Устройство для автоматического регулирования подачи топлива

 

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования момента подачи топлива в двигателях внутреннего сгорания, преимущественно дизелях, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателей, может использоваться и в других отраслях машиностроения. Изобретение позволяет обеспечить стабильное корректирование угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки, используя косвенный фактор нагрузки - температурный режим двигателя. Устройство содержит сервопоршень 1 с размещенными на осях 2 центробежными грузами 3, соединенными с подпружиненным золотником 4, размещенным в сервопоршне 1, связанном с приводом топливного насоса 8 и помещенном во вращающийся корпус гидромуфты 10. Сервопоршень 1 и корпус гидромуфты 10 образуют полости А и Б, заполняемые маслом под давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя и косвенно зависящим от нагрузки двигателя. В полостях А и Б размещены устройства, обеспечивающие рабочее давление в полости Б путем свободного сброса избыточного давления в полость, образованную корпусом гидромуфты 10 и корпусом устройства 17. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования момента подачи топлива в двигателях внутреннего сгорания, преимущественно дизелях, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателей, может быть использовано и в других отраслях машиностроения.

Известно устройство (а.с. 194471, кл. F 02 D 13/14) регулирования угла опережения подачи топлива для двигателей внутреннего сгорания, содержащее установленные на осях центробежные грузы, соединенные с подпружиненным золотником, размещенным в сервопоршне и связанным винтовыми щлицами с валом привода.

Недостаток известной конструкции заключается в невозможности увеличения диапазона регулирования опережения подачи топлива без увеличения радиальных размеров устройства.

Известна муфта опережения впрыска топлива (а. с. 426059, кл. F 02 D 1/04), в которой с целью увеличения диапазона и чувствительности регулирования оси центробежных грузов соединены с сервопоршнем.

Недостатки данной муфты заключаются в ее больших габаритах и в нестабильности характеристик и как следствие - значительном влиянии на ее работу большого числа возмущающих факторов.

С целью повышения стабильности рабочих характеристик устройства для автоматического регулирования угла опережения впрыска топлива и уменьшения его габаритов применяется гидравлическое демпфирование сервопоршня (а.с. 502127, кл. F 02 М 59/00).

Конструкция данного устройства - наиболее близкого по своей технической сущности к заявляемой конструкции устройства для автоматического регулирования подачи топлива, выбранного в качестве прототипа, отличается от ранее выполненных тем, что поверхности гильзы, поршня, кулачкового вала и защитной втулки образуют перепускную камеру, связанную через отверстие в гильзе с системой смазки двигателя, а через осевой канал в поршне, содержащий подпружиненный клапан с жиклером, - с камерой сжатия.

Недостатком устройства является запаздывание срабатывания гидравлического сервопривода из-за инерционности дополнительного объема рабочей жидкости. Указанное запаздывание особенно сильно проявляется на переходных режимах работы двигателя, например при сбросе и набросе нагрузки, что приводит к ухудшению динамических характеристик устройства в целом.

Цель изобретения - обеспечение стабильного корректирования угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки, используя косвенный фактор нагрузки - температурный режим двигателя.

Для достижения поставленной цели корпус рабочей полости устройства регулирования угла опережения впрыскивания топлива насосом высокого давления дизеля связан с подводом масла (рабочей жидкости), давление которого изменяется в зависимости от параметров рабочего процесса двигателя, в данном случае от температуры охлаждающей жидкости (теплонапряженности двигателя).

Устройство для регулирования угла опережения подачи топлива насосом высокого давления дизеля содержит вал привода, гидравлический сервопривод между насосом и валом привода, впускной, разгрузочный и нагнетательный каналы, стабилизатор давления (клапан постоянного давления) и терморегулятор, связанный с впускным каналом и встроенный в систему охлаждения двигателя.

Гидравлический сервопривод выполнен в виде корпуса гидромуфты и подпружиненного сервопоршня. Гидромуфта сервопривода выполнена с внутренними прямолинейными шлицами, с которыми подвижно связан сервопоршень, который в свою очередь связан через винтовые шлицы с приводной втулкой, закрепленной на кулачковом валу топливного насоса.

Сервопоршень, размещенный в корпусе гидромуфты с возможностью осевого перемещения, и сам корпус образуют две рабочие полости, которые последовательно через впускной и нагнетательный каналы связаны с источником давления, а через разгрузочный канал, оснащенный регулируемым дросселем, со сливом. Рабочие полости "А" и "Б" соединены каналом, перекрываемым подвижным золотником при минимальных оборотах двигателя и полностью открытом при максимальной частоте вращения двигателя.

В рабочей полости "Б", образованной корпусом гидромуфты и сервопоршнем, располагаются грузы измерителя. Причем оси грузов выполнены на хвостовике сервопоршня, а сама полость заполнена маслом. Наличие масла в полости грузов препятствует их резкому угловому перемещению при внезапном изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя, но не препятствует плавному перемещению грузов. При угловом перемещении грузов происходит осевое перемещение золотника в сторону открытия канала, сообщающего рабочие полости "А" и "Б". При этом масло из полости "А" попадает в полость "Б" и далее через регулируемый жиклер уходит на слив.

Ввиду разницы усилий, действующих на сервопоршень в полости "Б" по сравнению с полостью "А", вызванной разницей опорных площадей сервопоршня, происходит его осевое перемещение по прямолинейным шлицам корпуса гидромуфты.

При этом ввиду того, что сервопоршень соединен с приводной втулкой топливного насоса посредством винтовых шлицев, изменяется угол начала впрыскивания топлива секциями топливного насоса.

Наличие терморегулятора во впускной магистрали, включенного в систему охлаждения двигателя, обеспечивает подачу масла в рабочие полости "А" и "Б" с разным давлением в зависимости от нагрузки двигателя, в связи с чем на сервопоршень действуют различные усилия осевого перемещения. Этим достигается различное перемещение сервопоршня уже в зависимости от нагрузки двигателя (его теплового режима).

Для обеспечения стабильной работы устройства при различной частоте вращения коленчатого вала двигателя во впускной магистрали перед терморегулятором установлен стабилизатор давления, выполненный в виде клапана постоянного давления.

Увеличение или уменьшение сопротивления прокручивания кулачкового вала топливного насоса при нагнетающих ходах насосных секций компенсируется использованием переменных жиклеров дросселя канала разгрузки, чем обеспечивается взаимозаменяемость предлагаемого устройства для различных типоразмеров двигателей.

Наличие новых существенных признаков в предлагаемом устройстве для автоматического регулирования подачи топлива позволяет обеспечить стабильное корректирование угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от параметров рабочего процесса двигателя.

Новые существенные признаки предлагаемого устройства не присущи известным решениям (аналогам и прототипу) той же задачи.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - поставленной цели.

На чертеже, поясняющем сущность предлагаемого изобретения, изображена схема устройства автоматического регулирования подачи топлива.

Устройство содержит сервопоршень 1, на котором на осях 2 размещены центробежные грузы 3, соединенные с золотником 4, нагруженным пружиной 5. Сервопоршень 1 через винтовые шлицы 6 соединен с приводной втулкой 7 вала топливного насоса 8. На наружной поверхности золотника 4 выполнена кольцевая полость "А" и прямые шлицы 9, через которые сервопоршень 1 получает вращение от корпуса гидромуфты 10, на хвостовике которой размещена приводная шестерня 11. Торец сервопоршня 1, торец и цилиндрическая поверхность корпуса гидромуфты 10 образуют рабочую полость "Б" устройства, где размещаются грузы 3. В полости "А" сервопоршня 1 размещается пружина 12, постоянно прижимающая сервопоршень 1 к торцам прямых шлицев 9. Через канал 13 подается масло после клапана постоянного давления, затем после терморегулятора (на чертеже не показаны) в кольцевую полость "А" сервопоршня 1, откуда по сверлениям 14 и 15 поступает к цилиндрическому пояску золотника 4 и к прямым шлицам 9 сервопоршня 1 и корпуса гидромуфты 10. Через зазоры прямых шлицев 9 масло заполняет рабочую полость "Б". Из рабочей полости "Б" масло сливается через регулируемый жиклер 16 в полость, образованную корпусом устройства 17. Золотник 4, в свою очередь, также оснащен регулируемым жиклером 18.

При пуске двигателя и работе на холостом ходу сервопоршень 1 под действием пружины 12 и давления масла, поступающего в полость "А" через канал 13, находится в крайнем правом положении. При этом сервопоршень 1 своим торцем прижат к торцам прямых шлицев 9 и максимально выдвинут относительно приводной втулки 7 вала топливного насоса 8, а так как приводная втулка 7 вала топливного насоса 8 и сервопоршень 1 сопрягаются по винтовым шлицам 6, то вал топливного насоса 8 повернут в сторону уменьшения угла опережения подачи топлива.

По мере роста оборотов коленчатого вала двигателя растут обороты сервопоршня 1, получающего вращения от шестерни 11, вместе с ними растет центробежная сила, действующая на грузы 3. Под действием центробежной силы грузы 3 начинают поворачиваться вокруг осей 2 и упорными плечами перемещать золотник 4, сжимая пружину 5. При перемещении золотник 4 начинает открывать сверления 14 и 15, выполненные в теле сервопоршня 1 и масло поступает в полость прямых шлицев 9, далее по зазорам в шлицах в рабочую полость "Б" сервопоршня 1, создавая в ней определенное давление. Величина давления масла в рабочей полости "Б" определяется терморегулятором, встроенным в систему охлаждения двигателя. Часть масла вытекает по регулируемому жиклеру 16 в полость, образованную корпусом гидромуфты 10 и корпусом устройства 17. Под действием разницы давлений, действующих на торец сервопоршня 1 в полости "Б" и кольцевой пояс в полости "А", сервопоршень 1 перемещается влево, надвигаясь на приводную втулку 7 вала топливного наcoca 8 и поворачивает последний в сторону увеличения угла опережения подачи топлива. Перемещение сервопоршня 1 влево продолжается до тех пор, пока действие давления масла на торец сервопоршня 1 в полости "Б" не уравновесится давлением масла на кольцевой пояс полости "А" и усилием пружины 12.

При максимальных оборотах коленчатого вала двигателя центробежные силы, действующие на грузы, достигают максимального значения. Грузы 3 расходятся полностью и золотник 4 максимально открывает сверление 14 сервопоршня. При этом в полости "Б" возникает максимальное давление, под действием которого сервопоршень 1 перемещается влево до тех пор, пока сила, перемещающая сервопоршень 1 влево, не будет уравновешена усилием пружины 12 и давлением масла на кольцевой пояс сервопоршня 1 в полости "А". Вал топливного насоса 8 при этом повернется на максимальный угол опережения подачи топлива. На боковой поверхности золотника 4 выполнен регулируемый жиклер 18 для обеспечения беспрепятственного перемещения последнего в сервопоршне 1.

Жиклер 18 также выполнен регулируемым для обеспечения разной степени регулирования угла опережения подачи топлива и изменения чувствительности устройства, а также возможности применения устройства для насосов с различным числом плунжеров, т.е. при различной нагрузке на устройство.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования угла опережения подачи топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее установленные на осях центробежные грузы, соединенные с подпружиненным золотником, размещенным в сервопоршне, связанном винтовыми шлицами с валом привода топливного насоса и помещенном во вращающийся корпус гидромуфты, отличающееся тем, что корпус гидромуфты и сервопоршень образуют две полости, заполняемые маслом под давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя и косвенно зависящим от нагрузки двигателя, причем в одной полости располагаются грузы следящего устройства, а в другой - пружина, постоянно отжимающая сервопоршень, полости сообщаются между собой сверлениями, перекрываемыми золотником, а корпус гидромуфты оснащен регулируемым жиклером, обеспечивающим рабочее давление в полости, где размещаются грузы, путем свободного сброса избыточного давления в полость устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1