ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ ТОПЛИВА ТОПЛИВНЫМ НАСОСОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F02D31/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкции электронных регуляторов топливных насосов высокого давления (ТНВД) дизельных двигателей.

Регулятор является одним из основных узлов топливного насоса высокого давления дизеля. Он поддерживает постоянство режима работы дизеля, задаваемого с пульта управления, ограничивает максимальную и минимальную частоту вращения коленчатого вала. Известна конструкция электронного регулятора фирмы Bosch (Горбаченков В.К. и др. Электронные системы управления подачей топлива в дизелях, М. ЦНИИТЭИавтопром, 1989, с.15-21), которая расширяет функции регулятора, а именно позволяет регулировать подачу топлива в зависимости от температуры, давления на входе воздуха в цилиндр, температуры охлаждающей жидкости, дымности отработавших газов и т.д.

Конструкция электронного регулятора включает в себя такие неотъемлемые элементы как исполнительный механизм, датчики перемещения рейки и частоты вращения, задатчик нагрузки, электронный блок, кабельная сеть и другие датчики, необходимые для учета влияния и повышения эффективности работы дизелей (датчики давления атмосферного и наддувочного воздуха, температуры охлаждающей жидкости, воздуха, топлива и т.д.).

Недостатком известной конструкции электронного регулятора является использование достаточно сложного, а следовательно менее надежного и дорогого задатчика нагрузки. В основе его устройства лежит потенциометрический датчик положения педали управления, задающий режим работы. Задатчик размещен в защитном кожухе, в одной из полостей которого находятся две сдублированные возвратные пружины и фрикционный диск, который обеспечивает нормирование моментов прямого и обратного ходов с необходимым гистерезисом для надежного определения хода педали. Для реализации режима форсировки ("кик-даун") в задатчике предусмотрено устройство, создающее повышенное сопротивление повороту незадолго перед концом рабочего хода педали водителя. Такой всплеск момента сопротивления необходим для четкой фиксации включения форсированных режимов. Устройство регулируется с помощью подпружиненных шариков, переходящих при повороте на поверхность меньшего радиуса. В другой полости задатчика размещен потенциометр. Для достижения высокой надежности и долговечности токопроводящая дорожка потенциометра и подвижный контакт тщательно выполняются из качественных материалов.

Известны конструкции рабочих органов (задатчиков нагрузки) управления подачей топлива (Злотник М.И. Иванов Е.И. и др. Трактор Т-130, Учебное пособие для проф.-техн. училищ. М. "Высшая школа", 1973, с.7-8), которые имеют механическую связь рукоятки управления подачей топлива (акселератор) и педали управления подачей топлива (деселератор) с рейкой топливного насоса высокого давления. Наличие одновременно двух органов связано со специфической работой на тракторе, где у тракториста еще множество рычагов и педалей, необходимых для управления трактором и его навесными агрегатами, а также возможной необходимостью постоянной скорости движения трактора, например при пахоте, (на автомобильном двигателе орган управления представляет собой только одну педаль, связанную механически с рейкой топливного насоса). Рукоятка и педаль управления подачей топлива предназначены для изменения частоты вращения двигателя и его остановки. Верхнее положение рукоятки и крайнее заднее положение педали соответствуют максимальной подаче топлива. Нижнее положение рукоятки и крайнее переднее положение педали соответствуют работе дизельного двигателя на минимальных оборотах. При дальнейшем перемещении рукоятки акселератора вниз и установки его на фиксатор полностью выключается подача топлива.

Конструкции органов управления рейкой топливного насоса совсем не вырабатывают электрический сигнал, необходимый для управления электронным регулятором частоты вращения. Кроме того, управление этими органами требует от человека значительных усилий, т.к. приходится преодолевать натяжение двух пружин одной в центробежном регуляторе, а другой возвратной, что ухудшает эргономические показатели.

К конструкции задатчика нагрузки предъявляют требования улучшения эргономических показателей, уменьшающие утомляемость водителя: задатчик должен иметь линейную характеристику, т.е. увеличение подачи топлива должно быть пропорционально ходу педали; должна быть повышена надежность и долговечность. Все это должно способствовать безопасности движения.

Изобретение решает задачу создания электронных регуляторов частоты вращения, у которых орган управления, выполненный в виде задатчика нагрузки, должен быть более простой по устройству, надежнее в работе, с улучшенными эргономическими показателями и показателями безопасности движения.

Это достигается выполнением электронного регулятора частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления, содержащим электронный блок, исполнительный механизм, датчики положения рейки и частоты вращения, задатчик нагрузки, у которого последний выполнен в виде трансформаторного датчика с сердечником, связанным механически с педалью и одновременно рукояткой подачи топлива и имеющим короткозамкнутую обмотку, шириной соответствующей ходу педали или ходу рукоятки, в результате чего в устройстве задатчика отсутствует фрикционный диск, устройство с подпружиненными шариками, трущиеся поверхности токопроводящей дорожки и подвижного контакта.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 представлена конструкция задатчика нагрузки и его связь с органами управления подачей топлива (автомобильный вариант), на фиг.2 то же, вариант с трактором.

Устройство содержит сердечник 2, механически связанный с педалью 3 либо с педалью 3 и одновременно с рукояткой 4 управления подачей топлива и имеющий короткозамкнутую однослойную обмотку 5. Ширина слоя обмотки 5 может быть разной и определяться рабочим диапазоном хода рукоятки 4 (тракторный вариант). Кроме того, задатчик нагрузки имеет две многослойные обмотки катушки: одна короткая измерительная обмотка 6 шириной 5 мм; другая длинная, возбуждающая обмотка 7, шириной в зависимости от хода педали 3 (автомобильный вариант), либо от хода рукоятки 4 (тракторный вариант), а также возвратную пружину 8.

Устройство работает следующим образом.

На возбуждающую обмотку 7 подается напряжение. При нажатии на педаль 3 короткозамкнутый сердечник 2 будет входить в возбуждающую обмотку 7 и в нем будут индуктироваться токи разной величины в зависимости от его положения. Эти токи вызовут разное напряжение на измерительной обмотке 6. С измерительной обмотки 6 задатчика нагрузки 1 сигнал, пропорциональный перемещению сердечника 2, подается на электронную часть регулятора. Крайне заднее положение педали 3 означает максимальную подачу топлива. Обратный ход педали 3 осуществляется под действием возвратной пружины 8.

Тракторный вариант. На возбуждающую обмотку 7 подается напряжение. При перемещении рукоятками (акселератора) 4 снизу вверх либо отжатии педали 3 короткозамкнутый сердечник 2 будет входить в возбуждающую обмотку 7 и в нем будут индуктироваться токи разной величины в зависимости от его положения. Эти токи вызовут разное напряжение на измерительной обмотке 6. С измерительной обмотки 6 задатчика 1 сигнал, пропорциональный перемещению сердечника 2, подается на электронную часть регулятора. Крайнее заднее положение педали 3 означает уменьшение подачи топлива. Крайнее верхнее положение рукоятки (акселератора) и крайнее переднее положение педали (деселератора) 3 означает максимальную подачу топлива.

Как в тракторном, так и в автомобильном вариантах происходит бесконтактный съем сигнала в задатчике нагрузки.

Использование: двигателестроение, конструкции электронных регуляторов топливных насосов высокого давления дизельных двигателей. Сущность изобретения: электронный регулятор содержит задатчик нагрузки 1, у которого сердечник 2 механически связанный с педалью 2 (автомобильный вариант) либо с педалью 3 и рукояткой 4 (тракторный вариант) управления подачей топлива, имеет короткозамкнутую однослойную обмотку 5. Причем ширина слоя обмотки 5 может быть разной и определяется ходом педали 3 (автомобильный вариант), либо ходом рукоятки 4 (тракторный вариант). Кроме того, задатчик нагрузки имеет две многослойные обмотки-катушки: одна - короткая измерительная обмотка 6 шириной 5 мм, а другая - длинная, возбуждающая обмотка 7, шириной, соответствующей ходу сердечника. На возбуждающую обмотку 7 подается синусоидальное напряжение. В зависимости от положения короткозамкнутого сердечника 2 в длинной обмотке 7, в сердечнике 2 будут наводиться токи разной величины, которые вызовут разные напряжения на измерительной обмотке 6. С измерительной обмотки 6 датчика сигнал, пропорциональный перемещению сердечника 2, подается на электронную часть регулятора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электронный регулятор частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления, содержащий электронный блок, исполнительный механизм, датчики положения рейки и частоты вращения, задатчик нагрузки, отличающийся тем, что последний выполнен в виде трансформаторного датчика с сердечником, связанным механически с педалью управления подачей топлива и имеющим короткозамкнутую обмотку шириной, соответствующей ходу педали. 2. Электронный регулятор, содержащий электронный блок, исполнительный механизм, датчик положения рейки и частоты вращения, задатчик нагрузки, отличающийся тем, что последний выполнен в виде трансформаторного датчика с сердечником, связанным механически с педалью и рукояткой (акселератором) управления подачей топлива и имеющим короткозамкнутую обмотку шириной, соответствующей ходу рукоятки (акселератора).