УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МОМЕНТОМ ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02D1/16 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к способам управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля.

Известные способы электронного управления моментом впрыскивания топлива в цилиндры дизелей, оснащенных топливными насосами высокого давления, с помощью муфт опережения впрыскивания [1, 2, 3] основываются на идентификации действительного углового положения ведущей полумуфты, кинематически связанной с коленчатым валом дизеля, и ведомой полумуфты, связанной с кулачковым валом топливного насоса, сравнении его с помощью электронного блока управления с теоретически необходимым для данного скоростного и нагрузочного режимов дизеля, контролируемых с помощью датчиков частоты вращения и нагрузки или косвенных ее признаков, положением, записанном в постоянном запоминающем устройстве, и изменении углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты с помощью электрического, механического, гидравлического или пневматического электроуправляемого от электронного блока управления устройства, осуществляющего перестановочное усилие за счет автономной или общей гидравлической, пневматической и другой системы дизеля или транспортного средства.

Недостатком упомянутого способа электронного управления является то, что для его осуществления необходим сложный электроуправляемый исполнительный механизм, содержащий автономную или соединенную с общей гидравлическую, пневматическую или механическую систему привода исполнительного механизма, причем сложность конструкции приводит не только к неудобным для общей компоновки габаритам и большому наименованию оригинальных, в том числе прецизионных, деталей, но и снижает надежность (долговечность, безотказность, сохраняемость).

С другой стороны, известны устройства управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля, оснащенного топливным насосом высокого давления и муфтой опережения впрыскивания, состоящей из ведущей полумуфты, кинематически связанной с коленчатым валом дизеля, ведомой полумуфты, установленной с возможностью взаимодействия с ведущей полумуфтой и связанной с кулачковым валом топливного насоса, содержащие электроуправляемый электрический, гидравлический, пневматический или механический исполнительный механизм, установленный с возможностью воздействия на ведомую полумуфту, электронный блок управления, соединенный с датчиками частоты вращения дизеля, нагрузки или косвенных ее признаков, относительного положения ведущей и ведомой полумуфт и с электроуправляемым исполнительным механизмом [4].

Недостатком упомянутого устройства управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля является неизбежно сложная конструкция электроуправляемого исполнительного механизма.

Таким образом, недостатки и способа управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля и устройства для его осуществления совпадают.

Можно изменить устройство для поворота ведомой полумуфты относительно ведущей, устранив исполнительный механизм из привода топливного насоса, изменяя при этом принцип управления.

Техническое исполнение заявляемого устройства управления моментом впрыскивания наиболее близко к устройству по патенту 2932672 (ФРГ) [4]. Устройство состоит из муфты опережения впрыскивания, содержащей ведущую полумуфту, кинематически связанную с коленчатым валом и ведомую полумуфту, соединенную с кулачковым валом топливного насоса, причем обе полумуфты соединены между собой упругой связью; электроуправляемого гидравлического исполнительного механизма с автономной системой гидропривода, установленного с возможностью взаимодействия с обеими полумуфтами; электронного блока управления, имеющего электрическую связь с электроуправляемым гидравлическим исполнительным механизмом, и датчиков частоты вращения дизеля, положения рейки топливного насоса высокого давления относительного положения ведущей и ведомой полумуфт, электрически связанных с электронным блоком управления.

Недостатком описанного устройства является оснащение его электроуправляемым гидравлическим исполнительным механизмом с автономной гидравлической системой, имеющим сложную конструкцию, неудобные габариты и ненадежную гидравлическую связь между стационарными и вращающимися частями гидросистемы.

Целью изобретения устройства управления является упрощение его конструкции за счет ликвидации электроуправляемого гидравлического исполнительного механизма из привода топливного насоса высокого давления.

Суть изобретения состоит в том, что известное устройство управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля, содержащее топливный насос высокого давления, муфту опережения впрыскивания, состоящую из ведущей полумуфты, кинематически связанной с коленчатым валом дизеля, ведомой полумуфты, упруго соединенной с ведущей полумуфтой и связанной с кулачковым валом топливного насоса высокого давления, электронный блок управления, датчики частоты вращения дизеля, взаимного положения полумуфт, нагрузки, имеющие электрическую связь с электронным блоком управления, дополнительно оснащено электроуправляемым агрегатом отбора мощности, имеющим кинематическую связь с ведомой полумуфтой муфты опережения впрыскивания и электрически связанным с электронным блоком управления.

В качестве электроуправляемого агрегата отбора мощности может использоваться один из агрегатов дизеля, совершающих полезную работу.

Электроуправляемый агрегат отбора мощности может быть кинематически связан с кулачковым валом топливного насоса.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства управления моментом впрыскивания топлива с другими аналогичными устройствами позволяет сделать вывод о том, что в электронных системах управления моментом впрыскивания топлива дизелей, оснащенных топливными насосами, приводимыми через электроуправляемые муфты опережения впрыскивания не применялось устройств, не имеющих исполнительных механизмов, установленных с возможностью воздействия на ведомую полумуфту.

Целью изобретения способа управления моментом впрыскивания является упрощение устройства управления.

Суть изобретения способа управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля, оснащенного топливным насосом высокого давления с муфтой опережения впрыскивания, состоящей из ведущей полумуфты и ведомой полумуфты, упруго соединенной с ведущей полумуфтой, датчиками частоты вращения дизеля, относительного положения полумуфт муфты опережения впрыскивания и нагрузки, соединенными с электронным блоком управления, заключающийся в идентификации углового положения ведущей и ведомой полумуфт, сравнении его с помощью электронного блока управления с теоретически необходимым для данного скоростного и нагрузочного режимов дизеля, контролируемых с помощью датчиков частоты вращения и нагрузки положением, записанном в постоянном запоминающем устройстве электронного блока управления, и изменении углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты по команде электронного блока, состоит в том, что изменение углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты осуществляется по команде электронного блока управления косвенно путем изменения нагрузки на электроуправляемом агрегате отбора мощности, что приводит к изменению нагрузочного усилия на упругой связи между ведомой и ведущей полумуфтами и регламентированному изменению угла разворота между ведущей и ведомой полумуфтами.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с другими способами управления моментом впрыскивания топлива позволяет сделать вывод о том, что не применялась идея регулирования момента впрыскивания топлива в дизеле за счет регламентированного отбора мощности через муфту опережения впрыскивания.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа управления моментом впрыскивания; на фиг.2 - муфта опережения впрыскивания, на фиг.3 - вариант присоединения агрегата отбора мощности.

Устройство для управления моментом впрыскивания содержит следующие основные элементы: электронный блок управления 1, соединенный с датчиками частоты вращения 2 дизеля, положения 3 ведущей полумуфты, положения 4 ведомой полумуфты, положения 5 рейки топливного насоса высокого давления 6; муфту опережения впрыскивания, состоящую из ведущей полумуфты 7, кинематически связанной с коленчатым валом, и ведомой полумуфты 8, упруго соединенной с полумуфтой 7 и неподвижно посаженной на ведомый вал 9, жестко соединенный с кулачковым валом топливного насоса высокого давления 6; электроуправляемый агрегат отбора мощности 10 связан с кулачковым валом топливного насоса высокого давления 6 через шестеренчатую пару 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Привод топливного насоса высокого давления 6 осуществляется от коленчатого вала дизеля через муфту опережения впрыскивания и ведомый вал 9, а агрегата отбора мощности 10 от ведомого вала 9 через шестеренчатую пару 7 и 8. Момент сопротивления агрегата отбора мощности 10 может быть управляемой величиной. Электронный блок управления 1 обеспечивает изменение величины отбора мощности с агрегата 10 в зависимости от режима работы дизеля, определяемого с помощью сигналов с датчиков частоты вращения 2 дизеля и положения 5 рейки топливного насоса 6, и требуемого угла опережения впрыскивания, соответствующего углу разворота полумуфт 7 и 8 относительно друг друга и контролируемого датчиками положения 3 и 4.

Таким образом, управление моментом впрыскивания топлива осуществляется вследствие изменения нагрузки на ведомой полумуфте 8 путем регулировки с помощью электронного блока управления 1 нагрузки, потребляемой агрегатом 10.

Для увеличения времени опережения впрыскивания электронный блок управления 1 уменьшает отбор мощности через агрегат 10, а для уменьшения времени опережения впрыскивания увеличивает отбор мощности. Отбираемая мощность может трансформироваться в полезную работу и использоваться дизелем или транспортным средством.

Компенсация влияния колебаний нагрузки в топливном насосе высокого давления 6 на изменение угла разворота между полумуфтами 7 и 8 осуществляется наличием обратной связи через датчики 3, 4 и 5.

Для осуществления предлагаемого способа управления моментом впрыскивания топлива могут использоваться другие кинематические схемы устройства. Например, по одной из них (фиг.3) агрегат 10 может быть связан с кулачковым валом топливного насоса 6, а по другой агрегат 10 может быть жестко связан с ведомым валом 9, а топливный насос высокого давления 6 кинематически.

В качестве агрегата отбора мощности 10 могут использоваться электрогенератор, электроуправляемые масляный или водяной насос или пневмокомпрессор.

Эффект от применения изобретения ожидается в простоте реализации указанного способа, т.к. из конструкции устройства упразднена гидравлическая система привода совместно с неудобной и ненадежной схемой подачи рабочей жидкости из стационарных условий во вращающуюся муфту. Внедрение простого и надежного устройства и способа управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля в зависимости не только от частоты вращения, но и от нагрузки, позволяет уменьшить содержание вредных выбросов в отработавших газах при уменьшении путевого расхода топлива.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. 3524226 (ФРГ) Elektonisch gesteuerter Stellantrieb zur Regelund der Winkelverstellung zweier gleichachsiger, sich drehender Wellen zueinander, insbesondere als Spritzversteller an Reiheneinspritzpumpen von Verbennungsmotoren / M. Montuschi, M. Ferrazzi, M. Bilei. - Turin/Torino, IT. - 16.1.86.

2. The Nippon Denso in-line injection pumps with electronic control for the clean diesel engines. SAE Tech. Pap., 1987, 870436, p.65-77.

3. А. с. 1379487 СССР. Муфта автоматического изменения угла опережения впрыска топлива / В.В. Курманов, В.Р. Лаптев, С.Б. Усков, Г.А. Азатьян, В.В. Еремеев. // Бюллетень изобретений. - 1988. - 9.

4. Заявка ФРГ 2932672, м. кл. F 02 D 1/16, 1981 г. Заявитель: фирма Daimler Benz.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре дизельных двигателей. Изобретение позволяет упростить конструкцию за счет ликвидации электроуправляемого гидравлического исполнительного механизма из привода топливного насоса высокого давления. Устройство содержит топливный насос высокого давления, муфту опережения впрыскивания, состоящую из ведущей полумуфты и ведомой полумуфты, электронный блок управления, датчики частоты вращения дизеля, взаимного положения полумуфт, нагрузки, имеющие электрическую связь с электронным блоком управления. Устройство дополнительно оснащено электроуправляемым агрегатом отбора мощности, имеющим кинематическую связь с ведомой полумуфтой муфты опережения впрыскивания и электрически связанным с электронным блоком управления. Способ заключается в идентификации углового положения ведущей и ведомой полумуфт, сравнении его с помощью электронного блока управления с теоретически необходимым для данного скоростного и нагрузочного режимов дизеля, контролируемых с помощью датчиков частоты вращения и нагрузки положением, записанном в постоянном запоминающем устройстве электронного блока управления, и изменении углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты по команде электронного блока, отличающийся тем, что изменение углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты осуществляется по команде электронного блока управления косвенно путем изменения нагрузки на электроуправляемом агрегате отбора мощности, что приводит к изменению нагрузочного усилия на упругой связи между ведомой и ведущей полумуфтами и регламентированному изменению угла разворота между ведущей и ведомой полумуфтами. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля, содержащее топливный насос высокого давления, муфту опережения впрыскивания, состоящую из ведущей полумуфты, кинематически связанной с коленчатым валом дизеля, ведомой полумуфты, упруго соединенной с ведущей полумуфтой и связанной с кулачковым валом топливного насоса высокого давления, электронный блок управления, датчики частоты вращения дизеля, взаимного положения полумуфт, нагрузки, имеющие электрическую связь с электронным блоком управления, отличающееся тем, что устройство управления моментом впрыскивания топлива дополнительно оснащено электроуправляемым агрегатом отбора мощности, имеющим кинематическую связь с ведомой полумуфтой муфты опережения впрыскивания и электрически связанным с электронным блоком управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве электроуправляемого агрегата отбора мощности используется один из агрегатов дизеля, совершающих полезную работу. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроуправляемый агрегат отбора мощности кинематически связан с кулачковым валом топливного насоса. 4. Способ управления моментом впрыскивания топлива транспортного дизеля, оснащенного топливным насосом высокого давления с муфтой опережения впрыскивания, состоящей из ведущей полумуфты и ведомой полумуфты, упруго соединенной с ведущей полумуфтой, датчиками частоты вращения дизеля, относительного положения полумуфт муфты опережения впрыскивания и нагрузки, соединенными с электронным блоком управления, заключающийся в идентификации углового положения ведущей и ведомой полумуфт, сравнении его с помощью электронного блока управления с теоретически необходимым для данного скоростного и нагрузочного режимов дизеля, контролируемых с помощью датчиков частоты вращения и нагрузки положением, записанном в постоянном запоминающем устройстве электронного блока управления, и изменении углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты по команде электронного блока, отличающийся тем, что изменение углового положения ведомой полумуфты относительно ведущей полумуфты осуществляется по команде электронного блока управления косвенно путем изменения нагрузки на электроуправляемом агрегате отбора мощности, что приводит к изменению нагрузочного усилия на упругой связи между ведомой и ведущей полумуфтами и регламентированному изменению угла разворота между ведущей и ведомой полумуфтами.