Гидравлический корректор момента впрыскивания топлива

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (в) Щ3 (1ц 2003822 С1 (5Ц 5 F62M59 36 (21) 4859269/06 . (22) 13.08.90 (46) ЗО.И 93 Бал. Йя 43И . (76} Малышев Анатолий Михайлович; Степанов Михаил Григорьевич; Григорьев Алексей Иладислави. (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КОРРЕКТОР МОМЕНТА ВПРЬНЖИВАНЙЯ ТОПЛИВА (57} Использование: в двигатепестроении, в. частности в топливных системах двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизельных Сутщность изобретения: основной узел выполнен в виде подвижного цилиндра 3, поршень 4 которого закреплен неподвижно в корпусе 1 и имеет осевой канал 5, сообщающийся с надплунжерной полостью

7 и через радиальный канал 8 с камерой 9 цилиндра 3. Последний снабжен пружиной Ю и регулируемым упором 12, приводимым в движение от серводвигателя 21, подключенного к электронному прибору управления 22, При нагнетатепьном ходе топливного ппунжерного насоса топливо через каналы б, 5, 8 поступает в камеру 9. Цилиндр 3 под воздействием давления жидкости перемещается до момента, когда канал 8 будет перекрыт стенками цилиндра 3. При обратном ходе топливного плунжерного насоса топливо вытесняется нз камеры 9 в надплунжерную полость насоса пружиной !О.

1 з.п.ф-лы, 1 ил.

2003822

30

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в топливных системах двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизельных.

Известна система корректирования момента впрыскивания топлива двигателя внутреннего сгорания, включающая пропускной и запорный клапан, в корпусе которого имеется пропускная камера, к которой подходит своим входом от напорного топливопровода разгрузочный канал и от которой разгрузочный канал проходит дальше через пропускную линию, Кроме того, пропускной и запорный клапан имеет поджатый пружиной сжатия запорный орган, расположенный в пропускной камере и выполненный в виде двухседельного запорного органа, одно седло которого взаимодействует с. неподвижной опорной поверхностью клапана, а другое седло — с отстоящей от неподвижной осевой поверхности седла клапана в осевом направлении подвижной опорной поверхностью клапана в пределах пропускной камеры. При этом неподвижная опорная поверхность седла клапана расположена в месте выхода разгрузочного канала в пропускную камеру. Подвижная опорная поверхность седла клапана образована на связанной с регулирующим устройством установочной втулке, входящей установочной резьбой во внутреннюю резьбу в корпусе.

Установочная втулка снабжена головкой с внешними зубьями, с которыми входит в зацепление зубчатый венец привода (сер.водвигателя), управляемый электронным прибором управления, к которому со сторо-. ны входа подключены датчик мОментального положения коленчатого или распределительного вала двигателя. задающее устройство для задачи. номинальных значений влияющих на работу двигателя факторов и детекторы для передачи моментальных истинных значений указанных факторов максимального давления цикла, температуры выхлопных газов и наддувочного воздуха, крутящего момента, частоты вращения и т.п, Недостатком данного устройства является низкая точность дозирования перепускаемого топлива, поскольку количество перепускаемого клапаном топлива- зависит не только от расстояния между неподвижной и подвижной поверхностями, но и от давления в отсечной полости, которое непостоянно, от его изменения в момент перепуска, от степени износа клапана, от состояния пружины, препятствующей перемещению клапана. Кроме того, такая конструкция не исключает возможности заедания клапана, что снижает надежность устройства.

Известен также гидравлический корректор момента впрыскивания топлива, содержащий корпус и размещенные в нем полость постоянного давления, втулку, дифференциальный поршень с большими и ма-. лыми поясками, установленный во втулке упор, размещенный в корпусе с возможностью периодического взаимодействия с большим пояском, и впускное окно, причем втулка выполнена с двосселирующим отверстием в зоне малого пояска поршня, а большой поясок образует с втулкой дросселирующий зазор, причем впускное окно выполнено в виде ряда отверстий, размещенных в большом пояске поршня, а поршень снабжен подпружиненным выпускным клапаном, размещенным на большом пояске поршня с возможностью периодического открытия впускного окна.

Недостатки гидравлического корректора: низкая подвижность и недолговечность, сложность проектирования и изготовления, а нестабильное и неэффективное регулирование момента впрыскивания топлива обусловлены .следующими конструктивными особенностями известного устройства.

Надплунжерная полость переходит с незначительным уменьшением своего сечения в полость втулки корпуса, где размещен дифференциальный поршень. Последний при нагнетательном ходе плунжера перемещается со скоростью, близкой к скорости перемещения плунжера, и с силой ударяется об упор, что по причине многократности соударений приводит к сравнительно быстрому разрушению и выходу иэ строя корректирующего устройства.

Сложность устройства в проектировании и изготовлении обусловлена трудностями в подборе оптимальных значений и выполнении с большой точностью величин зазора в сопряжении поршня с втулкой, диаметров отверстий в большом пояске поршня с втулкой и диаметра дроссельного отверстия, т.к. от этого зависит в значительной степени обеспечение целесообразного, исходя из возможностей устройства, корректирование начала впрыскивания. Значения оптимальных параметров устройства подбираются индивидуально для каждого типа двигателя. что создает дополнительные сложности в применении устройства.

Особенностью данного устройства является существенная зависимость обратноr0 хода поршня, определяющего величину запаздывания впрыскивания, от незначительных изменений зазора в сопряжении между поршнем и втулкой, который с тече2003822

20

40

55 нием времени увеличивается вследствие износа. Это определяет нестабильность работы устройства, Нестабильность регулирования возможна также вследствие волновых процессов в полости низкого давления.

Кроме того, данное устройство обеспечивает корректирование момента начала впрыскивания топлива в зависимости только от одного фактора из нескольких, влияющих.на работу двигателя.

Таким образом. низкая эффективность известкового устройства обусловлена прежде всего тем, что на его работу влияют в большей степени факторы (конструктивные, технологические, эксплуатационные), не связанные с работой двигателя. в то время как из многих факторов. непосредственно влияющих на эффективность работы двигателя, учитывается только один — частота вращения, Известен топливный насос для двигателей внутреннего сгорания, содержащий установленный в корпусе корректирующий плунжер, надплунжерная полость которого сообщена с надплунжерной полостью насоса, взаимодействующий с корректирующим плунжером регулируемый упор и возвратную пружину, Его недостатком являются недолговечность, обусловленная интенсивными соударениями корректирующего плунжера и регулируемого упора, а также отрицательное влияние на эффективность (КПД) насоса вследствие увеличения объема плунжерной полости насоса за счет объемов надплунжерной полости корректирующего плунжера и соединяющего эти полости канала.

Известно, что давление обратно пропорционально квадрату объема надплунжерной полости, отсюда следует, что при неизменности прочих величин даже небольшое увеличение указанного объема приведет к существенной потере давления, развиваемого насосом в момент впрыскивания. а следовательно, к уменьшению КПД насоса;

Что касается взаимных соударений корректирующего плун>кера и регулируемого упора, то они также обусловлены наличием канала, постоянно соединяющего две надплунжерные полости. Как следствие этого, резкое увеличение (пик) давления (до 1000 атм) при нагнетательном ходе плунжера приведет к столь же быстрому повышению давления в надплунжерной полости корректирующего плунжера. под воздействием которого корректирующий плунжер приобретает значительное ускорение и с силой ударяется об регулируемый упор. Интенсивные, с большой частотой. соударения плунжера и регулируемого упора неизбежно вызовут их быстрое разрушение и, как следствие, сокращение срака службы.

Целью изобретения является повышение долговечности и КПД устройства, Цель достигается тем, что в гидравлическом корректоре момента впрыскивания топлива для топливного плунжерного насоса е разгрузочным каналом, содержащем корпус„установленные в корпусе цилиндр с камерой, сообщенной с надплунжерной полостью насоса, поршень, регулируемый упор и пружину, согласно изобретению поршень закреплен в корпусе неподвижно и выполнен с осевым и сообщенным с ним радиальным каналами, причем камера цилиндра выполнена с возможностью сообщения с разгрузочным каналом насосэ через осевой и радиальный каналы поршня, цилиндр размещен с возможностью продольного перемещения и взаимодействия со стороны поршня с регулируемыл1 упором. а со стороны корпуса с возвратной пружиной.

Регулируемый упор выполнен в виде установленной в корпусе с возможностью продольного перемещения составной втулки, одна часть которой выполнена с пояском и возможностью взаимодействия кромками пояска с торцем цилиндра и подпружинена в сторону другой своей части, выполненной с резьбой и зубчатым венцом, причем в корпусе выполнена резьба, а вторая часть втулки установлена с возгложностыо контакта по резьбе с корпусом.

Технико-эконол1ический эффект от использования предлагаемого корректора по сравнению с прототипом обеспечивается за счет его универсальности, увеличения срока службы. а также повышения эффективности его работы вследствие устранения (сведения к минимуму) влияния на работу корректора, а конкретно на изменение объема перепускаемого топлива, паразитных факторов: конструктивных, технологических, динамических, не влияющих на работу двигателя; возможности у ета при корректировании задержки впрыскивания топлива различных факторов, влияющих на работу двигателя, возможности обеспечения на этой основе оптимального значения времени задержки на различных режимах работы двигателя; обеспечение стабильной работы корректора при неизменных значениях факторов, влияющих на работу двигателя.

Укаэанные преимуьцества обеспечивают максимальный отбор мощности и КПД двигателя, уменьшение расхода оплива и загрязнения окружающей среды.

Проведенный анализ показывает,:по указанные выше признаки не исчерпывают

2003822

; гвокуг1ности всех существенных отличит «льных признаков предлагаемого решения. каждый иэ которых необходим, в все вместе достаточны для достижения цели изобретения, Действительно существенные отличительные признаки; подпружиненный цилиндр, взаимодействующий с регулируемым упором и неподвижным поршнем, в котором выполнены осевой и радиальный каналы. обеспечивают в совокупности постоянство объема перепускаемого топлива (а следовательно. и времени задержки впрыскивания) при одном и том же положении регулируемого упора, исключают взаимные соударения элементов при нагнетательном ходе топливного плунжерного насоса и снижение эффективнос.ги (КГ1Д) насоса.

Упомянутый цилиндр, начальное положение которого определяется регулируемым упором, при нагнетательном ходе топливного плунжерного насоса перемещается относительно неподвижного поршня под воздействием топлива, поступающего в цилиндр по каналам поршня до момента перекрытия радиального канала последнего. В момен; перекрытия поступление топлива в полость цилиндра прекращается и начинается сжатие его в нагнетательной полости топливного плунжерного насоса, Отсюда следует, что обьем перепускаемого топлива определяется обьемом выступаю-щей в полость цилиндра части поршня, измеряемой от кромки радиального канала до торцевой стенки полости цилиндра (вклю-. чая диаметр канала) величина которой зависит только от положения регулируемого упора.

После перекрытия радиального канала поршня движение цилиндра быстро тормозится, т.к, давление в его полости резко падает. то есть торможение подвижного элемента — цилиндра осуществляется не путем использования гидравлического упора, а за счет сил атмосферного давления вследствие понижения давления в полости цилиндра.

Разъединение полости цилиндра и надплунжерной полости путем перекрытия радиального канала поршня обеспечивает уменьшение совокупности объема, подвергаемого сжатию топливным плунжерным насосом, что, как отмечалось выше, увеличивает эффективность {КПД) насоса.

Предлагаемый гидравлический корректор иллюстрируется чертежом.

Гидравлический корректор момента впрыскивания топлива содержит корпус 1, закрепленный на топливном плунжерном насосе 2. цилиндр 3 с поршнем 4. закреп15 шпанкой 14. Часть 13 регулируемого упора

50

10

40 ленным неподвижно в корпусе 1 так, что его осевой канал 5 сообщен через разгрузочный канал б в топливном плунжерном насосе 2 с надплунжерной полостью 7. а через радиальный канал 8 на другом конце поршня с камерой 9 цилиндра 3, Цилиндр 3 имеет воэможность продольного перемещения относительно поршня 4 и корпуса 1 и подпружинен .возвратной пружиной 10 в сторону пояска 11 составной втулки регулируемого упора 12, одна часть 13 которой установлена в корпусе 1 с возможностью продольного перемещения относительно корпуса и зафиксирована от вращения. например, 12 охватывает цилиндр и взаимодействует с его торцевой частью 15 пояском 11 составной втулки. Часть 13 подпружинена пружиной 16 в сторону другой части 17 регулируемого упора 12, установленной на резьбе 18 в корпусе 1, снабженной за пределами корпуса головкой с зубчатым венцом 19, входящим в зацепление с приводным органом 20 серводвигателя 21.

Серводвигатель 21 является частью электронного регулировочного устройства, в который входят также подключенный к серводвигателю электронный. прибор управления 22, подключенные со стороны входа к указанному прибору датчик 23, передающий мгновенное положение распределительного или коленчатого вала двигателя, детекторы 24, 25, 26 влияющих на работу двигателя факторов, с другой сторонь| к прибору 22 подключены задатчики 27, 28, 29, предназначенные для задачи номинальных значений указанных факторов.

Электронный блок управления может включать в качестве центрального блока управления микропроцессор (MP). 8 качестве регулировочных могут быть применены электромеханические или иные устройства.

Для регулирования силы предварительного сжатия пружины 10 в части 13 регулируемого упора 12 на резьбе установлен упор 30, Гидра влический корректор момента впрыскивания топлива работает следующим образом.

При нагнетательном ходе топливного плунжерного насоса топливо из надплунжерной полости 7 поступает через разгрузочный канал б, осевой канал 5 и радиальный канал 8 поршня 4 в камеру 9 цилиндра 3. Цилиндр 3 под действием давления топлива начинает перемещаться, преодолевая усилия пружины 10. до момента перекрытия цилиндром 3 радиального канала 8 в поршне 4, вследствие чего прекращается доступ топлива в цилиндр 3 и

2003822

Формула изобретения

Составитель А.Малышев

Техред M.Ìàðãåíòàï Корректор М.Самборская

Редактор Н.Цапихина

Заказ 3315

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп.Гагарина. 101 начинается его подача из надппунжерной полости к форсунке цилиндра двигателя (не показаны), Последующее инерционное перемещение цилиндра 3 после перекрытия радиального канала быстро тормозится вследствие резкого снижения давления в камере 9 и действия возвратной пружины

10. При движении топливного плунжерного насоса вниз цилиндр 3 перемещается под воздействием. пружины 10, вытесняет топливо обратно в топливный насос. Цилиндр 3 перемещается до упора в поясок 11 регулиpyeMom упора 12, положение которого определяет обьем перепускаемого топлива, а следовательно, и время задержки впрыскивания топлива. При этом пружина 16 смягчает взаимодействие регулируемого упора

12 с цилиндром 3. При оптимальных условиях работы двигателя гидравлический корректор не задействован, т.е. регулируемый упор 12 располагается таким образом, что радиальный канал 8 перекрыт стенками канала в торцевой части 15 цилиндра 3.

В случае ухудшения качества топлива, когда, например, топливо имеет другую температуру воспламенения или другое цетановое число, в случае изменения температуры наддувочного воздуха или изменения других факторов. влияющих отрицательно на эффективность работы двигателя, в особенности при возможности установления недо1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КОРРЕКТОР

МОМЕНТА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА дпя топливного плунжерного насоса с разгрузочным каналом, содержащий корпус, установленные в корпусе цилиндр с камерой, сообщенной с надппунжерной полостью насоса, поршень, регулируемый упор и пружину, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности, поршень закреплен е корпусе неподвижно и выполнен с осевым и сообщенным с ним радиальным каналами, причем камера цилиндра выполнена с возможностью сообщения с разгрузочным каналом насоса через осевой и радиальный каналы поршня, цилиндр размещен с

50 пустимо высокого максимального давления в цилиндре, в электронный блок управления

22 поступают сигналы об этих изменениях от детекторов 24 — 26 и он осуществляет сравнение номинальных и истинных величин, влияющих на работу двигателя. друг с другом, В случае наличия отклонений и в зависимости ат их характера вырабатывается поступающий на серводвигатель 21 управляющий сигнал, по которому. производится необходимое перемещение упора 12, включая корректор в работу и определяя необходимое количество перепускаемого топлива и соответствующее время задержки впрыскивания. Перемещение регулируемого упора 12 осуществляется поворотом части 17, которая будучи установленной на резьбе в корпусе 1 поступательно перемещается.

При этом подпружиненная в сторону части

17 часть 13 перемещается в ту же сторону.

В результате взаимодействия с пояском

11 составной втулки регулируемого упора 12 цилиндр 3 перемещается в новое положение относительно поршня 4, При этом радиальный канал 8 открывается, а объем перепускаемаго топлива определяется в соответствии с изменениями значений факторов, влияющих на работу двигателя. (56) Авторское свидетельство СССР

И 1444553, кп. F 02 М 59/36, 1987. возможностью продольного перемещения и взаимодействия со стороны поршня с регулируемым упора, а со стороны корпуса с возвратной пружиной.

2. Корректор по п.1, отличающийся тем-, чта регулируемый упор выполнен в виде установленной в корпусе с возможностью продольного перемещения составной втулки, одна часть которой выполнена с пояском и с воэможностью взаимодействия кромками пояска с торцол цилиндра и подпружинена в сторону другой своей части, выполненной с резьбой и зубчатым венцам, причем в корпусе выполнена резьба, а другая часть втулки установлена с возможностью контакта па резьбе с корпусом.