Способ регулировки топливоподачи топливного насоса высокого давления двигателя внутреннего сгорания и привод для его осуществления

 

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности по согласованию динамических и фазовых характеристик топливоподачи. При перенастройке привода разблокируют сопряжение втулки 9 с валом 6 путем подачи управляющего давления по каналам 11 к канавкам 12 при одновременной подаче рабочей среды под давлением в рабочие полости 14 и 15 гидродомкрата 13. Понижают давление в полости 14. Втулка 9 сдвигается, разблокируя сопряжение кулачка 5 с шайбой 7 и диском 8. При сдвинутом вправо диске 8 осуществляют шаговую перестановку кулачка на направляющих в новую позицию. Затем восстанавливают блокировку кулачка 5. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (ll) 67 А1 (51) 5 Р 02 М 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4192193/25-06 (22) 05 ° 02.87 (46) 30.01.90. Бюл. Р 4 (71) Производственное объединение

"Брянский машиностроительный завод". им. В.И.Ленина (72) И.В.Сычев, Ю.П.Коробков, И.Е.Чучумаев и Ю.А.Соколов (53) 621.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1138576, кл. F 16 Н 53/04, 1983. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ТОПЛИВОПОДАЧИ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО flABllEНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

И ПРИВОД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет расширить

2 функциональные возможности по соглаI сованию динамических и фазовых характеристик топливоподачи ° При перенастройке привода разблокируют сопряжение втулки 9 с валом 6 путем подачи управляющего давления по каналам 11 к канавкам 12 при одновременной подаче рабочей среды под давлением в рабо чие полости 14 и 15 гидродомкрата 13.

Понижают давление в полости 14. Втулка 9 сдвигается, разблокируя сопряжение кулачка 5 с шайбой 7 и диском 8.

При сдвинутом вправо диске 8 осуществляют шаговую перестановку кулачка на направляющих в новую позицию. Затем восстанавливают блокировку кулачка 5. а

2 с. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил. е

1539367

К ° р,, ВМТ г,н г,к п.н макс

СиЬ., макс армян 1макс

О* а — Ь

С и Ч

П пиp и.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания °

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей по согласованию динамических и фазовых характеристик топливоподачи.

На фиг. 1 показана система топливоподачи двигателя внутреннего сгорания, профиль кулачка (поле А) и базовая зона расположения позиций центра вращения на плоскости центрового профиля кулачка при его смещении (поле

Б); на фиг. 2 - поля соответствующих постоянству средней объемной скорости нагнетания (СОСН) и угла геометрического начала нагнетания (УГНН) иэопараметрических кривых смещения цент- 20 ра вращения на плоскости центрового профиля (ЦП) и траектория перемещения

ЦП в частном случае регулирования из уровня сдвига УГНН на опережение по мере увеличения СОСН; на фиг. 3 - по- 25 ложение и построение на плоскости ЦП секториальной зоны расположения позиций центра вращения при регулировании из условия ограничения фазовых сдвигов; на фиг. 4 - характер смещения

ЦП в плоскости вращения (поле А) и рекомендуемая зона расположения позиций центра вращения на плоскости центрового профиля (поле Б) при регулировании с линейным смещением кулачка и минимизацией фазовых сдвигов;

35 на фиг. 5 - графики скоростей плунжера и объемных скоростей нагнетания при регулировании по фиг. 3 и 4 (для .ЦП, выполненного по спирали Архимеда); на фиг. 6 - диаграмма изменения

УГНН и угла геометрического конца нагнетания (УГКН) при регулировании по фиг. 4; на фиг. 7 - поле изопараметрических кривых для вогнутого кулачка; на фиг. 8 - схема привода, на фиг. 9 - привод, вид сбоку; на фиг.10сечение элементов привода поперек направляющих.

На чертежах даны следующие обозначения:

5С

A-В рабочий участок профиля кулачка; рабочий участок ЦП; позиция центра вращения кулачка на плоскос- 55 ти ЦП; точка на ЦП и его радиус-вектор, соответствующие моменту геометрического начала нагнетания; точка на ЦП и его радиус-вектор, соответствующие моменту геомет рического конца нагнетания; направление радиус-вектора, соответствующее верхней мертвой точке двигателя; угол поворота коленчатого вала двигателя (или ведущего вала);

УГНН;

УГКН; угол продолжительности нагнетания топлива; максимальный геометрический активный ход . плунжера; геометрически активный ход плунжера; точка на ЦП и доля геометрически активного хода плунжера, соответствующие промежуточному моменту нагнетания; геометрически активная зона в плоскости вращения кулачка, соответствующая диапазону поступательных перемещений центра ролика для максимальной геометрически активной части хода плунжера топливного насоса; геометрически активная зона, соответствующая геометрически активному ходу плунжера для заданного режима; удаление центра ролика от оси вала соответственно в начале и в конце максимального геометрически активного хода плунжера; точка пересечения дуг, описанных радиусами, равными 1мрн " макс соответственно из точек а и Ь ЦП; мгновенные (текущие) скорость движения плунжера и объемная скорость

39367

5 15 нагнетания соответственно;

V — СОСН;

S - шаговый интервал перемещения кулачка; и 6„ - линейное смещение кулачка и рекомендуемое предельное его значение соответственно;

Т - Т - направления смещений кулачка и ЦП;

t — - t - направления смещений центра вращения на плоскости ЦП.

Способ может быть реализован в системе топливоподачи, содержащей. топливный насос 1 плунжерного типа, толкатель 2, ролик 3, форсунку 4 и привод топливного насоса

Привод содержит кулачок 5, установленный на опорном элементе ведущего вала 6 с воэможностью регулиро" вочно-установочного шагового смещения поперечно валу по двум взаимно пересекающимся направлениям.

Опорный элемент выполнен из шайбы 7 и составной шайбы, жестко зак-, репленных на валу 6. Составная шайба выполнена иэ наружного диска 8 и внутренней конической втулки 9, со" пряженной по поверхности 1О с валом .

6 по посадке с регулируемым натягом.

Втулка 9 снабжена маслоподводящими каналами 11 и канавками 12 и сопряжена с реверсивным гидродомкратом

13, последний выполнен с полостями 14 и 15. Диск 8 снабжен каналами 16 и канавками 17. Кулачок 5, шайба 7 и диск 8 снабжены линейными направ.ляющими 18 и 19, выполненными зубчикового профиля с шагом $,i и S .

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

Вращательное движение ведущего вала 6 посредством кулачка 5 и ролика 3 преобразуется е возвоатно-поступательное движение толкателя 2 и связанного с ним плунжера топливного насоса 1, осуществляющего подачу топлива к форсунке 4, Перенастройку привода производят в следующей последовательности.

Разблокируют сопряжение втулки 9 с валом 6 путем подачи управляющего давления по каналам 11 к канавкам

12 при одновременной подаче рабочей среды под давлением в рабочие полости 14 и 15 гидродомкрата 13. Понижа" ют давление в полости 15 и под воздействием давления в полости 14 сдвигают втулку 9, разблокируя сопряжение кулачка 5 с шайбой 7 и диском 8 (при необходимости расклинивания сопряжения диска 8 с втулкой 9 подают также управляющее давление по каналам

16 к канавкам 17)., При сдвинутом вправо диске 8 осуществляют шаговую перестановку кулачка 5 на направляющих 18 и 19 в новую позицию, соответствующую заданному изменению С0СН и необходимому фазовому сдвигу УГНН.

При этом сдвигают диск 8 влево,,выбирая зазоры в сопряжениях кулачка

5 с шайбой 7 и составной шайбой, и при раэблокированном сопряжении втулки 9 с валом 6 осуществляют прессовое осевое поджатие кулачка между шайбой и диском путем подачи рабочей среды под давлением в.полости 14 и

15, причем вначале повышают давление в полости 14 до значения, достаточl0

25 ного для разблокировки сопряжения втулки 9 с валом 6, а затем повышают давление в полости 15. до величины, обеспечивающей необходимый уровень осевого силового замыкания кулачка

5; Затем .восстанавливают блокировку

Такое ограничение соответствует условию, согласно которому при любых сопряжения втулки с валом путем сбрасывания давления в полости 14, сбра" сывают давление в полости 15, после чего кулачковый.привод готов к дальнейшей эксплуа та ции., Реализация способа наиболее вы. годна в случае кулачка с выпуклым, профилем, который (по сравнению с вогнутым) позволяет получить более широкий диапазон изменения СОСН, так как в этом случае можно допустить более высокую кривизну профиля и большее продление рабочего участка без выхода кулачка из приемлемых конструктивных габаритов.

При выпуклом профиле возможности способа характеризуются практическим диапазоном смещений кулачка, который соответствует перемещениям центра

50 вращения на плоскости ЦП в пределах базовой зоны (на фи г. 1 помечена штриховкой), которая ограничена кривой P - P полученной геометрическим смещением контура ЦП вдоль линии bOЯ

55 к фиксированной точке О*, соответствующей для выпуклого профиля реализации минимально возможной СОСН.

1539367 перемещениях центра вращения в пределах базовой зоны и любых регулировках цикловой порции топлива при

Н Н в условиях штатной высотмакс ной выставки топливного насоса относительно оси ведущего вала, характеризуемой фиксированными значениями и УГКН остается меньшим м и макс * — угла геометрического конца нагнетания при минимально возможс. к. ной СОСН, что исключает неоправданный сдвиг впрыска на линию расширения в процессе регулировок..

Вариабельность траектории посту пательного смещения кулачка в пределах области допустимых смещений обусловливает расширенные функциональные возможности способа по реализации различных законов согласования СОСН

И УГНН по мере регулировки.

При компенсации нестабильности фазодинамических характеристик топливоподачи по цилиндрам в многоцилиндровом двигателе и при использовании топлив повышенной сжимаемости смещение выпуклого кулачка осуществляют по пологой, например изоградиентной, траектории M — W (фиг. 2) центра его вращения в поле криволинейных координат на плоскости ЦП,,проходящей диагонально противолежа щим квадрантам этого полл,, один из которых расположен на стороне рабочего участка и вершины кулачка, а другой — на стороне затылка, причем поле координат образовано двумя семействами иэопараметрических кривых, первое из которых выполнено в виде кривых (V = Ыет, 1,33 Ъ = Ыегп, ...), описанных вершиной О скользящего по ЦП иэопараметри:=.ского гре- угольника ОвК, боковые стороны Он и ОК которо †образованы радиус-векторами ()г н и ) c к, соответсrвующими заданному режиму работы двигателя при штатной выставке топливного насоса, и образуют угол 1 н имеющий длл каждо". кри.вой свое фикси рованное значение, а второе семейс гво выполнено в ниде кривых (

=Ыея, ч „„= Ыеш, ... ), описа нных основанием О вышеукаэанного вектора при его поступательном перемещении со скольжением вершиной и вдоль ЦП с различной фиксированной угловой ориентацией, Такая реализа цил способа сопровон< дается увеличением УГНН по мере паны шения СОСН.

При оптимизации топливоподачи при форсировании двигателя при компромиссной оптимизации его работы в определенном диапазоне режимов смещение кулачка осуществляют по траектории, например Р— Pc, центра его вращения по плоскости ЦП, проходящей в пределах секториальной зоны (поме10 чена штриховкой на фиг. 3) ограниченной створом кривых Р„- Р„и

Р— Р построенных при базовой пои зиции кулачка путем геометрического смещения к центру вращения контура

ЦП вдоль радиус в к оров

p,,соответствующих базовому ре1 Г,К жиму работы двигателя.

При этом изменение СОСН сопровождается ограничением Фазовых сдвигов периода геометрического нагнетания

20 относительно фазовой настроики этого периода (см. %3„ ч фиг. 5), оптимизированной, например по экономической эффективности, для заданного базового режима при заданной базовой позиции кулачка.

Так траектория Р - Рс удовлетворяет смещениям кулачка, при которых к моменту ВИТ нагнетается одна и та

ЗО же доля топлива от цикловой подачи, определяемая соотношением h /Н.

Возможности способа при осуществлении прямолинейного смещения кулачка, предусматривающего соблюдение заданного характера согласования скоростных и фазовых характеристик топливоподачи, практически ограничиваютсл меньшим диапазоном смещений в сравнении с допускаемым базовой зо40 ной, Например, при регулировке, предусматриваюшей последовательную (по мере повышения СОСН при смещении кулачка из базовой позиции) минимизацию фазовых сдвигов периода нагнетания, характеризующуюся согласованным встре но-направленным сдвигом начала и конца нагнетания на базовом режиме (см. фиг, 6), соответствующий диапа50 зон представлен на плоскости ЦП эо ной (помечена штриховкой на фиг. 4), дополнительно ограниченной линией позиций центра вращения, для которых касательнал, -проведенная в точке пересечения его с наружной границей зоHL I Z оказывается параллельной л-к направлению смещения.

Вместе с тем,, прямолинейное смещение кулачка с зеркальной симметрией

1539367 относительно радиального направления смещения йозволяет производить регулировку топливоподачи при реверсивной работе двигателя„ предусматриваю- 5 щую одновременную оптимизацию ее для переднего и заднего хода.

Широкие функциональные возможности способа и устройства позволяют эффективно их использовать в экспериментальных 10 исследованиях процесса топливоподачи . на опытных отсеках цвигателя и стендах пользовать в экспериментальных исследованиях процесса топливоподачи на опытных отсеках двигателя и стендах топливной аппаратуры.

Использование их перспективно и с целью повышения унификации топливной аппаратуры двигателей различных модификаций, а также повышения эксплуата- 2р ционных свойств двигателей, включая повышение экономичности.

Формула и зобретения

1. Способ регулировки топливоподачи топливного насоса высокого давле" ния двигателя внутреннего сгорания с кулачково-роликовым приводом, снабженным криволинейным кулачком, вклю- 30 чающий перенастройку привода путем смещения кулачка относительно ведуще-. го вала в плоскости вращения и последующую фиксацию кулачка в заданном положении, отличающийся у5 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем расширения диапазона реализуемых законов согласования средней объемной скорос. ти нагнетания и угла геометрического д начала нагнетания, смещение кулачка осуществляют поступательно путем пря" молинейных перемещений по дзум взаимно пересекающимся направлениям.

2. Способ по и, 1 о т л и ч à lo — - g5 шийся тем, что, с целью повыше- . ния эффективности и оптимизации об" ласти изменения фазодинамических ха" рактеристик путем ограничения сдвига конца нагнетания на отставание по мере увеличения средней объемной скорости нагнетания при использовании кулачка с выпуклым профилем, смещение центра вращения последнего осуществляют 8 пределах базовой зоны, .„.55 примыкающей к фиксированной точке, расположенной на пересечении двух дуг, нижней и верхней, описанных из точек центрового профиля, соответствующих началу и концу рабочего участка, радиусами, равными соответственно расстояниям центра ролика от оси вала в начале и в конце максимального геометрического активного хода плунжера насоса, и ограниченной двумя кривыми, первая из которых получена геометрическим смещением контура центрового профиля к фиксированной точке вдоль линии, соединяющей точку центрового профиля, соответствующую концу рабочего участка, с фиксированной точкой, а вторая кривая образована нижней дугой.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью компенсации нестабильности фазодинамических характеристик топливоподачи по цилиндрам в многоцилиндровом дви" гателе и оптимизации характеристик подачи топлив повышенной сжимаемости путем сдвига начала .нагнетания на опережение по мере повышения . средней объемной скорости нагнетания топлива для заданного базового режима работы двигателя, смещение кулачка осуществляют по пологой, например изоградиентной в системе криволинейных координат, результирующей траектории центра его вращения, ориентированной диагональю противолежащим квадрантам системы координат, один из которых расположен на стороне рабочего участка и вершины кулачка, а другой - на стороне затылка, причем система координат образована двумя семействами изопараметрических кривых, первое из которых выполнено в виде кривых, описываемых вершиной изопараметрического треугольника при его скольжении по центровому профилю, второе семейство выполнено в виде кривых, описываемых основанием радиус-вектора геометрического начала нагнетания при

его поступательном перемещении со скольжением вершины вдоль центрового профиля при различных фиксированных угловых ориентациях, при этом стороны изопараметрического треугольника образованы радиус-векторами. центрового профиля, соответствующими геометрическим началу и концу нагнетания, а угол при вершине треугольника для каждой кривой имеет свое фиксированное значение.

4. Способ по пп. l и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью

1539367 оптимизации топливоподачи путем обеспечения полного перекрытия фазовых периодов геометрического нагнетания при смещении кулачка из базовой позиции для базового режима, смещение

5 центра вращения кулачка осуществляют в пределах секториальной зоны, ограниченной узким створом двух кривых, образованных геометрическим смещением к центру вращения контура центрового профиля вдоль радиус-векторов, соответствующих геометрическим

Началу и концу нагнетания.

5е Привод регулировки топливоподачи топливного насоса высокого давления двигателя вНутреннего сгорания, . содержащий кулачок, установленный на опорном элемеНте ведущего вала с возможностью регулировочно-установочного линейного смещения в плоскости вращения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, кулачок установлен с воэможностью дополни- 25 тельного регулировочно-установочного шагового поперечного смещения, торец кулачка снабжен прямолинейными направляющими, выполненными в виде .регулярных рядов зубцов, а торец опорного элемента - соответствующими зубцам канавками.

6, Привод по и. 5, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения трудоемкости регулировки, торец кулачка снабжен двумя группами, первой и второй, направляющих, размещенных под углом одна относительно другой, а торец опорного элемента снабжен соответствующими направляющим. канавками.

7. Привод по и. 5, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощейия регулировки, опорный элемент выполнен в виде двух шайб, жестко установленных на валу по разные стороны кулачка, привод снабжен реверсивным гидродомкратом, а одна из шайб выполнена составной из внутренней конической втулки и наружного диска с внутренним коническим осевым отверстием, соответствующим конической поверхности втулки, причем последняя установлена на валу по посадке с натягом с возможнос ью гидропрессовой разблокировки гидродомкратом, а диск - на втулке..

8. Привод по пп. 5 - 7, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности, первая группа направляющих размещена на пер вом торце кулачка, вторая - на втором торце.

1539367

1539367

1539367

Фие. 9

Редактор М. Бандура

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 199

ВНИИПИ Государственного

113035, Составитель В.Анфимов

Техред А.Кравчук, Корректор И.МУска °

Тираж 436 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5