УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОПЛИВОПОДАЧИ ДИЗЕЛЯ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ Российский патент 1997 года по МПК F02D17/02 

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к топливовпрыскивающей аппаратуре, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуре дизелей с отключаемыми цилиндрами.

Применяемость дизеля с отключаемыми цилиндрами рациональна на транспортных машинах и других установках, где превалируют режимы работы дизеля на малых нагрузках с переходом на холостой ход (например на маневровых тепловозах), где перераспределяется нагрузка на работающие цилиндры, улучшается их температурное состояние, эффективность работы, снижается расход топлива.

Известно устройство для регулирования топливоподачи дизеля, обеспечивающее отключение части его цилиндров на режимах малых нагрузок и холостого хода за счет конструкции кромок плунжеров топливного насоса высокого давления (ТНВД), имеющего отключаемые и неотключаемые секции [1]
Недостатком данного устройства является невозможность переключения отключаемых цилиндров в режим неотключаемых и наоборот, что приводит к переохлаждению отключаемых цилиндров, к ускорению их износа в сравнении с неотключенными цилиндрами и в конечном счете к снижению долговечности дизеля.

Известно устройство для регулирования топливоподачи дизеля, обеспечивающее отключение его цилиндров за счет установки золотникового устройства между топливным насосом и форсунками [2, 3, 4] Количество отключаемых цилиндров в данном случае может изменяться в зависимости от осевого хода золотника. Однако порядок отключения цилиндров в этом устройстве не может быть изменен, таким образом большую часть времени работы при малых нагрузках и холостом ходе отключаются одни и те же цилиндры.

Известно также устройство [5] отключения топливоподачи за счет встроенных в топливную магистраль, соединяющую топливный насос с форсунками, электромагнитных клапанов, индивидуальных для каждого цилиндра и воздействующих на отключение, включение топливоподачи. Однако это устройство значительно усложняет систему топливоподачи дизеля.

Целью изобретения является управление топливоподачей для периодического попеременного отключения ряда цилиндров на режимах малых нагрузок и холостого хода дизеля, равномерного сочетания работы цилиндров с нагрузкой и без подачи топлива для повышения долговечности дизеля при улучшении топливной экономичности.

Цель достигается на дизеле с топливным насосом, имеющим ряд отключаемых секций с откорректированной кромкой плунжера, при помощи золотникового устройства, расположенного между топливным насосом и форсунками, имеющим стержень с поперечными отверстиями и пазами, выполненными под углом к оси стержня, перемещение которого в осевом направлении в зависимости от сочетания отверстий и пазов в стержне с отверстиями в корпусе золотника изменяет направление топливоподачи к отключаемым и неотключаемым цилиндрам дизеля.

При этом в муфте привода топливного насоса предусмотрено применение храпового устройства, позволяющего изменить угловое расположение кулачкового вала топливного насоса относительно коленчатого вала, обеспечивающего впрыск топлива в конце такта сжатия в сочетании с положением золотника.

На фиг. 1 изображены конструкторские элементы золотникового устройства и их взаимодействия; на фиг. 2 схема топливоподачи от секций топливного насоса к цилиндрам с учетом изменения их взаимодействия при помощи золотникового устройства; на фиг. 3 конструкции муфты привода топливного насоса с храповым соединением для изменения углового расположения кулачкового вала ТНВД относительно коленчатого вала; на фиг. 4 развертка рабочей поверхности храпового соединения муфты привода топливного насоса.

Предлагаемое устройство для регулирования топливоподачи показано на примере его исполнения для восьмицилиндрового V-образного дизеля, с порядком работы 1-5-4-2-6-3-7-8 и порядком работы топливного насоса 1-8-6-5-4-2-7-3.

Устройство для регулирования топливоподачи содержит топливный насос высокого давления (ТНВД) 14 (фиг. 3), секции которого связаны трубопроводами 2 (фиг. 1) со штуцерами 3 подвода топлива к золотнику 4. Аналогично отводящие штуцеры 3, установленные на корпусе 1 золотникового устройства, связаны трубопроводами с топливными форсунками соответствующих цилиндров дизеля, причем трубопроводы сгруппированы таким образом, чтобы отключаемые секции ТНВД были подключены к одному ряду цилиндров, а неотключаемые к другому ряду (фиг. 2) с попеременным изменением подключения при помощи золотникового устройства.

Схема соединения секций топливного насоса (ТНВД) с цилиндрами (форсунками) показана на фиг. 2 с учетом порядка работы цилиндров и секций топливного насоса. При отключении ряда цилиндров 1, 2, 3, 4 или 5, 6, 7, 8 отключается подача топлива секциями 1, 2, 5, 6 за счет переключения золотника соответственно из позиции 1 (фиг. 1) (отключение 1, 2, 3, 4 цилиндра) в позицию 2 (отключение 5, 6, 7, 8 цилиндров).

При этом одновременно изменяется угловое расположение кулачкового вала топливного насоса относительно коленчатого вала поворотом кулачкового вала топливного насоса в обратном направлении рабочему вращению на 180 ^o и фиксируется храповым механизмом, смонтированным в муфте фиг. 3.

Золотниковый узел состоит из прецезионной пары, корпуса 1 (фиг. 1) и стержня золотника 4. На золотнике имеются пазы 5, расположенные крестообразно диаметрально-противоположно, и отверстия 6, перпендикулярно расположенные друг к другу.

Взаимное расположение пазов и отверстий золотника показано на фиг. 1 и ее позициях 1 и 2 для 6 и 7 секций топливного насоса (6с, 7с) и 1 и 6 цилиндрами (1ц и 6ц) восьмицилиндрового дизеля. В позиции 1 шестая секция связана с первым цилиндром, а седьмая секция с 6 цилиндром, в позиции 2 шестая секция с 6 цилиндром, седьмая с 1 цилиндром. Аналогичные соединения секций и цилиндров в указанных позициях выполняются по схеме, показанной на фиг. 2.

Перемещение золотника осевое (от сечения А-А до Б-Б) путем воздействия на него электромагнитным толкателем с фиксированными двумя положениями для всех цилиндров. Золотник может выполняться из двух секций, связанных между собой для сокращения его длины сопряжения с корпусом и исключения заеданий.

Золотниковый узел обеспечивает изменение направления подачи топлива от неотключаемых секций насоса или отключаемых за счет соответствующей кромки плунжера (при режимах холостого хода и малых нагрузках) к ряду цилиндров, постоянно работающих на всех режимах, или к ряду цилиндров, отключаемых на режимах малых нагрузок и холостого хода, при перемещении золотника (стержня) в одну из позиций 1 и 2 (фиг. 1). При этом топливо проходит либо по наклонным канавкам (поз. 1), либо по поперечным отверстиям в золотнике (поз. 2) для всех цилиндров через соответствующие отверстия в корпусе 1, штуцеры 3, трубопроводы 2.

Переключение золотникового узла выполняется периодически попеременно на неработающем дизеле одновременно с переключением храпового устройства в муфте привода топливного насоса фиг. 3.

Муфта привода ТНВД показана на фиг. 3.

Муфта с храповым устройством вмонтирована в маховик 10, установленный на конусе кулачкового вала топливного насоса 14. В состав муфты входит диск 8 с запрессованными в него ведущими пальцами 12. К диску 8 резьбовым соединением на концах пальцев 12 крепится известная дисковая упругая муфта 7, соединяющая муфту ТНВД с механизмом привода ТНВД дизеля. На противоположных концах пальцев 12 установлена подвижная полумуфта 11, на торцах которой имеются два шипа с винтовой поверхностью (фиг. 4). Соответствующие сопрягаемые шипы имеются на диске 9, закрепленном на торце маховика 10 четырьмя болтами. Винтовые поверхности полумуфты 11 и диска 9 поджимаются пружиной 13 и образуют храповый механизм. Полость храпового механизма заполняется загущенным маслом и уплотняется резиновым кольцом, установленным в канавке диска 9.

При передаче вращения в рабочем направлении валу топливного насоса от механизма привода через упругую муфту 7, диск 8, пальцы 12 полумуфта 11 выступами, показанными на фиг. 4, упирается в соответствующие выступы диска 9 и передает крутящий момент через маховик к топливному насосу.

Для изменения углового расположения кулачкового вала топливного насоса он проворачивается на 180 ^o в противоположном направлении к рабочему вращению путем воздействия на него со стороны регулятора через шестерню привода. При этом винтовая поверхность диска 9 скользит по поверхности полумуфты 11 (удерживаемой от проворота дизелем), полумуфта 11 перемещается в сторону насоса, сжимая пружину 13 до выхода на соответствующие выступы храпового устройства. После этого полумуфта под действием пружины соскакивает с винтовой поверхности и замыкается храповик в положении углового перемещения кулачкового вала на 180 ^o, что совершается одновременно с перемещением золотника и необходимо для соблюдения порядка работы секций насоса и цилиндров с учетом правильной топливоподачи в цилиндры дизеля.

Изменение углового расположения кулачкового вала топливного насоса относительно коленчатого вала дизеля возможно также путем проворота коленчатого вала на 360 ^o в обратном направлении рабочему вращению.

Использование: двигателестроение, а именно топливовпрыскивающая аппаратура дизелей с отключаемыми цилиндрами. Сущность изобретения: устройство для регулирования топливоподачи дизеля, имеющего топливный насос, часть секций которого отключает топливоподачу в ряд цилиндров дизеля на режимах малых нагрузок и холостого хода, предусматривает золотниковое устройство, позволяющее изменять направление топливоподачи отключаемых секций к цилиндрам дизеля с периодическим попеременным их отключением на указанных режимах работы. Изменение направления топливоподачи в золотниковом устройстве, установленном между топливным насосом и форсунками, выполняется осевым перемещением стержня 4, на котором имеются поперечные отверстия и пазы 6 под углом к оси стержня, соединяющие через отверстия в корпусе золотника и трубопроводы секции насоса с форсунками соответствующих цилиндров в зависимости одной из двух позиций осевого расположения золотника. Устройство предусматривает также применение в приводе топливного насоса муфты с храповым устройством для изменения углового расположения кулачкового вала топливного насоса на 180^o относительно коленчатого вала, что обеспечивает своевременный впрыск топлива в цилиндры дизеля в конце такта сжатия в зависимости от положения золотника. 4 ил.

Устройство для регулирования топливоподачи дизеля с отключаемыми цилиндрами, содержащее топливный насос, соединенный через приводной механизм с коленчатым валом дизеля, причем топливный насос выполнен с отключаемыми и неотключаемыми секциями, сообщенными с двумя рядами цилиндров, отличающееся тем, что устройство снабжено двухпозиционным золотниковым устройством, расположенным между топливным насосом и форсунками дизеля, золотниковое устройство выполнено в виде стержня, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения, в корпусе выполнены подводящие отверстия, сообщенные с секциями топливного насоса, и отводящие отверстия, сообщенные с форсунками цилиндров дизеля, на стержне выполнены для каждого цилиндра одного ряда цилиндров и для каждого цилиндра второго ряда цилиндров, одной отключаемой секции и одной неотключаемой секции два диаметрально расположенных наклонных паза и два сквозных поперечных канала, наклонные пазы выполнены с возможностью сообщения одного цилиндра первого ряда с неотключаемой секцией, одного цилиндра второго ряда с отключаемой секцией, при положении золотникового устройства в первой позиции, поперечные каналы выполнены с возможностью сообщения того же цилиндра первого ряда с отключаемой секцией, того же цилиндра второго ряда с неотключаемой секцией, при положении золотникового устройства во второй позиции, причем приводной механизм топливного насоса соединен с валом топливного насоса через упругую муфту и диск с выступами и пальцами, на последних установлена подвижная полумуфта с ответными выступами и с возможностью перемещения ее вдоль оси топливного насоса, диск, жестко связанный с валом топливного насоса, на выступах диска и полумуфты выполнены взаимно сопрягаемые винтовые поверхности с возможностью обеспечения взаимного окружного периодического перемещения диска и полумуфты в направлении, обратном рабочему вращению и с возможностью фиксации через 180^o, а упругая муфта закреплена на приводном механизме и диске.