 76 тарельчатого клапана (т.е. относительно впускных каналов 158 для рабочей жидкости гидропривода). Таким образом, когда тарельчатый клапан 38 движется из третьего положения (т.е. положения опоры на верхнее седло 146) в направлении к первому положению, часть рабочей жидкости гидропривода из кольцевой камеры 163 идет в качестве демпфирующей жидкости через зазор C_3a, пока тарельчатый клапан не займет второе положение и прежде чем клапан 38 займет первое положение (т.е. положение опоры на нижнее седло 149).

Соленоидный узел 36 является одним из многих возможных вариантов привода с электронным управлением для избирательного перемещения тарельчатого клапана 38 из первого положения во второе и третье и наоборот. В соответствии с другим вариантом соленоидный узел 36 может быть заменен другими типами привода с электронным управлением, например пьезоэлектрическим приводом.

Клапан в виде тарельчатого клапана 38 дает по крайней мере два преимущества над золотниковым клапаном в данном применении. Во-первых, тарельчатый клапан 38 в непосаженном положении открывает относительно большое проходное сечение при небольшой величине осевого перемещения. Поэтому тарельчатый клапан 38 требует меньшей электрической энергии для надлежащего питания привода 36, чем золотниковый клапан. Во-вторых, тарельчатый клапан 38 уплотняет лучше, чем золотниковый клапан, поскольку герметическое уплотнение в зоне седел клапана 38 надежнее, чем уплотнение при наличии диаметрального зазора в золотниковом клапане между золотником и корпусом клапана. Тарельчатый клапан 38 предпочтительно представляет собой одноступенчатый (состоящий из одной части) клапан. Одноступенчатый клапан выгоднее, чем двухступенчатый или с управлением от вспомогательного клапана в данном применении, благодаря более низкой стоимости, большей гибкости в размещении форсунок для конкретных применений и простоте работы.

Как показано на фигурах 3-5 и 8, корпус 80 имеет два (первое и второе) открытых в противоположные стороны глухих отверстия 154, 156, один или несколько впускных каналов 158 для рабочей жидкости гидропривода, промежуточный канал 160 для рабочей жидкости между первым и вторым глухими отверстиями 154, 156 и наружную периферийную поверхность 162. Ширину нижней кольцевой периферийной канавки 152 тарельчатого клапана 38, измеренную в направлении продольной оси 26, назначают так, чтобы она оставалась в непрерывном сообщении с впускными каналами 158 в корпусе 80 на протяжении всего заданного хода тарельчатого клапана 38.

Первое глухое отверстие 154 корпуса 80 выходит в сторону якоря 42 и предназначено для размещения в нем второй концевой части 136 и промежуточной части 134 тарельчатого клапана 38. Первое глухое отверстие 154 корпуса 80 и вторая концевая часть 136 тарельчатого клапана 38 вместе образуют кольцевую камеру 163. Когда тарельчатый клапан 38 находится в первом или втором положении, рабочая жидкость гидропривода, поступившая в кольцевую камеру 163, находится при относительно низком давлении. Когда клапан 38 находится в третьем положении, рабочая жидкость, поступившая в кольцевую камеру 163, находится при относительно высоком давлении. Первое глухое отверстие 154 выполнено ступенчатым для образования части 164 уменьшенного диаметра и кольцевого (предпочтительно усеченно-конического) седла 166. Имеющая уменьшенный диаметр часть 164 первого глухого отверстия 154 направляет вторую концевую часть 136 тарельчатого клапана 38 в соответствии с точно отрегулированным заданным диаметральным зазором C_3b, который меньше чем диаметральный зазор C_3a. Кольцевое седло 166 корпуса 80 выполнено с возможностью избирательного сцепления и расцепления с нижним седлом 149 тарельчатого клапана 38.

Второе глухое отверстие 156 в корпусе 80 выполнено с возможностью приема узла 32 цилиндра, описанного ниже. Как показано на фиг. 5, второе глухое отверстие 156 имеет внутреннюю кольцевую периферийную канавку 168, в которой установлено третье уплотнительное кольцо круглого сечения для корпуса. Третье уплотнительное кольцо 86 служит в качестве средства (устройства) для надежного изолирования рабочей жидкости гидропривода, находящейся в камере 190 поршневого насоса, от топлива, находящегося в полости 192 поршня. Эта конструкция способствует предотвращению разжижения топлива до смазочных и вязкостных характеристик рабочей и демпфирующей жидкостей. В соответствии с другим вариантом третье уплотнительное кольцо 86 может быть убрано, если кольцевая периферийная канавка 168 действует как сборная полость для утечек рабочей жидкости, которые возвращают в сборник для рабочей жидкости по сливному каналу (не показан). Во втором глухом отверстии 156 выполнено также седло 170.

Как показано на фигурах 4, 5 и 6, наружная периферийная поверхность 162 корпуса 80 содержит разнесенные в осевом направлении первую, вторую и третью кольцевые периферийные канавки 172, 174, 176. Наружная периферийная поверхность 162 имеет также обращенные в противоположные стороны параллельные плоские первую и вторую поверхности 178, 180 и два проходящих в поперечном направлении заплечика 182, 184. Вторая кольцевая периферийная канавка 174 расположена в осевом направлении между первой и третьей кольцевыми периферийными канавками 172, 176 и образует вместе с головкой 14 цилиндров кольцевой впускной канал для рабочей жидкости гидропривода. В каждой из первой и третьей кольцевых периферийных канавок 172, 176 установлены соответственно первое и второе уплотнительное кольца 82, 84 круглого сечения для уплотнения корпуса. Второе уплотнительное кольцо 84 служит в качестве средства (устройства) для надежного изолирования рабочей жидкости, находящейся вблизи второй кольцевой периферийной канавки 174, от топлива, находящегося вблизи узла цилиндра форсунки.

Плоские первая и вторая поверхности 114, 116, образованные на зажиме 72, предназначены для сцепления с плоскими первой и второй поверхностями 178, 180, образованными на корпусе 80, с тем чтобы надлежащим образом ориентировать форсунку 18 относительно головки 14 цилиндров двигателя. При установке форсунки 18 в отверстии 16 головки 14 цилиндров, как показано на фиг. 2, зажим 72 вводят в контакт с заплечиками 182, 184 корпуса 80, чтобы приложить к ним зажимную нагрузку.

Как показано на фигурах 3 и 5, во втором глухом отверстии 156 корпуса 80 установлен с возможностью скольжения усилительный поршень 88. Как показано на фиг. 9, усилительный поршень 88 представляет собой, по существу, чашеобразный цилиндр, имеющий наружный диаметр D₁, соответствующий эффективному сечению A₁ перекачивания (нагнетания). Усилительный поршень 88 имеет головную часть 186 и, по существу, полую цилиндрическую юбочную часть 188. Как показано на фиг. 5, головная часть 186 совершающего возвратно-поступательное движение усилительного поршня 88 и второе глухое отверстие 156 корпуса 80 вместе образуют расширяющуюся и сжимающуюся камеру 190 поршневого насоса. Юбочная часть 188 усилительного поршня 88, узел 32 цилиндра и второе глухое отверстие 156 корпуса 80 вместе образуют расширяющуюся и сжимающуюся камеру 192 поршневого насоса. На усилительном поршне 88 выполнены также первый и второй упоры 194, 196. Первый упор 194 предпочтительно расположен на свободном конце головной части 186 и выполнен с возможностью сцепления и расцепления с седлом 170 корпуса 80. Второй упор 196 предпочтительно расположен на свободном конце юбочной части 188 и выполнен с возможностью сцепления и расцепления с узлом 32 цилиндра.

Как показано на фигурах 3, 5, 9 и 10, узел 32 цилиндра содержит цилиндр 198, стопорное кольцо 200, стопорную шайбу 202, плунжер 204, пружину 206 плунжера, одноходовой обратный клапан 208, предпочтительно в виде шарового обратного клапана, и кольцевой пружинный держатель 210.

Как показано на фиг. 5, цилиндр 198 имеет точно выполненное центральное основное отверстие 212, проходящее в продольном направлении, и выпускной канал 214, сообщающийся со вторым глухим отверстием 156 корпуса 80. Выпускной канал 214 содержит выходную концевую часть с выполненным в ней кольцевым (предпочтительно усеченно-коническим) седлом 216. Цилиндр 198 также имеет наружную периферийную поверхность, в которой выполнена кольцевая периферийная канавка 218.

Одна концевая часть цилиндра 198, обращенная к усилительному поршню 88, служит в качестве седла (опоры) 219 для второго упора 196 усилительного поршня 88. Как показано на фиг. 5, между седлом 219 цилиндра и вторым упором 196 усилительного поршня 88 предусмотрен заданный осевой зазор C₄, определяющий максимальный ход усилительного поршня 88.

Обратный клапан 208 установлен в выпускном канале 214 и обычно прижат к седлу 216 путем приложения предварительной нагрузки посредством пружинного держателя 210. Пружинный держатель 210 предпочтительно представляет собой разрезной кольцевой элемент, имеющий отверстие или выемку. Пружинный держатель 210 установлен в кольцевой периферийной канавке 218 цилиндра 198 так, что он охватывает не только обратный клапан 208, но и цилиндр 198. Обратный клапан 208 посажен в относительно меньшее отверстие, чтобы предотвратить вращение пружинного держателя 210 вокруг цилиндра 198. Это предотвращает случайное расположение обратного клапана прямо напротив разреза в пружинном держателе 210, где обратный клапан 208 может уйти из рабочего положения.

В соответствии с другим вариантом пружинный держатель 210 можно убрать, если выполнить выпускной канал так, чтобы он выходил из цилиндра 198 под заданным острым углом (например, приблизительно 55^o). В этом альтернативном варианте прижимать обратный клапан 208 к кольцевому седлу 216 в цилиндре 198 будет давление жидкости.

Плунжер 204 установлен в основном отверстии 212 цилиндра 198 с возможностью скольжения, обеспечиваемого посадкой со строгими допусками. Стопорную шайбу 202 предпочтительно соединяют с плунжером 204 по посадке с натягом. Кроме того, стопорную шайбу 202 закрепляют на плунжере 204 посредством стопорного кольца 200, установленного в кольцевой периферийной канавке 220 плунжера 204. Плунжер 204 имеет наружный диаметр D₂, соответствующий эффективному сечению A₂ перекачивания. Диаметр D₁ усилительного поршня 88 больше диаметра D₂ на заданную величину. Например, отношение площади A₁ к площади A₂ предпочтительно составляет 7:1. Это отношение может быть, конечно, изменено в соответствии с характеристиками впрыскивания, требуемыми конкретным двигателем. Пружина 206 плунжера установлена, по существу, концентрично вокруг плунжера 204 между цилиндром 198 и стопорной шайбой 202. Пружина 206 предпочтительно представляет собой винтовую пружину сжатия, которая отжимает плунжер 204 и усилительный поршень 88 в направлении вверх к седлу 170 в корпусе 80. Корпус 80 предпочтительно соединен с цилиндром 198 с обеспечением правильного углового совмещения посредством нескольких установочных штифтов 222 из закаленной стали, входящих в соответственные продольные отверстия 224 в корпусе 80 и в цилиндре 198.

Как показано на фиг. 3, узел 34 сопла с наконечником содержит пружину 226 для шарика, проставку 228, одноходовой обратный клапан 230 предпочтительно в виде шарового обратного клапана, стопорный элемент 232, несколько закаленных стальных установочных штифтов 234, стопорный палец 236, пружину 238 игольчатого клапана, подъемную проставку 240, втулку 242, фильтровальную сетку 244 для топлива, кольцевой держатель 246 фильтровальной сетки, игольчатый запорный клапан 248, несколько установочных штифтов 250, наконечник 252 игольчатого клапана, кожух 254 и первое и второе уплотнительные кольца 256, 258 круглого сечения для кожуха.

Стопорный элемент 232 расположен в осевом направлении между цилиндром 198 и втулкой 242. Стопорный элемент 232, цилиндр 198 и плунжер 204 вместе образуют камеру 260 топливного насоса. Стопорный элемент 232 имеет впускной канал 262 для топлива и один или несколько выпускных топливных каналов 264. Впускной канал 262 и выпускной(ые) канал(ы) 264 сообщаются с камерой 260 топливного насоса. Впускной канал 262 имеет внутреннее кольцевое (предпочтительно усеченно-коническое) седло 266, обращенное, по существу, к цилиндру 198. Обратный клапан 230, проставка 228 клапана и пружина 226 клапана установлены во впускном канале 262 так, что проставка 228 находится между пружиной 226 и обратным клапаном 230, пружина 226 находится между цилиндром 198 и проставкой 228 клапана и обратный клапан 230 находится между проставкой 228 и кольцевым седлом 266 стопорного элемента 232. Проставка 228 обратного клапана поддерживает один конец пружины 226 с обеспечением возможности ее действия на обратный клапан 230, а также действует как неподвижный упор для ограничения движения обратного клапана 230 вверх к цилиндру 198. Пружина 226 предпочтительно представляет собой винтовую пружину сжатия, которая обычно прижимает обратный клапан 230 к кольцевому седлу 266.

В соответствии с другим вариантом проставка 228 и пружина 226 шарового клапана могут быть убраны из впускного канала 262 стопорного элемента 232.

Как показано на фигурах 3 и 5, втулка 242 установлена в осевом направлении между стопорным элементом 232 и наконечником 252 игольчатого обратного клапана. Втулка 242 имеет, по существу, центральное отверстие 268, проходящее в продольном направлении, и проходящий в радиальном направлении ступенчатый впускной канал 270 для топлива, сообщающийся с отверстием 268, и один или несколько выпускных каналов 272 для топлива, сообщающихся с соответственным топливовыпускным каналом 264 стопорного элемента 232. Отверстие 268 втулки имеет обращенные в противоположные стороны первое и второе зенкованные отверстия 274, 276 и направляющую часть 278 уменьшенного диаметра между ними. Первое зенкованное отверстие 274 сообщается с впускным каналом 262 стопорного элемента 232. Второе зенкованное отверстие 276 обеспечивает достаточный объем топлива, чтобы предотвратить кавитацию при движении подъемной проставки 240 вверх во время хода впрыскивания. Ступенчатый впускной канал 270 образует внутренний кольцевой уступ 279. Фильтровальная сетка 244 установлена во впускном канале 270 на кольцевом уступе 279 и прижата к нему посредством держателя 246 фильтровальной сетки.

Как показано на фиг. 3, подъемная проставка 240 установлена в осевом направлении между стопорным пальцем 236 и игольчатым запорным клапаном 248. Пружина 238 игольчатого клапана установлена так, что окружает стопорный палец 236. Стопорный палец 236, пружина 238 игольчатого клапана и подъемная проставка 240 установлены в отверстии 268 втулки так, что пружина 238 находится в предварительно нагруженном состоянии и упирается в стопорный элемент 232 и в подъемную проставку 240. Пружину 238 поддерживают также посредством направляющей части 278 отверстия 268 втулки. Как показано на фиг. 10, подъемная проставка 240 имеет одну или несколько лысок (плоских поверхностей) 280, выполненных на ее наружной периферийной поверхности. Лыски 280 дают достаточный радиальный зазор между подъемной проставкой 240 и отверстием 268 втулки, чтобы предельно уменьшить вредный насосный эффект перемещающейся подъемной проставки 240.

Как показано на фиг. 3, наконечник 252 игольчатого затвора (запорного клапана) расположен между втулкой 242 и кожухом 254. Как показано на фигурах 5 и 11, наконечник 252 имеет, по существу, центральное продольное глухое отверстие 281 с образованным в нем внутренним кольцевым (предпочтительно усеченно-коническим) седлом 282, один или несколько выпускных каналов 283, кардиоидную камеру 284 и кольцевой выпускной канал 285. Игольчатый затвор 248 и наконечник 252 игольчатого затвора предпочтительно являются устройством такого типа, который имеет отверстие, закрываемое посредством клапана. Одна концевая часть наконечника 252 имеет по крайней мере одно, а предпочтительно несколько распылительных отверстий 286 для впрыскивания топлива. Пружина 238 игольчатого клапана обычно отжимает подъемную проставку 240 и игольчатый затвор 248 в направлении вниз, в результате чего игольчатый затвор 248 садится на кольцевое седло 282 наконечника 252. Предпочтительно наконечник 252 имеет также кольцевую опорную часть 288, хвостовую часть 290 уменьшенного диаметра и направленную часть 292 промежуточного диаметра между ними. Установочные штифты 250 и соответствующие отверстия 296 под штифты, выполненные в наконечнике 252 и втулке 242, соединяют наконечник 252 и втулку 242 с обеспечением правильного взаимного углового расположения.

Кожух 254 имеет проходящие в продольном направлении многоступенчатые первое, второе и третье отверстия 298, 300, 302, внутреннюю кольцевую опорную поверхность 304, наружную кольцевую опорную поверхность 306, впускной проход для топлива в виде одного или нескольких радиальных впускных отверстий 308 для топлива и первую и вторую наружные периферийные кольцевые канавки 310, 312.

Третье отверстие 298 расположено в одной концевой части кожуха 254 между наружной кольцевой опорной поверхностью 306 и внутренней кольцевой опорной поверхностью 304. Кольцевая опорная часть 288 наконечника 252 игольчатого затвора посажена на внутреннюю кольцевую опорную поверхность 304 кожуха 254, чтобы надежно изолировать газообразные продукты сгорания от топлива. Наружная кольцевая опорная поверхность 306 кожуха 254 выполнена с возможностью плотного прилегания к седлу, образованному в отверстии 16 под форсунку в головке 14 цилиндров или втулке, расположенной между форсункой 18 и отверстием 16 в головке 14 цилиндров. Направляющая часть 292 промежуточного диаметра в наконечнике 252 игольчатого затвора расположена полностью в третьем отверстии 302 кожуха 254. Имеющая уменьшенный диаметр удлиненная хвостовая часть 290 наконечника 252 игольчатого затвора выходит наружу из кожуха 254 через третье отверстие 302. Ступенчатая форма наконечника 252 выгодна тем, что дает достаточно материала для обеспечения прочности вблизи прилегающих друг к другу опорных поверхностей 288, 304 наконечника 252 и кожуха 254, где наконечник подвергается воздействию больших напряжений, вызываемых топливом под высоким давлением в кардиоидной камере 284. Имеющая промежуточный диаметр направляющая часть 292 наконечника 252 игольчатого затвора обеспечивает постепенный переход в огибающей кожуха 254 к хвостовой части 290 уменьшенного диаметра. Таким образом, отверстие в головке цилиндров, через которое проходит хвостовая часть 290 уменьшенного диаметра, может иметь относительно малый, постоянный диаметр, который не вызывает заметного снижения прочности головки 14 цилиндров.

Впускные отверстия 308 для топлива сообщаются с кольцевым впускным каналом 314 для топлива, образованным зазором между внутренней стенкой кожуха 254 и наружными периферийными поверхностями цилиндра 198, стопорного элемента 232 и втулки 242. Впускные отверстия 308 в кожухе 254 служат не только в качестве средства (устройства) для впуска топлива в форсунку, но и в качестве единственного средства (устройства) для временного введения поводков ключа, используемого для затяжки внутренней резьбы кожуха 254 на наружной резьбе корпуса 80.

Первое и второе уплотнительные кольца 256, 258 круглого сечения для уплотнения кожуха установлены в соответственных первой и второй наружных периферийных кольцевых канавках 310, 312 в кожухе 254. Первое уплотнительное кольцо 256 установлено на промежуточной части агрегатной форсунки 18 для герметического изолирования рабочей жидкости гидропривода от топлива. Второе уплотнительное кольцо 258 установлено на нижней концевой части форсунки 18 для герметического изолирования газообразных продуктов сгорания, поступающих из камеры сгорания двигателя, от топлива вблизи узла 32 цилиндра.

Чашеобразный кожух 254 закрывает и удерживает наконечник 252 игольчатого запорного клапана, игольчатый запорный клапан 248, втулку 242, стопорный элемент 232 цилиндр 198, плунжер 204, пружину 206 плунжера и усилительный поршень 88 в корпусе 88. Кожух 254 предпочтительно разъемно соединен с корпусом 80 посредством резьбового соединения.

Как показано главным образом на фиг. 12, но также и на фигурах 1 и 2, средство 20 подачи рабочей жидкости гидропривода и демпфирующей жидкости содержит основной контур рабочей жидкости, который предпочтительно включает в себя сборник 316 рабочей жидкости, сетчатый фильтр 318, одноходовой обратный клапан 320, перекачивающий насос 322 для рабочей жидкости, охладитель 324 рабочей жидкости гидропривода, один или несколько фильтров 326 для рабочей жидкости, средство (устройство) 328 для перепуска (обвода) рабочей жидкости относительно фильтров 326, заливочный (для запуска двигателя) резервуар 330, насос 332 относительно высокого давления для рабочей жидкости, первый и второй коллекторы 334, 336 для рабочей жидкости под высоким давлением, средство (устройство) 338 для управления созданием гельмгольцева резонанса волн давления между коллекторами 334, 336 и между насосом 332 и любым коллектором 334, 336 и средство (устройство) 340 для регулирования уровня давления в коллекторах 334, 336.

Жидкостью, выбранной служить в качестве рабочей жидкости, предпочтительно является не топливо, а жидкость, имеющая относительно более высокую вязкость, чем у топлива при тех же самых условиях. Например, рабочей жидкостью гидропривода может быть моторное масло. В этом случае сборником 316 рабочей жидкости будет служить поддон картера двигателя.

Обратный клапан 320 служит в качестве антисифонного клапана, способствующего удерживанию рабочей жидкости в контуре. После выключения двигателя контур остается залитым рабочей жидкостью достаточно для того, чтобы облегчить быстрый запуск двигателя 12.

Перекачивающий насос 322 имеет традиционную конструкцию. Например, перекачивающий насос 322 может быть шестеренчатым насосом, развивающим относительно низкое давление (например, примерно 413 кПа, или 60 фунтов на кв. дюйм).

Фильтры 326 предпочтительно являются фильтрами со сменными элементами. Средство 328 обхода фильтров содержит обводную линию 342, присоединенную до и за фильтрами 326. Средство 328 обхода фильтров содержит также перепускной клапан 344 в обводной линии 342 и возвратную линию 346, присоединенную между обводной линией 342 и сборником 316. Средство 328 обхода фильтров дополнительно содержит регулятор 348 давления рабочей жидкости, встроенной в возвратную линию 346.

Во время работы двигателя, когда происходит засорение фильтров 326, начинает падать давление за фильтрами 326. Если давление падает ниже заданного уровня (например, около 138 кПа, или 20 фунтов на кв. дюйм), то вступает в действие перепускной клапан 344, который позволяет рабочей жидкости течь в обход фильтров 326 и далее к заливочному резервуару 330. Регулятор 348 давления служит в качестве средства для предотвращения превышения заданного давления (например, около 345 кПа, или 50 фунтов на кв. дюйм) рабочей жидкости до насоса 332. При превышении заданного давления избыточную рабочую жидкость возвращают в сборник 316.

За насосами 326 рабочая жидкость идет в первый и второй ответвленные трубопроводы 350, 352, если в качестве рабочей жидкости служит моторное масло для смазки двигателя. Большая часть моторного масла течет (например, приблизительно 57 литров в минуту, или 15 галлонов в минуту) в первый ответвленный трубопровод 350, который питает систему смазки двигателя (не показано). Остальная часть смазочного масла (например, 15 литров в минуту, или 4 галлона в минуту), составляющая примерно 25 33% общего расхода, течет во второй ответвленный трубопровод 352, который ведет к заливочному резервуару 330 в основном контуре рабочей жидкости гидропривода.

Заливочный резервуар 330 служит в качестве средства для заливки насоса 332 высокого давления, способствующей быстрому созданию насосом нужного давления во время запуска двигателя. Заливочный резервуар 330 расположен до нагнетательной(ых) камер(ы) насоса 332 высокого давления и ближе по ходу течения к насосу 332, чем отдельный сборник 316. Например, заливочный резервуар 330 может быть выполнен за одно целое с передней крышкой (не показана) двигателя 12. В соответствии с другим вариантом заливочный резервуар 330 может быть выполнен за одно целое с насосом 332 высокого давления. На наибольшей высоте (или близко к ней) уровня жидкости в заливочном резервуаре 330 имеется возвратная линия 354 с дросселем 356 заданного расхода. Гидравлический дроссель 356 предпочтительно имеет отверстие постоянного проходного сечения. Возвратная линия 354 и гидравлический дроссель 356 служит для удаления воздуха из заливочного резервуара 330 и направления воздуха обратно в сборник 316, где он может быть выпущен в атмосферу.

На участке до охладителя 324 к гидросистеме присоединена обводная линия 358, полностью обходящая охладитель 324 и фильтры 326 и сообщающаяся с заливочным резервуаром 330. Обводная линия 358 служит в качестве средства (устройства) для автоматического пополнения недостающей рабочей жидкости в заливочном резервуаре 330 в условиях работы непрогретого двигателя, когда вязкость рабочей жидкости относительно высока. Обводная линия 358 имеет встроенный в нее одноходовой обратный клапан 360.

Во время работы средства 20 для подачи рабочей жидкости гидропривода и демпфирующей жидкости при холодном двигателе обратный клапан 360 пропускает поток жидкости, идущей по обводной линии 358 в обход охладителя и фильтров, к заливочному резервуару 330, если давление жидкости в заливочном резервуаре 330 меньше, чем давление жидкости на выходе перекачивающего насоса 322, на заданную величину. Эта разница в давлении заставляет обратный клапан 360 открываться до некоторой подходящей степени и пропускать часть или всю рабочую жидкость непосредственно в заливочный резервуар 330 без фильтрования. Рабочая жидкость течет по обводной линии 358 всякий раз, когда второй трубопровод 352, ведущий к заливочному резервуару 330, оказывается неспособным полностью заполнить заливочный резервуар 330. Когда давление в заливочном резервуаре 330 достигает заданного уровня по отношению к давлению на выходе перекачивающего насоса 322, обратный клапан 360 закрывается, и возобновляется течение к заливочному резервуару 330 полностью профильтрованной рабочей жидкости.

На дне или вблизи дна (наименьшая высота) заливочного резервуара 330 присоединен питающий трубопровод 362, соединенный с входом насоса 332 высокого давления. Наивысший уровень рабочей жидкости в заливочном резервуаре 330 предпочтительно более высок, чем наивысший уровень рабочей жидкости в нагнетательной(ых) камере(ах) насоса, что гарантирует постоянное полное заполнение насоса 332 рабочей жидкостью.

Для снижения стоимости в качестве насоса 332 высокого давления предпочтительно используют осевой поршневой насос с постоянной производительностью, имеющий механический привод от двигателя 12. Насос 332 высокого давления работает в сочетании с первичным регулятором давления, описанным ниже. В соответствии с другим вариантом в качестве насоса 332 высокого давления может быть использован осевой поршневой насос переменной производительности без первичного регулятора давления. В HEUI системе 10 впрыскивания топлива для двигателя 12 с V-образным расположением цилиндров насос 332 высокого давления предпочтительно располагают спереди двигателя 12 у/или вблизи вершины V-образной фигуры, образованной парой головок 14 цилиндров. Выход насоса 332 высокого давления сообщают с первым и вторым подающими трубопроводами 364, 366 для подачи рабочей жидкости в коллекторы. Каждый из подающих трубопроводов 364, 366 сообщают с соответственным коллектором 334, 336.

Средство 340 регулирования давления в коллекторе предпочтительно содержит первичный регулятор 368 давления с электронным управлением. Первичный регулятор 368 давления присоединен между выходом насоса 332 высокого давления и возвратной линией 370, которая сообщается со сборником 316. Первичный регулятор 368 давления служит в качестве средства (устройства) для изменения давления в коллекторах 334, 336 в заданных пределах (например, приблизительно 2067 20670 кПа, или 300 3000 фунтов на кв. дюйм). Изменение давления рабочей жидкости в коллекторах 334, 336 приводит к изменению давления впрыскивания топлива, подаваемого посредством агрегатных форсунок 18. Средство 340 регулирования давления в коллекторах дополнительно включает в себя предохранительный клапан 372, который создает подпор для первичного регулятора 368 давления и защищает коллекторы 334, 336 от превышения заданного давления (например, приблизительно 27560 кПа, или 4000 фунтов на кв. дюйм).

При вступлении в работу первичный регулятор 368 давления и/или предохранительный клапан 372 направляют избыточную рабочую жидкость по возвратной линии 370, сообщающейся со сборником 316. Утечки жидкости в насосе 332 высокого давления направляют по сливному каналу 374 в кожухе, соединенному с возвратной линией 370, ведущей к сборнику 316. По крайней мере в одном из коллекторов 334, 336 установлен датчик 376 давления рабочей жидкости, посылающий сигнал S₆ обратно к средству 24 электронного управления.

Средство 338 управления резонансом Гельмгольца содержит одноходовой обратный клапан 378, 380, установленный в каждом из упомянутых первом и втором подающих трубопроводах 364, 366, соединяющих насос 332 высокого давления с каждым из коллекторов 334, 336. Средство 338 управления резонансом Гельмгольца содержит также обводную линию 382, 384, имеющую дроссель 386, 388 с заданным расходом, которая соединена параллельно с каждым обратным клапаном 378, 380. В соответствии с другим вариантом дроссель 386, 388 с заданным расходом может быть выполнен за одно целое с обратным клапаном 378, 380 в виде обратного клапана с дроссельным отверстием. Каждый дроссель 386, 388 предпочтительно представляет собой отверстие с постоянным проходным сечением, но в соответствии с другим вариантом может быть отверстием с регулируемым проходным сечением.

Средство 338 управления гельмгольцевым резонансом служит для обеспечения управляемого максимального уменьшения или предотвращения создания гельмгольцева резонанса волн сжатия, которое, естественно, бывало между двумя соединенными друг с другом коллектором 334, 336 высокого давления, а также между насосом 332 и каждым коллектором 334, 336. Управление гельмгольцевым резонансом помогает поддерживать более равномерное давление в каждом коллекторе 334, 336 при установке постоянного давления посредством первичного регулятора 368 давления. Обратные клапаны 378, 380 препятствуют гидравлическому сообщению между коллекторами. Обводная линия 382, 384 и гидравлические дроссели 386, 388 максимально уменьшают гидравлическое сообщение от одного коллектора 334, 336 к другому, что обеспечивает рассеяние энергии жидкости, высвобождаемой при закрытии соответственного обратного клапана 378, 380. Обводные линии 382, 384 и гидравлические дроссели 386, 388 выполняют также три другие функции. Во-первых, они служат в качестве средства (устройства) для сброса давления в каждом коллекторе 334, 336 во время работы двигателя, после того как электронный блок 454 управления подаст первичному регулятору 368 давления команду снизить давление в коллекторах 334, 336. Они служат также в качестве средства (устройства) для сброса высокого давления в коллекторах после выключения двигателя, благодаря чему можно снять форсунки 18 для обслуживания без выливания рабочей жидкости из двигателя 12. Кроме того, если рабочая жидкость не слита из коллектора 334, 336 после остановки двигателя и при повторном его запуске, форсунки 18 будут выделять черный дым или другие нежелательные выделения, а также вызывать очень громкий стук. Во-вторых, они служат в качестве средства (устройства) для выравнивания давления рабочей жидкости, подводимой к первому и второму коллекторам 334, 336 во время работы системы 10 впрыскивания топлива. В-третьих, они образуют часть гидравлического подпиточного контура, описанного непосредственно ниже. Проходное сечение каждого гидравлического дросселя 386, 388 и массу и ход обратных клапанов 378, 380 задают в соответствии с давлением в системе, требуемым расходом, частотой действия и гидравлической схемой системы 10 впрыскивания топлива.

Контур рабочей жидкости гидропривода содержит также средство (устройство) 390 дял автоматической подпитки (пополнения) пустоты в каждом коллекторе 334, 336, которая появляется после выключения двигателя вследствие охлаждения и сжатия рабочей жидкости и/или выделения захваченного воздуха из рабочей жидкости. Без компенсирующего действия подпиточного средства 390 потерянный объем рабочей жидкости в каждом коллекторе 334, 336 будет задерживать запуск двигателя до тех пор, пока насос 332 высокого давления не будет способен восполнить потерянный объем в коллекторах 334, 336. Подпиточное средство 390 предпочтительно содержит сифонный трубопровод 392 для рабочей жидкости. Сифонный трубопровод 332 идет в обход входа в насос 332 высокого давления и присоединения непосредственно между заливочным резервуаром 330 и коллекторами 334, 336. В сифонный трубопровод встроен одноходовой обратный клапан 394, позволяющий жидкости течь от заливочного резервуара 330 к коллекторам 334, 336. Подпиточное средство 390 содержит также обводные линии 382, 384 и гидравлические сопротивления 386, 388, которые пропускают рабочую жидкость к соответственному коллектору 334, 336.

Для каждой головки 14 цилиндров, имеющей комплект агрегатных форсунок 18, предпочтительно предназначен и связан с ней один коллектор 334, 336 для рабочей жидкости гидропривода. Например, в V-образном двигателе 12 предусмотрены два коллектора 334, 336. В варианте, показанном на фиг. 2, каждый коллектор 334, 336 для рабочей жидкости выполнен за одно целое с воздуховсасывающим коллектором 396, и этот объединенный агрегат прикреплен болтами или как-нибудь иначе к соответственной головке 14 цилиндров. В соответствии с другим вариантом каждый коллектор 334, 336 для рабочей жидкости может быть отдельным элементом, присоединенным к соответственной головке 14 цилиндров. Или же каждый коллектор 334, 336 для рабочей жидкости может быть выполнен за одно целое с соответственной головкой 14 цилиндров. Одним из преимуществ выполнения коллекторов 334, 336 для рабочей жидкости в виде внутренних каналов двигателя 12 является исключение наружных трубопроводов для рабочей жидкости под высоким давлением, которые увеличивают затраты, усложняют сборку и снижают надежность системы 10 впрыскивания топлива по отношению к двигателю 12. Другим преимуществом является более аккуратный (или относительно негромоздкий) и более эстетически привлекательный внешний вид двигателя 12, что облегчает доступ для обслуживания или ремонта. Негромоздкий внешний вид двигателя облегчает также его приспосабливание (монтаж) для различных применений.

Каждый коллектор 334, 336 для рабочей жидкости имеет один общий трубопровод 398, 400 и несколько ответвленных трубопроводов 402, сообщающихся с общим трубопроводом 398, 400. Число ответвленных трубопроводов соответствует числу форсунок 18, установленных в каждой головке 14 цилиндров двигателя. Каждый общий трубопровод 398, 400 проходит поперек соответственной головки 14 цилиндров параллельно всему комплекту форсунок 18, установленных в каждой головке 14 цилиндров, и на некотором расстоянии от него. Как показано на фиг. 2, каждый из ответвленных трубопроводов 402 сообщается также с соответственным отверстием под форсунку, выполненным в головке 14 цилиндров, и второй кольцевой периферийной канавкой 174, образованной в соответственной форсунке 18. Кольцевая периферийная канавка 174 в форсунке 18 и отверстие 16 образуют кольцевую полость, что означает, что рабочая жидкость под высоким давлением, подведенная по ответвленному трубопроводу 402 к форсунке 18 оказывает, по существу, равномерное (уравновешенное) давление на всем пути вокруг наружной периферии форсунки 18. Это предотвращает воздействие на форсунку 18 неуравновешенной боковой нагрузки от высокого давления, которая имела бы место при отсутствии кольцевой полости между ответвленным трубопроводом 402 и впускными каналами 158 для рабочей жидкости в форсунке 18.

Как показано главным образом на фиг. 13, а также на фигурах 1 и 2, средство 22 подачи топлива содержит контур 404 впрыскивания топлива, включающий в себя топливный бак 406, линию 408 подачи топлива, насос 410 для перекачивания и заливки топлива, средство (устройство) 412 для кондиционирования топлива, топливный коллектор 414, 416, предназначенный для каждой головки 14 цилиндров и связанный с ней, и одна или несколько линий 418, 420 возврата топлива.

Средство 412 кондиционирования топлива предпочтительно содержит подогреватель 422 топлива, топливный фильтр 424 и сепаратор 426 для разделения топлива и воды. Перекачивающий насос 410 засасывает топливо из бака 406 и перемещает его через средство 412 кондиционирования топлива, где топливо нагревают до заданной температуры, фильтруют и отделяют от воды. Средство 412 кондиционирования топлива имеет выпускной трубопровод 428, который соединен с тройником 430. Тройник 430 разделяет поток топлива на две части и соединен с двумя подающими трубопроводами 432, 434 для подачи топлива в коллекторы. Каждый подающий трубопровод 432, 434 сообщается с соответственным топливным коллектором 414, 416, образованным в каждой из головок 14 цилиндров. Как показано на фиг. 2, каждый топливный коллектор 414, 416 выполнен в виде общего канала, предпочтительно проходящего внутри соответственной головки 14 цилиндров. Каждый общий топливный канал частично (но непосредственно) пересекается с каждым отверстием 16 под форсунку, связанным с этой головкой 14 цилиндров, и сообщается со второй кольцевой периферийной канавкой 174 в форсунке 18, вставленной в это отверстие 16.

Средство 412 кондиционирования топлива содержит также другой тройник 436, установленный до (выше по потоку) тройника 430 в месте, которое предпочтительно находится в наивысшей точке топливного контура или вблизи этой точки. Одно ответвление этого другого тройника 436 соединено с воздухоотводящим возвратным трубопроводом 438, который возвращает уловленный воздух обратно в топливный бак 406. Воздухоотводящий возвратный трубопровод 438 может содержать дроссель 440 заданного расхода для максимального уменьшения расхода топлива через возвратный канал 438. Как показано на фиг. 13, но не на фиг. 1, линии возврата топлива могут сливаться в общую линию 444 возврата, которая сообщается с топливным баком 406. Вблизи выхода каждого топливного коллектора 414, 416 установлен дроссель 448 заданного расхода предпочтительно в виде отверстия с постоянным проходным сечением для того, чтобы способствовать поддержанию давления в этом топливном коллекторе на заданном уровне (например, приблизительно 276 413 кПа, или 40 60 фунтов на кв. дюйм) во время работы двигателя. Кроме того, взамен или вдобавок к индивидуальному гидравлическому дросселю 448 в возвратной линии 444 может быть установлен регулятор 450 давления, который может также действовать как антисифонный клапан. Средство 412 кондиционирования топлива может также содержать предупреждающее устройство 452 в виде лампочки и/или сигнального прибора, видимого оператору, которое показывает, когда топливный фильтр 424 требует обслуживания.

Как показано на фиг. 1, электронное средство 24 управления включает в себя программируемый электронный блок 454 управления и средство или устройство для обнаружения, по меньшей мере, параметра и генерирования представляющего этот параметр сигнала (S_1-5,7-8), называемого далее как сигнал входных данных, представляющий воспринятый параметр. Воспринимающее и генерирующее средство предпочтительно содержит один или несколько традиционных датчиков или измерительных преобразователей, которые периодически воспринимают один или несколько параметров, таких как параметры работы двигателя и/или трансмиссии, и генерируют соответствующие сигналы входных данных, посылаемые в электронный блок 454 управления. Такие сигналы входных данных предпочтительно включают в себя сигнал S₁ частоты вращения двигателя, сигнал S₂ положения коленчатого вала двигателя, сигнал S₃ температуры охлаждающей среды в двигателе, сигнал S₄ противодавления выхлопных газов, сигнал S₅ давления в воздуховсасывающем коллекторе и сигнал S₇ положения дроссельной заслонки (установки на требуемое количество топлива). Кроме того, если двигатель связан с автоматической трансмиссией, сигналы входных данных могут также включать в себя сигнал S₈ режима работы трансмиссии, показывающий, например, установленную передачу трансмиссии.

Электронный модуль 454 управления программируют в соответствии с различными многомерными принципами управления (логическими схемами), и он с учетом входных данных вырабатывает два требуемых (оптимальных) выходных управляющих сигнала S₉, S₁₀. Один выходной управляющий сигнал S₉ является командным сигналом давления в коллекторе для рабочей жидкости. Этот сигнал посылают к первичному регулятору 368 давления, чтобы отрегулировать выходное давление насоса 332, что, в свою очередь, обеспечивает регулирование давления рабочей жидкости в коллекторах 334, 336 до требуемой величины. Результатом регулирования давления рабочей жидкости является непосредственно регулирование давления впрыскивания топлива независимо от частоты вращения двигателя. Следовательно, выходной управляющий сигнал S₉ можно считать командным сигналом давления впрыскивания топлива.

Точное регулирование давления рабочей жидкости гидропривода помогает обеспечить точное регулирование впрыскивания топлива по времени и количеству. Для обеспечения точного регулирования давления рабочей жидкости используют схему с обратной связью. Используют датчик для восприятия давления рабочей жидкости гидропривода, подаваемой к агрегатным форсункам 18, и для генерирования сигнала S₆ давления, представляющего воспринятое давление. Датчик предпочтительно устанавливают в, по крайней мере, одном из коллекторов 334, 336, и он периодически замеряет действительное давление. Частоту взятия замеров предпочтительно выбирают так, чтобы воспринимать среднее давление, которое не слишком чувствительно к незначительным нестационарным воздействиям. Датчик вырабатывает соответствующий сигнал S₆ входных данных и посылает его в электронный блок 454 управления. Электронный блок 454 управления сравнивает действительное давление рабочей жидкости с заданным (оптимальным) давлением и вносит необходимую поправку в выходной управляющий сигнал S₉.

Другой выходной управляющий сигнал S₁₀ является командным сигналом топливоподачи, который подают на привод 36 с электронным управлением каждой выбранной форсунки 18. Командный сигнал S₁₀ топливоподачи определяет время начала впрыскивания топлива и количество топлива, впрыскиваемого в течение каждой фазы впрыскивания. Командный сигнал топливоподачи, выработанный электронным модулем 454 управления, предпочтительно подают в электронный возбудитель (не показан). Электронный возбудитель вырабатывает сигнал заданной формы и посылает его на привод 36 форсунки 18.

Например, форма сигнала, вырабатываемого электронным возбудителем, может представлять собой двухступенчатую функцию. Первой ступенью функции может быть сигнал примерно в семь ампер, который достаточен для быстрого перемещения якоря 42 и тарельчатого клапана 38 в третье положение, которое обеспечивает возможность передачи рабочей жидкости под высоким давлением к усилительному поршню 88. Второй ступенью функции может быть относительно меньший по величине сигнал, составляющий примерно половину величины первой ступени (например, около 3,5 ампер), который достаточен для удерживания якоря 42 и тарельчатого клапана 38 в третьем положении до тех пор, пока не закончится командный сигнал топливоподачи, вырабатываемый электронным блоком 454 управления. Является предпочтительным, чтобы электронный блок 454 приводил в действие первичный регулятор 368 давления непосредственно, а не через промежуточный электронный возбудитель.

Промышленное применение

В системе 10 (HEUI) впрыскивания топлива используют рабочую жидкость гидропривода и демпфирования, отдельную от топлива, используемого для впрыскивания в двигатель 12. Использование в качестве жидкости для гидропривода и демпфирования моторного масла, а не топлива дает следующие преимущества.

Моторное масло имеет более высокую вязкость, чем топливо, и потому насос 332 высокого давления и узел 30 корпуса форсунки 18 не требуют той степени точности зазоров (или дополнительной перекачивающей способности), которая была бы нужна для перекачивания топлива без чрезмерных утечек, в частности при запуске двигателя, когда топливо уже относительно горячее. Моторное масло обеспечивает лучшую, чем, например, дизельное топливо, смазку. Такая смазка особенно нужна в направляющей и седлах тарельчатого клапана 38. При использовании масла для смазки двигателей можно также использовать сливные масляные каналы, ведущие в сборник (поддон картера) 316, которые обычно существуют в традиционных двигателях, тогда как топливо, используемое в качестве жидкости для гидропривода и демпфирования, потребовало бы дополнительных каналов или наружных трубопроводов для слива этого топлива обратно в топливный бак. Такие сливные маслопроводы при относительно большом воздушном пространстве в крышке 99 головки цилиндров не оказывают гидравлического сопротивления потоку. Поэтому всплеск давления, обычно имеющий место в конце впрыскивания, быстро гасится, а не отражается, что было возможно, к соленоидному узлу 36, где он мог вызвать повреждение относительно слабых деталей. Выпуск рабочей жидкости под высоким давлением по сливным маслопроводам, отдельным от подающих топливопроводов, помогает предотвратить колебание топливоподачи и времени впрыскивания между различными форсунками 18.

Ниже описан эффективный способ запуска двигателя 12. При первоначальном проворачивании коленчатого вала двигателя посредством вспомогательного источника энергии, такого как аккумуляторная батарея и стартерный двигатель (не показаны), электронный блок 454 управления контролирует давление S₆ в коллекторе для рабочей жидкости. Электронный блок 454 управления запрограммирован так, что не возбуждает электрически соленоидный узел 36 никакой форсунки 18 посредством командного сигнала S₁₀ топливоподачи, пока давление S₆ в коллекторе для рабочей жидкости не повысится до, по крайней мере, заданного минимального уровня давления. В это время запускающийся двигатель 12 механически приводит в действие насос 332 высокого давления, в результате чего происходит быстрое повышение давления в коллекторах 334, 336 для рабочей жидкости, служащих в качестве аккумуляторов давления.

Заданный минимальный уровень давления рабочей жидкости, необходимый для включения питания током форсунок 18, предпочтительно является тем минимальным давлением, которое требуется для осуществления по крайней мере одного впрыскивания топлива форсункой 18. Заданный минимальный уровень давления изменяется с изменением температуры или вязкости рабочей жидкости и более высок в условиях запуска холодного двигателя, чем в условиях запуска горячего двигателя. Заданный минимальный уровень давления зависит также от фактической гидравлической схемы форсунки 18, которая охватывает такие параметры, как давление открытия сопла узла 34 сопла и наконечника и коэффициент (отношение) усиления давления между усилительным поршнем 88 и плунжером 204.

Может быть использован датчик (не показан) для восприятия температуры для вязкости рабочей жидкости. В соответствии с другим вариантом датчик может воспринимать другой параметр двигателя (например, температуру охлаждения среды двигателя), который косвенно указывает температуру или вязкость рабочей жидкости. В любом варианте сигнал температуры или вязкости, генерируемый датчиком, подают в электронный блок 454 управления, который затем определяет (выбирает) подходящий минимальный уровень давления в соответствии с сигналом температуры или вязкости. После того как по крайней мере одна форсунка 18 впрыснула топливо, двигатель 12 запускается, в результате чего происходит быстрое увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя, что приводит к повышению производительности насоса 332 высокого давления. Преимуществом вышеописанного способа запуска двигателя является обеспечение возможности максимального уменьшения размеров (т.е. производительности) насоса 332 высокого давления, обусловленных тем, что необходимо обеспечить быстрый запуск двигателя. Уменьшение размеров насоса 332 уменьшает затраты, а также паразитные потери мощности двигателя 12. Вышеописанный способ запуска двигателя применения к любой топливной системе с гидравлическим приводом, включая HEUI систему 10 впрыскивания топлива с использованием масла, топлива или какой-нибудь другой жидкости в качестве рабочей жидкости гидропривода.

Ниже описаны различные альтернативные способы запуска топливной системы 10 (двигателя 12). Первый альтернативный способ включает в себя стадию проворачивания коленчатого вала двигателя 12, в результате чего насос 332 повышает давление рабочей жидкости, используемой для гидравлического привода нескольких агрегатных форсунок 18 с гидравлическим приводом и электронным управлением. Способ включает также стадию электрического привода каждой форсунки 18 посредством электронного блока 454 управления последовательно одну за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива после истечения заданного периода времени во время повышения давления рабочей жидкости. Второй альтернативный способ включает в себя стадии повышения давления рабочей жидкости, используемой для гидравлического приведения в действие нескольких агрегатных форсунок с гидравлическим приводом и электронным управлением, электрического приведения в действие заданного числа форсунок последовательно одну за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива только после истечения заданного периода времени во время повышения давления рабочей жидкости, и электрического приведения в действие всех форсунок последовательно одну за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива после запуска топливной системы 10 или двигателя 12. Третий альтернативный способ включает в себя стадии повышения давления рабочей жидкости, используемой для гидравлического приведения в действие нескольких агрегатных форсунок с гидравлическим приводом и электронным управлением, электрического приведения в действие заданного числа форсунок последовательно одну за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива во время запуска топливной системы 10 или двигателя 12, и электрического приведения в действие всех форсунок последовательно одну за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива запуска топливной системы 10 или двигателя 12. Четвертый альтернативный способ включает в себя стадии повышения давления рабочей жидкости, используемой для гидравлического приведения в действие нескольких агрегатных форсунок с гидравлическим приводом и электронным управлением, электрического приведения в действие заданного числа форсунок последовательно одну за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива только после истечения заданного периода времени во время повышения давления рабочей жидкости, и постепенного увеличения числа форсунок, электрически приводимых в действие последовательно одна за другой, чтобы вызвать впрыскивание топлива. Если топливная система 10 или двигатель 12 глохнет, число форсунок, последовательно одна за другой приводимых в действие электрически, может быть уменьшено, после чего запуск повторяют.

Ниже описана работа одной из форсунок 18 после запуска двигателя. Как показано на фигурах 1, 2 и 13, топливо подают под относительно низким давлением (например, приблизительно 276 413 кПа, или 40 60 фунтов на кв. дюйм) к форсунке 18 через топливный коллектор 416. Как показано на фигурах 3 и 5, топливо течет во впускное отверстие 308 в кожухе, кольцевой канал 314, топливовпускной канал 270 во втулке, фильтровальную сетку 244 и затем отверстие 268 втулки. Топливо под относительно низким давлением открывает обратный клапан 230, преодолевая усилие нажимной пружины 226, когда соленоидный узел 36 находится в обесточенном состоянии, и давление в нагнетательной камере 260 становится ниже, чем давление выше (по ходу потока) обратного клапана 230, на заданную величину. При открытом обратном клапане 230 происходит пополнение нагнетательной камеры 260 топливом.

Когда соленоидный узел 36 находится в обесточенном состоянии, тарельчатый клапан 38 находится в первом положении, блокирующем гидравлическое сообщение между впускным каналом 158 для рабочей жидкости и камерой 190 поршневого насоса, но при этом открывается сообщение между камерой 190 и верхней кольцевой периферийной канавкой 144, отверстием 128 и сливным каналом 108, сообщающимся со сборником 316. При незначительном давлении жидкости в камере 190 поршневого насоса пружина 206 плунжера отжимает плунжер 204 и усилительный поршень 88 вверх, в результате чего первый упор 194 входит в контакт с седлом 170.

Для того чтобы начать впрыскивание, вырабатывают посредством электронного блока 454 управления командный сигнал S₁₀ топливоподачи и подают его в электронный возбудитель. Электронный возбудитель вырабатывает сигнал заданной формы для соленоидного узла 36 выбранной форсунки 18. Соленоидный узел 36 возбуждается, и якорь 42 притягивается к статору 46.

Движущийся якорь 42 тянет вместе с собой тарельчатый клапан 38. Тарельчатый клапан 38 сначала перемещается во второе положение, где его нижнее седло 149 открывает гидравлическое сообщение между впускным каналом 158 для рабочей жидкости гидропривода и камерой 190 поршневого насоса с сохранением при этом гидравлической связи между камерой 190 и верхней кольцевой периферийной канавкой 144, отверстием 128 и сливным каналом 108. В течение этой части хода тарельчатого клапана 38 относительно высокое давление рабочей жидкости, поступающей из впускного канала 158, понижается до относительно низкого давления в кольцевой камере 163, при этом часть рабочей жидкости выпускают обратно в сборник 316 через дроссельные отверстия 128 в гильзе 76 тарельчатого клапана. При работе прогретого двигателя часть рабочей жидкости, не находящейся под давлением, используют в качестве демпфирующей жидкости, которая может, протекая через зазор C_3a, замедлять скорость движения тарельчатого клапана 38, когда он приближается к третьему положению. Кроме того, демпфирующая жидкость, вытесняемая из верхней полости 138 тарельчатого клапана в нижнюю полость 148 тарельчатого клапана через ограничительные (дроссельные) каналы 142, также стремится замедлить скорость движения тарельчатого клапана 38 при приближении его ко второму и третьему положениям.

Когда тарельчатый клапан 38 движется из первого положения во второе, ограничительные (дроссельные) отверстия 128 действуют как средство (устройство) для обеспечения возможности некоторого роста давления в камере 190 поршневого насоса, а также для слива в сборник 316 достаточного для задержки начала впрыскивания топлива количества жидкости. Эта последовательность работы обеспечивает разделение или несовмещение периода времени, когда начинается впрыскивание топлива, с неустановившимся и несколько непредсказуемым начальным движением тарельчатого клапана 38 из стационарного первого положения во второе положение. Выбранный размер ограничительных отверстий 128 является компромиссом между достаточно большим, чтобы быстро закончить впрыскивание топлива, когда тарельчатый клапан 38 движется из третьего положения во второе, и достаточно малым, чтобы максимально уменьшить потерю рабочей жидкости, сливаемой обратно в сборник 316, когда тарельчатый клапан 38 движется из первого положения во второе.

Тарельчатый клапан 38 продолжает движение к третьему положению, где нижнее седло 149 продолжает держать открытым гидравлическое сообщение между впускным каналом 158 и камерой 190 поршневого насоса, в то время как верхнее седло 129 блокирует гидравлическое сообщение между камерой 190 и верхней кольцевой периферийной канавкой 144, отверстием 128 и сливным каналом 108. Рабочая жидкость при относительно высоком давлении (например, около 20670 кПа, или 3000 фунтов на кв. дюйм), которая течет через впускной канал 158, оказывается замкнутой в кольцевой камере 163, промежуточном канале 160 и камере 190, что обеспечивает приложение гидравлическим путем движущей силы к усилительному поршню 88.

Рабочая жидкость под высоким давлением, которая может протекать из впускных каналов 158 через точно отрегулированный зазор между второй концевой частью 136 тарельчатого клапана 38 и направляющей частью 164 (уменьшенного диаметра) корпуса 80, поступает в нижнюю полость 148 тарельчатого клапана, канала 142, верхнюю полость 138 тарельчатого клапана, нижнюю полость 89 якоря и сливные каналы 98 в проставке 64 якоря.

Одноходовой обратный клапан 208 (в сочетании с совершающим возвратно-поступательное движение усилительным поршнем 88) используют как недорогое и легкое в сборке средство (устройство) для принудительного удаления топлива из камеры 192 в поршне при направленном вниз ходе нагнетания усилительного поршня 88. Такое топливо протекает в камеру 192 в промежутке между последовательными ходами нагнетания усилительного поршня 88 и плунжера 204 через точно отрегулированный кольцевой зазор между плунжером 204 и основным отверстием 212 в цилиндре 198. Утечки топлива, накапливаемые в камере 192 в поршне, эффективно откачиваются оттуда через одноходовой обратный клапан 208 при движении усилительного поршня 88 в направлении вниз. Одноходовой обратный клапан 208 препятствует непосредственному возврату топлива, удаленного из камеры 192 описанным образом, обратно в камеру 192. Удаление топлива из камеры 192 во время работы двигателя исключает или предельно уменьшает гидравлическое сопротивление (давление жидкости в камере), которое оказывало бы вредное влияние на движение усилительного поршня 88 и плунжера 204. Кроме того, максимально уменьшаются или исключаются большие импульсы давления, создаваемые в камере 192 поршня в результате движения усилительного поршня 88 вниз. Исключение таких больших импульсов давления помогает предотвратить повреждение топливных фильтров, расположенных выше (по ходу потока) форсунки 18, а также возможные направляемые колебания скорости впрыскивания топлива другими форсунками 18 двигателя.

Рабочая жидкость под высоким давлением перемещает усилительный поршень 88 и плунжер 204, преодолевая усилие нажимной пружины 206 плунжера. Топливо, заключенное в нагнетательной камере 260, сжимают, чтобы повысить давление его до уровня, являющегося функцией давления рабочей жидкости в камере 190 в усилительном поршне и отношения A₁/A₂ полезных площадей усилительного поршня 88 и плунжера 204. Это топливо под давлением течет из нагнетательной камеры 260 через выпускные каналы 264, 272, 283, 285 и действует на игольчатый запорный клапан 248, преодолевая предварительную нагрузку, создаваемую пружиной 238 игольчатого запорного клапана. Топливо под давлением поднимает игольчатый запорный клапан 248 после достижения заданного уровня давления, в результате чего происходит впрыскивание топлива под высоким давлением через распылительные отверстия 286 форсунки.

Чтобы закончить впрыскивание или отрегулировать количество впрыскиваемого топлива, электронный блок 454 управления прерывает подачу командного сигнала S₁₀ топливоподачи к электронному возбудителю. Электронный возбудитель прекращает вырабатывать сигнал заданной формы, в результате чего происходит выключение (обесточивание) соленоидного узла 36 выбранной форсунки 18. Отсутствие противодействующей магнитной силы позволяет сжатой пружине 78 тарельчатого клапана разжаться, что заставляет якорь 42 и тарельчатый клапан 38 переместиться обратно в первое положение. Тарельчатый клапан 38 проходит через второе положение, где его нижнее седло 149 открывает гидравлическое сообщение между впускным каналом 158 и камерой 190 поршневого насоса с сохранением при этом гидравлического сообщения между камерой 190 и верхней кольцевой периферийной канавкой 144, отверстием 128 и сливным каналом 108. В течение этой части хода тарельчатого клапана 38 рабочую жидкость, поступившую из впускного канала 158, освобождают от давления и всю или часть ее выпускают непосредственно обратно в сборник 316. При работе прогретого двигателя лишенную давления рабочую жидкость используют в качестве демпфирующей жидкости, которая может, протекая через зазор C_3a, уменьшить скорость движения тарельчатого клапана 38 при приближении его к первому положению.

Когда тарельчатый клапан 38 находится в первом положении, его нижнее седло 149 прилегает к кольцевому седлу 166 в корпусе 80, что изолирует рабочую жидкость под высоким давлением от камеры 190 поршневого насоса. Кроме того, верхнее седло 146 тарельчатого клапана оказывается поднятым от кольцевого седла 129 в гильзе 76 тарельчатого клапана, что обеспечивает сообщение камеры 190 с верхней кольцевой периферийной канавкой 144, отверстием 128 и сливным каналом 108.

Когда камера 190 поршневого насоса сообщается с кольцевой периферической канавкой 144, отверстием 128 и сливным каналом 108, гидравлическое давление, действующее на усилительный поршень 88, также уменьшается, в результате чего прекращается движение вниз усилительного поршня 88 и плунжера 204. При этом сжатая пружина 206 плунжера разжимается, возвращая плунжер 204 и усилительный поршень 88 к седлу 170 в корпусе 80. Давление в расширяющейся камере 260 топливного насоса уменьшается, что позволяет сжатой пружине 238 игольчатого напорного клапана 248 переместить этот клапан вниз к его седлу 282. Уменьшенное давление в камере 260 топливного насоса позволяет обратному клапану 230 подняться от седла и дать возможность камере 260 вновь заполниться топливом.

При запуске холодного двигателя вязкость рабочей жидкости относительно высока, если в качестве рабочей жидкости выбрано масло для смазки двигателя. Наличие холодной и очень вязкой рабочей жидкости в зазорах C₁, C₂ нежелательно, потому что это может замедлить или полностью ограничить движение якоря 42 и тарельчатого клапана 38. Величину кольцевого зазора C_3a между тарельчатым клапаном 38 и его гильзой 76 предпочтительно выбирают такой, чтобы она была достаточно мала, чтобы ограничить передачу относительно холодной рабочей жидкости из верхней кольцевой периферийной канавки 144 тарельчатого клапана 38 к верхней полости 138 тарельчатого клапана и нижней полости 89 якоря при запуске двигателя. Следовательно, подвижный якорь 42 и тарельчатый клапан 38 могут работать без присутствия в зазорах C₁, C₂ холодной и вязкой рабочей жидкости. Эффективное сопротивление потоку, оказываемое в зазоре C_3a, также предпочтительно выбирают (например, площадь поперечного сечения и осевую длину) так, чтобы оно было достаточно большим, чтобы обеспечить передачу относительно горячей рабочей жидкости между верхней кольцевой периферийной канавкой 144 и верхней полостью 138 тарельчатого клапана и нижней полостью 89 якоря во время нормальной работы двигателя. Это позволяет подвижному якорю 42 и тарельчатому клапану 38 работать с заданной величиной демпфирования, обеспечиваемого вытеснением (выдавливанием) относительно горячей рабочей жидкости из зазоров C₁ и C₂. Величину кольцевого зазора C_3a следует выбирать с учетом выбираемой величины зазора C₂ между якорем 42 и переходником 70 тарельчатого клапана. Такое демпфирование помогает максимально снизить склонность тарельчатого клапана 38 отскакивать от того или иного из своих седел 146, 149 после первоначального контакта.

Средство 56 передачи, сбора и слива в виде сборных канавок 60 и каналов 58 способствует предельному снижению эффекта перекачивания, обычно оказываемого подвижным якорем 42 на рабочую жидкость, находящуюся в верхней полости 57 якоря. Средство 56 и сливные каналы проставки 64 якоря обеспечивают возможность слива демпфирующей жидкости, переданной в верхнюю и нижнюю полости 57, 89 якоря, обратно в сборник 316 без гидравлической блокировки положения якоря 42 и тарельчатого клапана 38. Средство 56 передачи, сбора и слива и сливные каналы 98 в проставке якоря также обеспечивают возможность слива горячей рабочей жидкости из верхней и нижней полостей 57, 89 якоря, благодаря чему рабочая жидкость не может остаться там, остыть и, возможно, стать очень вязкой к моменту запуска уже холодного двигателя.

Для облегчения запуска холодного двигателя 12 на приводной узел 36 могут быть поданы один или несколько электрических сигналов (например, прямоугольные импульсы электрического тока), имеющих заданные амплитуду, длительность (ширину) и период, в течение заданного промежутка времени перед проворачиванием коленчатого вала двигателя 12. Заданные амплитуду, длительность и период, а также промежуток времени тщательно подбирают так, чтобы не перегреть и не повредить приводной узел 36. Импульсы тока могут быть поданы от электронного возбудителя или его аккумуляторной батареи двигателя или от их комбинации. Периодические электрические сигналы могут заставить подпружиненный якорь 42 совершать возвратно-поступательные движения и тем самым вытеснять по крайней мере часть вязкой демпфирующей жидкости из верхней и нижней полостей 57, 89 якоря. Один важный эффект состоит в уменьшении прочности (сопротивления) пленки жидкости в полости 57 между якорем 42 и статором 46. Другим важным эффектом является то, что соленоидный узел 36, нагреваясь, может способствовать нагреву демпфирующей жидкости, которая в конце концов поступает к нему через C_3a межу тарельчатым клапаном 38 и гильзой 76 тарельчатого клапана. Каждый из этих эффектов способствует более быстрому срабатыванию тарельчатого клапана 38, что обеспечивает повышение производительности подачи топлива при впрыске и точности регулирования по времени во время запуска двигателя.

Эта методика запуска двигателя может быть дополнительно усовершенствована путем восприятия температуры рабочей жидкости, например, в по крайней мере одном из коллекторов 334, 336 и выполнения этого способа запуска только тогда, когда температура упадет ниже заданного уровня. В соответствии с другим вариантом можно воспринимать и использовать для того, чтобы определить, выполнять или нет этот способ запуска, другой параметр двигателя, косвенно указывающий температуру рабочей жидкости в коллекторах 334, 336, такой, как температура охлаждающей жидкости в двигателе.

В дополнение к вышеописанному способу запуска холодного двигателя или в качестве альтернативы ему на приводной узел 36 можно подавать упомянутые один или несколько электрических сигналов в течение заданного промежутка времени после остановки двигателя 12. Будучи остановлен, двигатель 12 больше не приводит в действие насос 332 высокого давления для рабочей жидкости. Электрические сигналы заставляют подпружиненный якорь 42 совершать возвратно-поступательное движение и тем самым удалять по крайней мере часть горячей демпфирующей жидкости из верхней и нижней полостей 57, 89 якоря, прежде чем демпфирующая жидкость остынет и станет более вязкой. Этот способ может быть дополнительно модифицирован путем восприятия температуры окружающего воздуха и подачи электрических сигналов на приводной узел 36 после остановки двигателя 12, но только тогда, когда температура окружающего воздуха падает ниже заданного значения.

Для запуска непрогретого двигателя может потребоваться более длительный командный сигнал или логический импульс топливоподачи, необходимая длительность командного сигнала топливоподачи является вследствие различных перепадов давления в контуре функцией вязкости рабочей жидкости. Не зная точно, какова вязкость масла, трудно рассчитать (оценить) точный промежуток времени, необходимый для командного сигнала топливоподачи при запуске холодного двигателя. При недостаточной длительности времени будет впрыснуто недостаточное количество топлива. При чрезмерной длительности будет впрыснуто избыточное количество топлива, что может привести к переобогащению смеси и повреждению двигателя.

Одно решение вышеуказанной проблемы повышения эффективности запуска холодного двигателя состоит в использовании датчика для непосредственного или косвенного восприятия вязкости или температуры рабочей жидкости, генерирования сигнала вязкости или температуры, посылаемого в электронный блок 454 управления, и использования принципа умножения длительности (ширины) импульса для компенсации изменений воспринятой вязкости или температуры рабочей жидкости. Электронный блок 454 управления программируют так, чтобы при нормальных температурах работы двигателя максимальный командный сигнал S₁₀ топливоподачи был ограничен заданной максимальной шириной импульса, которую выбирают с учетом улучшения управляемости двигателя 12 и/или предотвращения чрезмерного крутящего момента двигателя. Такая заданная максимальная длительность импульса может быть недостаточной для обеспечения запуска холодного двигателя. Поэтому электронный блок 454 управления также программируют так, чтобы только при запуске двигателя производить умножение заданной максимальной длительности импульса, увеличивая ее на множитель, который выбирают в зависимости от воспринятой вязкости или температуры рабочей жидкости. Обычно при увеличении воспринимаемой вязкости рабочей жидкости или уменьшения воспринимаемой ее температуры множитель увеличивается от единицы до числа, большего чем единица. После того как двигатель 12 запустится и рабочая жидкость достигнет нормальной рабочей температуры или вязкости, заданный множитель становится равным единице.

Например, способ запуска двигателя 12 может включать в себя стадии подачи электронным блоком 454 управления по крайней мере одного электрического командного сигнала S₁₀ топливоподачи с заданной первой длительностью импульса к узлу 28 привода и клапана агрегатной форсунки 18, подачи рабочей жидкости под давлением к форсунке 18 в ответ на командный сигнал S₁₀ топливоподачи с первой длительностью импульса, перемещения посредством гидравлики усилительного поршня 88 форсунки 18 на величину первого хода для осуществления впрыскивания первого количества топлива в ответ на командный сигнал S₁₀ топливоподачи с первой длительностью импульса и подачи, по крайней мере, другого электрического командного сигнала S₁₀ топливоподачи заданной второй длительности импульса к форсунке 18, после того как двигатель запустится, причем вторую длительность импульса задают так, чтобы она была меньше первой длительности. Способ также включает стадии подачи рабочей жидкости под давлением к форсунке 18 в ответ на другой командный сигнал S₁₀ топливоподачи с второй длительностью импульса и перемещения посредством гидравлики усилительного поршня 88 форсунки 18 на величину второго хода для осуществления впрыскивания второго количества топлива в ответ на другой командный сигнал S₁₀ топливоподачи с второй длительностью импульса, причем второй ход меньше, чем первый ход. В соответствии с другим вариантом электронный блок 454 управления может подавать серию электрических командных сигналов S₁₀ топливоподачи во время запуска двигателя, причем длительности импульсов сигналов постепенно уменьшаются от одного заданного значения до другого.

Другое решение вышеописанной проблемы состоит в избирательном изменении давления рабочей жидкости, подаваемой к форсункам 18. Давление изменяют посредством электронного блока 454 управления путем изменения командного сигнала S₉ давления рабочей жидкости в коллекторах, подаваемого на первичный регулятор 368 давления. Например, способ запуска двигателя 12 может включать стадии подачи электронным блоком 454 управления электрического командного сигнала S₁₀ топливоподачи к форсунке 18, подачи рабочей жидкости под заданным первым давлением к форсунке 18 в ответ на командный сигнал S₁₀ топливоподачи, перемещения посредством гидравлики усилительного поршня 88 форсунки 18 на величину первого хода для осуществления впрыскивания топлива и подачи другого электрического командного сигнала S₁₀ топливоподачи к форсунке 18 после запуска двигателя. Способ также включает стадии подачи рабочей жидкости под заданным вторым давлением к форсунке 18 в ответ на подачу другого командного сигнала S₁₀ топливоподачи, причем второе давление выбирают так, чтобы оно было меньше первого, и перемещения посредством гидравлики усилительного поршня 88 форсунки 18 на величину второго хода для осуществления впрыскивания топлива, причем второй ход меньше, чем первый. В соответствии с другим вариантом электронный блок 454 управления может изменять давление подаваемой рабочей жидкости во время запуска двигателя так, чтобы оно постепенно уменьшалось от одного заданного значения до другого.

В соответствии с еще одним решением вышеописанной проблемы не только избирательно изменяют давление, но и изменяют длительности импульсов командных сигналов S₁₀ топливоподачи. В описанных выше примерах значения давления рабочей жидкости и/или длительности командных импульсов топливоподачи могут быть выбраны в зависимости от вязкости или температуры рабочей жидкости или от другого параметра, косвенно представляющего такую вязкость или температуру.

И еще одно решение вышеуказанной проблемы состоит в установке зазора C₄ между седлом 219 цилиндра и вторым упором 196 усилительного поршня 88 на заданную осевую длину, соответствующую максимальному допустимому полезному ходу усилительного поршня 88 и плунжера 204. Например, зазор C₄ может быть выбран так, чтобы он составлял примерно 3,5 мм или 0,136 дюйма. Это механически ограничивает форсунку 18 впрыскиванием заданного максимального количества топлива при всяких режимах, включая работу или запуск холодного двигателя. При работе холодного двигателя электронный блок 454 управления вырабатывает командный сигнал S₁₀ топливоподачи, имеющий относительно большую длительность независимо от фактической вязкости масла, но достаточный для осуществления максимального перемещения усилительного поршня 88. Величину зазора C₄ выбирают так, чтобы количество впрыскиваемого топлива обеспечивало надлежащие запуск и разгон двигателя 12, но не превышало бы количество, которое могло бы вызвать повреждение двигателя 12 и/или трансмиссии от чрезмерной подачи топлива. Величину зазора C₄ также выбирают такой, чтобы она была меньше, чем соответствующий зазор между свободным концом плунжера 204 и стопорным элементом 232. Таким образом, если средство 22 подачи топлива истощит свой запас топлива во время работы двигателя, усилительный поршень 88 первым войдет в контакт с его седлом 219 и тем самым предотвратит удар плунжера 204 в стопорный элемент 232, который может вызвать разрушение плунжера 204 и/или цилиндра 198. Электронный блок 454 управления программируют так, чтобы он после запуска двигателя обеспечивал уменьшение длительности командного сигнала S₁₀ топливоподачи до величины, достаточной для поддержания требуемой частоты вращения двигателя.

Ниже дается краткое описание основных преимуществ HEUI системы 10 впрыскивания топлива над системой впрыскивания топлива с механическим приводом. Во-первых, система 10 впрыскивания топлива исключает использование различных традиционных механических составных частей, таких как кулачково-рычажный механизм, используемый для приведения в действие топливонагнетательного плунжера. Такое исключение составных частей способствует снижению затрат и повышению надежности и компактности двигателя 12. Благодаря вышеописанным преимуществам HEUI система 10 впрыскивания топлива привлекательна для переоборудования существующих традиционных двигателей, которые еще не имеют систем впрыскивания топлива с электронным управлением. Во-вторых, давление впрыска топлива, обеспечиваемое системой 10 (HEUI), можно выбирать или даже изменять с обеспечением оптимальных значений независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя 12. Например, во время запуска двигателя величина давления впрыскивания может быть увеличена до заданного значения, чтобы улучшить запускаемость двигателя 12. В режиме работы двигателя при низких нагрузках и с низкой частотой вращения величина давления впрыскивания может быть уменьшена до заданного значения, чтобы уменьшить распыление впрыскиваемого топлива и тем самым обеспечить более медленное горение топлива и более плавную и бесшумную работу двигателя 12. В режиме работы двигателя при высоких нагрузках и с низкой частотой вращения величину давления впрыскивания можно увеличить до заданного значения, чтобы уменьшить количество частиц, выделяемых двигателем 12. В режиме работы при частичной нагрузке величину давления впрыскивания можно уменьшить до заданного значения, чтобы снизить расход топлива двигателем 12. В каждом из вышеописанных примеров можно также изменять длительность командного сигнала S₁₀ топливоподачи для обеспечения оптимальной работы двигателя и/или минимальных выделений. Схема с обратной связью помогает обеспечить установку требуемого давления и поддержание его столько, сколько нужно.

Другие аспекты, задачи и преимущества изобретения очевидны из чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.