Регулятор топливоподачи дизеля

 

Использование: системы регулирования топливоподачи дизелей. Сущность изобретения: регулятор топливоподачи снабжен двумя регуляторами скорости, которое через зубчатые рейки 13 и 14 и шестерни 11 и 12 кинематически связаны соответственно с плунжером 3 топливного насоса и толкателем 10. Последний связан с плунжером 3 через шаровой шарнир 9 и винтовую пару. Корректор топливоподачи выполнен в виде электромагнитов, штоки сердечников которых через ползуны связаны с кулисами. Кулисы шарнирно связаны с главными рычагами регуляторов скоростей, обмотки электромагнитов - с блоком управления. На плунжере выполнены две отсечные кромки с различными углами винтовых поверхностей. 2 ил.

Изобретение относится к системам регулирования топливоподачи дизелей и может быть использовано в двигате- лестроении.

Известен регулятор топливоподачи дизеля на базе многоплунжерного топливного насоса, обеспечивающего регулирование дозирования топливоподачи путем поворота плунжера, а регулирование начала впрыска топлива (фазирование) - с помощью перемещения поворотной отсечной втулки. Оба процесса регулирования осуществляются электронным путем (Новая концепция впрыска топлива в дизель - система регулирования фазирования и дозирования топлива. Nishizawa K. , Isgiwata H. , Yamagichi S. "SAE Techn. pap. Ser. , N 870434, 1987, 9 рр. ).

Однако данная конструкция регулятора топливоподачи требует обеспечения поступательного перемещения и движения втулки вдоль плунжера для регулирования начала впрыска топлива, что приводит к снижению точности регулирования и дополнительным энергозатратам по сравнению с предлагаемой конструкцией регулятора.

Наиболее близким к изобретению является регулятор скорости [1] , содержащий топливный насос с плунжером, толкателем плунжера и дозирующей рейкой, регулятор скорости, выполненный в виде центробежного чувствительного элемента, взаимодействующий с главным рычагом, связанным с дозирующей рейкой и корректора топливоподачи, причем корректор топливоподачи выполнен в виде электромагнита, сердечник которого кинематически связан с главным рычагом, обмотки электромагнита электрически связаны с блоком управления, а дозирующая рейка - с плунжером, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного пере- мещения.

Данный регулятор обеспечивает корректирование дозирования цикловой подачи по различным параметрам двигателя, но у него нет возможности осуществлять регулирование угла опережения впрыска топлива.

Целью изобретения является повышение точности регулирования цикловой подачи и угла опережения впрыска топлива, а также стабилизации давления впрыска топлива на малых скоростных режимах двигателя, что позволяет снизить расход топлива, дымность, токсичность отработавших газов двигателя.

Это достигается тем, что предлагаемый регулятор топливоподачи дизеля дополнительно снабжен вторым регулятором скорости, выполненным аналогично первому, второй дозирующей рейкой, кинематически связанной через зубчатое зацепление с толкателем, шаровым шарниром, установленным в торце плунжера, двумя кулисами, толкатель установлен с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещений и связан с шаровым шарниром плунжера через винтовую пару, штоки сердечников электромагнитов через ползуны связаны с кулисами, причем последние шарнирно связаны с главными рычагами регуляторов скоростей и тягами дозирующих реек, а на плунжере выполнены две отсечные кромки с различными углами винтовых поверхностей, обеспечивающие регулирование цикловой подачи и угла опережения впрыска топлива.

На фиг. 1 изображена плунжерная часть топливного насоса (ТНВД) предлагаемого регулятора; на фиг. 2 кинематическая структура регулятора топливоподачи по скорости и различными параметрами двигателя.

В корпусе 1 ТНВД выполнена расточка, образующая полость 2, заполняемую впрыскиваемым топливом. В этой полости размещен плунжер 3, в котором выполнен канал 4 и канавка 5, а также две отсечные кромки 6 и 7. Полость 2 соединяется с отверстием 8, через которое осуществляется слив и наполнение топлива. В плунжере размещена проставка 9, выполненная в виде шарового шарнира, передающая относительное вращение по оси плунжера и имеющая ходовую резьбу, в которую ввернут толкатель 10. На плунжере выполнена шестерня 11, на толкателе - шестерня 12, которые входят в зацепление с рейками 13 и 14, соединенными с регуляторами скоростей. Плунжер 3 соединен с пружиной 15, которая заключена между ним и корпусом 1 и прижимает последний к кулачку 16 вала ТНВД.

Кулачок 16 вала топливного насоса соединен с шарнирными грузами 17, закрепленными между корпусом 1 ТНВД и подвижной тарелкой 18, упирающейся в главный рычаг 19 регулятора скорости, соединенного кулисой 20 и тягой 21 с рейкой 13 изменения угла опережения впрыскивания. На кулисе 20 размещена ползушка 22, соединенная со штоком 23 электромагнита корректора. Пружина 24 размещена между корпусом 1 ТНВД и штоком 23, который входит в обмотку 25 электромагнитного корректора. Главная пружина 26 регулятора скорости концами соединена с главным рычагом 19 и рукояткой 27 задатчика скорости, α_упр - координата рукоятки управления; Δh_p - координата изменения положения рейки 13.

Регулятор топливоподачи работает следующим образом. Вращение кулачка 16 (фиг. 1) вызывает периодическое поднятие и опускание толкателя 10 и плунжера 3 в соответствии с заданной диаграммой движения. При этом, выбирая для впрыскивания топлива различный участок подъема плунжера и угол опережения впрыска, можно обеспечить различную интенсивность (скорость) подъема плунжера 3 и тем самым скомпенсировать разную величину утечек топлива (вызывающих снижение давления впрыскивания) на различных скоростных режимах.

Движение толкателя 10 и плунжера 3 вверх (фиг. 1) вызывает перекрытие кромкой 7 отсечного отверстия 8 и начало впрыскивания в цилиндр дизеля. Регулирование начала впрыскивания в цилиндр дизеля производится поворотом плунжера 3 с помощью шестерни 11 путем перемещения рейки 13 и с помощью поворота толкателя 10 рейкой 14. Величина угла опережения впрыскивания определяется перемещением рейки 13 и 14. Одновременно поворот толкателя 10 и плунжера 3 приводит к изменению давления и угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от скоростного режима дизеля. В тоже время поворот толкателя 10 вызывает изменение угла опережения впрыска топлива за счет использования для впрыскивания нового участка профиля кулачка, так как начало нагнетания топлива соответствует моменту перекрытия отсечной кромки 7, плунжера 3 отверстия 8, соединенного с топливоподающей полостью. Поскольку при этом меняется скорость подъема в момент начала впрыска, то поворот толкателя 10 меняет и интенсивность изменения давления впрыскивания. Подбирая оптимальный закон изменения угла опережения и давления впрыскивания от угла поворота толкателя 10, можно обеспечить оптимальное возрастание давления впрыскивания на малых скоростных режимах дизеля.

Работа регулятора топливоподачи при корректировании цикловой подачи по скорости происходит следующим образом (фиг. 2). Изменение скорости кулачка вала дизеля сообщается грузом 17 механического чувствительного элемента и передается главным рычагом 19 главной пружине 26, связанной с рычагом управления скорости 27 дизеля. При увеличении скорости дизеля регулятор скорости перемещает рейку 13 на уменьшение топливоподачи, осуществляя тем самым отрицательную обратную связь. Кинематически эта обратная связь реализуется с помощью кулисы 20 и ползушки 22.

Управление регулятором топливоподачи может осуществляться вручную через рычаг управления 27 (фиг. 2) с корректировкой характеристик по заложенной в блоке управления, учитывающей различные параметры турбопоршневого двигателя. Коррекция характеристик топливоподачи дизеля проводится путем перемещения штока 23 электромагнита и изменения положения ползушки 22, служащей осью поворота кулисы 20 при передаче сигнала главной обратной связи по скорости. Эта коррекция характеристик осуществляется путем изменения тока в обмотке электромагнита 25, управляемого от блока управления в зависимости от различных параметров дизеля; например давления наддувочного воздуха, а также по специальному алгоритму обогащения топливоподачи при пуске дизеля и в зависимости от температурного режима работы.

Корректирование топливоподачи электромагнитным корректором, осуществляемое через кулису 20 (фиг. 2) одновременно с непосредственным воздействием на топливоподачу путем перемещения рейки 13 при перемещении штока 23, позволяет путем изменения передаточного отношения двуплечего рычага изменять коэффициент усиления регулятора скорости (фиг. 2) с целью обеспечения неизменности степени неравномерности регулирования скорости.

Таким образом, в предлагаемой конструкции регулятора топливоподачи (цикловой подачи и угла опережения впрыска) процесс регулирования может осуществляться и в более широких пределах по сравнению с обычным центробежным регу- лятором, причем с большей точностью за счет снижения нечувствительности систем управления путем замены поступательной кинематической пары управляющего устройства на вращательную.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ТОПЛИВОПОДАЧИ ДИЗЕЛЯ, содержащий топливный насос с плунжером, толкателем плунжера и дозирующей рейкой, регулятор скорости, выполненный в виде центробежного чувствительного элемента, взаимодействующего с главным рычагом, связанным с дозирующей рейкой, и коллектора топливоподачи, причем корректор топливоподачи выполнен в виде электромагнита, сердечник которого кинематически связан с главным рычагом, обмотки электромагнита электрически связаны с блоком управления, а дозирующая рейка - с плунжером, установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, регулятор топливоподачи снабжен вторым регулятором скорости, выполненным аналогично первому, второй дозирующей рейкой, кинематически связанной через зубчатое зацепление с толкателем, шаровым шарниром, установленным в торце плунжера, двумя кулисами, толкатель установлен с возможностью возвратно-поступательного и вращательного перемещений и связан с шаровым шарниром плунжера через винтовую пару, штоки сердечников электромагнитов через ползуны связаны с кулисами, причем последние шарнирно связаны с главными рычагами регуляторов скоростей и с тягами дозирующих реек, а на плунжере выполнены две отсечные кромки с различными углами винтовых поверхностей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2