УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 1994 года по МПК F02M59/00 F02M39/02 F02D1/04 

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания, в частности, к устройствам регулировании угла опережения впрыскивания топлива.

Известна муфта опережения впрыскивания топлива, содержащая центробежный чувствительный элемент с грузами и гидроусилитель с сервопоршнем, воздействующим на шлицевую гильзу с внутренними прямыми и косыми шлицами, находящимися в зацеплении, соответственно, с прямыми шлицами хвостовика валика привода и с косыми шлицами хвостовика кулачкового валика топливного насоса (Лышевский А. С. , Мыльнев В. Ф. , Брагинец В. А. Развитие конструкций автоматических муфт и устройств опережения впрыска автотракторных дизелей. М. : ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1975. - 50 с. , С. 29, рис. 12).

Недостатком такой муфты опережения впрыскивания топлива является ее сравнительно невысокая точность регулирования, так как муфта обеспечивает регулирование угла опережения впрыскивания топлива только в зависимости от частоты вращения, и не обеспечивает корректирование угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от нагрузки на дизель (от количества подаваемого топлива), а также от давления и температуры наддувочного воздуха и от вида (вязкости) применяемого топлива. Исследования ряда авторов указывают на целесообразность такого корректирования.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство регулирования угла опережения впрыскивания топлива, содержащее шлицевую гильзу с внутренними прямыми и косыми шлицами и установленные в ней хвостовик валика привода с прямыми шлицами и хвостовик кулачкового валика с косыми шлицами, центробежный чувствительный элемент с грузами и пружиной, гидроусилитель с золотником и сервопоршнем, выполненным с возможностью взаимодействия со шлицевой втулкой, качающийся рычаг, датчик положения рейки топливного насоса с толкателем, кинематически связанным с качающимся рычагом, размещенным с возможностью взаимодействия на пружину грузов.

Недостатком описанного устройства является его сравнительно невысокая точность регулирования, так как оно не обеспечивает корректирования угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от давления и температуры наддувочного воздуха, а также от вида (вязкости) применяемого топлива.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство регулирования угла опережения впрыскивания топлива, содержащее шлицевую гильзу с внутренними прямыми и косыми шлицами и установленные в ней хвостовик валика привода с прямыми шлицами и хвостовик кулачкового валика с косыми шлицами, центробежный чувствительный элемент с грузами и пружиной, гидроусилитель с золотником и сервопоршнем, выполненным с возможностью взаимодействия со шлицевой втулкой, качающийся рычаг, датчик положения рейки топливного насоса с толкателем, кинематически связанным с качающимся рычагом, размещенным с возможностью воздействия на пружину грузов, снабжено корректором угла опережения, включающим чувствительный элемент давления наддувочного воздуха, выполненный в виде размещенной в корпусе мембраны, чувствительный элемент температуры наддувочного воздуха, выполненный в виде герметичного кольцевого сильфона, заполненного легкоиспаряющейся жидкостью и установленного на мембране, и выходной шток корректора, соединенный с сильфоном, чувствительный элемент вязкости топлива, имеющий последовательно расположенные ламинарный дроссель, выполненный в виде кольцевого зазора между сервопоршнем и корпусом сервопоршня, междроссельную полость со сливным каналом, образованную сервопоршнем и золотником, и турбулентный дроссель, выполненный посредством размещенного в сливном канале междроссельной полости выходного участка штока корректора угла опережения.

На фиг. 1 представлено устройство регулирования угла опережения впрыскивания топлива, общий вид; на фиг. 2, 3, 4, 5, 6 - целесообразные законы изменения угла опережения впрыскивания топлива в зависимости, соответственно, от частоты вращения, от нагрузки (подачи топлива), от давления наддувочного воздуха, от температуры наддувочного воздуха, от вязкости топлива.

Устройство регулирования угла опережения впрыскивания топлива содержит шлицевую гильзу 1, центробежный чувствительный элемент 2 с гидроусилителем 3, датчик 4 положения рейки 5 топливного насоса и корректор 6 угла опережения.

Шлицевая гильза 1 имеет внутренние прямые 7 и косые 8 шлицы, которые находятся в зацеплении, соответственно, с прямыми шлицами 9, выполненными на хвостовике 10 валика привода 11, и с косыми шлицами 12, выполненными на хвостовике 13 кулачкового валика 14. Шлицевая гильза 1 подпружинена возвратной пружиной 15.

Центробежный чувствительный элемент 2 выполнен в виде размещенных на траверсе 16 центробежных грузов 17 и имеет привод от шестерни 18, находящейся в зацеплении с шестерней 19 валика привода 11. Грузы 17 подпружинены пружиной 20, имеющей опорную тарелку 21.

Гидроусилитель 3 содержит золотник 22 и сервопоршень 23. Золотник 22 через тягу 24 взаимодействует с грузами 17. Сервопоршень 23 имеет отверстие 25 для подвода топлива и отверстие 26 для отвода топлива, а также полости 27 и 28.

Датчик 4 положения рейки 5 выполнен в виде связанного с рейкой эксцентрика 29, воздействующего через толкатель 30 и качающийся рычаг 31 на тарелку 21 пружины 20.

Корректор 6 угла опережения имеет чувствительный элемент 32 давления наддувочного воздуха, выполненный в виде подпружиненной пружиной 33 мембраны 34, и чувствительный элемент 35 температуры наддувочного воздуха, выполненный в виде герметичного кольцевого сильфона 36, установленного на мембране 34. Сильфон 36 заполнен легкоиспаряющейся жидкостью, например, спиртом. Выходной шток 37 корректора 6 связан с сильфоном 36. Чувствительный элемент 38 вязкости топлива имеет последовательно расположенные ламинарный дроссель 39, выполненный в виде кольцевого зазора между сервопоршнем 23 и корпусом сервопоршня, междроссельную полость 40, образованную сервопоршнем 23 и золотником 22, и турбулентный дроссель 41, выполненный посредством размещенного в сливном канале 42 междроссельной полости выходного участка 43 штока 37 корректора угла опережения. Ламинарный дроссель 39 оканчивается кольцевой проточкой 44, связанной каналом 45 с междроссельной полостью 40.

Устройство регулирования угла опережения впрыскивания топлива (см. фиг. 1) работает следующим образом. Перемещение шлицевой гильзы 1 вправо на увеличение угла опережения впрыскивания приводит к повороту кулачкового валика 14 относительно валика привода 11 за счет шлицевого зацепления внутренних косых шлицев 8 шлицевой гильзы 1 с косыми шлицами 12 хвостовика кулачкового валика. При этом обеспечивается более ранее впрыскивание топлива. Причем, угол опережения впрыскивания топлива целесообразно изменять при изменении частоты вращения коленчатого вала дизеля, нагрузки на дизель, давления и температуры наддувочного воздуха и вида применяемого топлива.

В предложенном устройстве регулирование угла опережения в зависимости от частоты вращения обеспечивается следующим образом. Увеличение частоты вращения приводит к увеличению центробежной силы грузов 17. Грузы 17 расходятся на больший радиус и перемещают золотник 22 вправо, преодолевая сопротивление пружины 20 и силу, действующую на золотник 22 от давления топлива в полости 40. При перемещении золотника 22 вправо уменьшается проходное сечение отверстия 25 для подвода топлива от топливоподкачивающего насоса (не показан). Давление топлива в полости 28 уменьшается при постоянном давлении топлива в полости 27, обеспечиваемым клапаном постоянного давления (не показан). В результате сервопоршень 23 гидроусилителя 3 перемещается вправо, перемещая шлицевую гильзу 1 на увеличение угла опережения впрыскивания топлива.

При уменьшении частоты вращения грузы 17 сходятся на меньший радиус и перемещают золотник 22 влево. Проходное сечение отверстия 25 для подвода топлива увеличивается, что приводит к увеличению давления топлива в полости 28 и сервопоршень перемещается влево. При этом шлицевая гильза 1 под действием пружины 15 перемещается влево на уменьшение угла опережения впрыскивания топлива. Таким образом, формируется зависимость угла опережения от частоты вращения коленчатого вала, представленная на фиг. 2.

Регулирование угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от нагрузки на дизель (подачи топлива) обеспечивается в предлагаемом устройстве следующим образом. Перемещение рейки 5 (см. фиг. 1) вправо на уменьшение подачи топлива приводит к повороту эксцентрика 29 по часовой стрелке, к перемещению толкателя 30 вправо, к повороту качающегося рычага 31, к перемещению опорной тарелки 21 вправо и к уменьшению деформации пружины 20. В результате грузы 17 расходятся на больший радиус, перемещая золотник 22 вправо. При этом сервопоршень 23 перемещает шлицевую гильзу 1 вправо на увеличение угла опережения впрыскивания топлива. Таким образом, формируется зависимость угла опережения от нагрузки на дизель (подачи топлива), представленная на фиг. 3.

В предлагаемом устройстве регулирование угла опережения в зависимости от давления наддувочного воздуха осуществляется следующим образом. Увеличение давления наддувочного воздуха приводит к увеличению силы, действующей на мембрану 34 (см. фиг. 1). Мембрана 34 прогибается, деформируя пружину 33 и перемещая выходной шток 37 корректора влево. В результате уменьшается площадь дросселя 41 и давление топлива в полости 40 увеличивается. Грузы 17 сходятся на меньший радиус, перемещая золотник 22 влево. При этом сервопоршень 23 перемещает шлицевую гильзу 1 влево на уменьшение угла опережения впрыскивания топлива. Таким образом, формируется зависимость угла опережения от давления наддувочного воздуха, представленная на фиг. 4.

Регулирование угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от температуры наддувочного воздуха обеспечивается в предлагаемом устройстве следующим образом. Уменьшение температуры наддувочного воздуха приводит к уменьшению объема спирта в сильфоне 36 (см. фиг. 1). Сильфон 36 сжимается и перемещает выходной шток 37 корректора влево. В результате уменьшается площадь дросселя 41 и давление топлива в полости 40 увеличивается. Грузы 17 сходятся на меньший радиус, перемещая золотник 22 влево. При этом сервопоршень 23 перемещает шлицевую гильзу 1 влево на уменьшение угла опережения впрыскивания топлива. Таким образом, формируется зависимость угла опережения от температуры наддувочного воздуха, представленная на фиг. 5.

В предлагаемом устройстве регулирование угла опережения в зависимости от вязкости применяемого топлива осуществляется следующим образом. Топливо поступает в полость 27 (см. фиг. 1) гидроусилителя 3 под постоянным давлением. Часть топлива протекает через отверстия 25, 26 и полость 28, обеспечивая гидроусиление сигнала перемещения золотника 22. Другая часть топлива протекает последовательно через ламинарный дроссель 39, кольцевую проточку 44, канал 45, междроссельную полость 40 и турбулентный дроссель 41. При этом давление топлива в междроссельной полости 40 зависит от вязкости топлива. При уменьшении вязкости применяемого топлива увеличивается давление топлива в полости 40. Грузы 17 сходятся на меньший радиус, перемещая золотник 22 влево. В результате сервопоршень 23 перемещает шлицевую гильзу 1 влево на уменьшение угла опережения впрыскивания топлива. Таким образом, формируется зависимость угла опережения от вязкости топлива, представленная на фиг. 6.

Из рассмотрения работы предлагаемого устройства регулирования угла опережения впрыскивания топлива следует, что использование этого устройства позволяет по сравнению с прототипом повысить точность регулирования за счет введения корректирования угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от давления и температуры наддувочного воздуха и вязкости применяемого топлива. Корректирование угла опережения в зависимости от давления наддувочного воздуха позволяет уменьшить эксплуатационный расход топлива на 2-3% . Корректирование угла опережения в зависимости от температуры наддувочного воздуха и от вязкости применяемого топлива позволяет уменьшить жесткость и максимальное давление сгорания при работе на облегченных топливах и при низкой температуре наддувочного воздуха и, тем самым, повысить ресурс дизеля на 8-10 % .

(56) Заявка ФРГ N 2807737, кл. F 02 D 1/04, 1979.

Использование: автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания, в частности устройства регулирования угла опережения впрыскивания топлива. Сущность изобретения: муфта опережения содержит шлицевую гильзу 1 с внутренними прямыми и косыми шлицами 7, 8, находящимися в зацеплении, соответственно, с прямыми шлицами 9 хвостовика 10 валика привода и с косыми шлицами 12 хвостовика 13 кулачкового валика, центробежный чувствительный элемент 2 с грузами 17, подпружиненными пружиной 20, и с гидроусилителем 3, сервопоршень которого воздействуют на шлицевую гильзу 1, датчик 4 положения рейки 5 с эксцентриком 29, воздействующим через толкатель 30, и качающийся рычаг 31 на тарелку 21 пружины 20, и корректор 6 угла опережения. Особенность предложенной муфты является введение корректирования впрыскивания топлива в зависимости от давления и температуры наддувочного воздуха, а также от вязкости топлива с помощью чувствительных элементов 32, 35, 38. 6 ил.

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА, содержащее шлицевую гильзу с внутренними прямыми и косыми шлицами и установленные в ней хвостовик валика привода с прямыми шлицами и хвостовик кулачкового валика с косыми шлицами, центробежный чувствительный элемент с грузами и пружиной, гидроусилитель с золотником и сервопоршнем, выполненным с возможностью взаимодействия со шлицевой гильзой, качающийся рычаг, датчик положения рейки топливного насоса с толкателем, взаимодействующим с качающимся рычагом, воздействующим на пружину грузов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, устройство снабжено корректором угла опережения, включающим чувствительный элемент давления наддувочного воздуха, выполненный в виде размещенной в корпусе мембраны, чувствительный элемент температуры наддувочного воздуха, выполненный в виде герметичного кольцевого сильфона, заполненного легкоиспаряющейся жидкостью и установленного на мембране, и выходной шток корректора, соединенный с сильфоном, чувствительный элемент вязкости топлива, имеющий последовательно расположенные ламинарный дроссель, выполненный в виде кольцевого зазора между сервопоршнем и корпусом сервопоршня, междроссельную полость со сливным каналом, образованную сервопоршнем и золотником, и турбулентный дроссель, выполненный посредством размещенного в сливном канале междроссельной полости выходного участка штока корректора угла опережения.