ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МУФТА РЕГУЛИРОВАНИЯ МОМЕНТА НАЧАЛА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 2004 года по МПК F02M59/20 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к устройствам для автоматического изменения момента начала впрыскивания топлива в цилиндры транспортного дизеля.

Известны электронно-управляемые муфты для автоматического изменения момента начала впрыскивания топлива в зависимости от режимных параметров дизеля и параметров окружающей среды [1-3], применяемые в совокупности с моноблочными топливными насосами высокого давления (ТНВД) на транспортных дизелях. Наиболее простой из известных конструкций таких муфт является [1], оснащенная в качестве привода линейным позиционным электромагнитом. В основе исполнительного механизма данной конструкции и ряда других, например, с гидроприводом [2] используется ведущая полумуфта с прямыми шлицами, кинематически соединенная с коленчатым валом дизеля, ведомая полумуфта с косыми шлицами, жестко соединенная с кулачковым валом топливного насоса высокого давления и подвижная в осевом направлении втулка с прямыми и косыми шлицами, связанная с ведущей полумуфтой через прямые, а с ведомой через косые шлицы.

Однако муфты регулирования момента начала впрыскивания топлива, в которых использовано в качестве приводного механизма гидравлическое устройство, не имеют простых и надежных способов передачи рабочей жидкости под давлением во вращающуюся систему валопроводов.

Электронно-механические муфты регулирования момента начала впрыскивания с линейным позиционным электромагнитом не имеют упомянутых недостатков, однако конструирование их не представляется возможным, т.к. для обеспечения необходимых рабочих усилий требуются настолько большие габаритные размеры электромагнита, что установка его вблизи валопровода практически невозможна.

Кроме того, известны электронно-механические муфты регулирования момента начала впрыскивания топлива с упомянутым выше шлицевым исполнительным механизмом, где в качестве привода используется электродвигатель постоянного тока [3] (прототип).

Недостатками данной конструкции являются неудачная компоновка, в которой электродвигатель и понижающий редуктор расположены обособленно от исполнительного механизма, и недостаточная точность установки углового положения кулачкового вала ТНВД относительно коленчатого вала дизеля вследствие весьма длинной кинематической цепи от электродвигателя до исполнительного механизма.

Таким образом, взятая за прототип электронно-механическая муфта регулирования момента начала впрыскивания топлива имеет корпус, кинематически соединенную с коленчатым валом дизеля ведущую полумуфту с прямыми шлицами, жестко связанную с кулачковым валом топливного насоса высокого давления ведомую полумуфту с косыми шлицами и установленную с возможностью осевого перемещения подпружиненную втулку, связанную с ведущей и ведомой полумуфтами соответственно через прямые и косые шлицы, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с понижающим редуктором и электрически связанный с электронным блоком управления.

Однако чересчур длинная кинематическая цепь, соединяющая электродвигатель постоянного тока с исполнительным шлицевым механизмом, уменьшает точность позиционирования одной полумуфты относительно другой в условиях быстропеременной и ударной нагрузки валопровода и увеличивает габаритные размеры компоновки электронно-механической муфты.

Предлагаемая электронно-механическая муфта дополнительно снабжена датчиком положения коленчатого вала дизеля, установленным в корпусе над колесом-отметчиком, жестко связанным с ведущей полумуфтой, датчиком положения кулачкового вала топливного насоса высокого давления, установленным в корпусе над вторым колесом-отметчиком, жестко посаженным на кулачковый вал топливного насоса высокого давления, причем понижающий редуктор выполнен в виде червячной передачи, червячное колесо которого установлено коаксиально с кулачковым валом топливного насоса высокого давления и жестко связано с двумя торцовыми глобоидальными кулачками, находящимися в постоянном контакте с двумя роликами, шарнирно закрепленными в вильчатом рычаге, поворотно установленном в корпусе, подпружиненными через втулку и упорный подшипник.

Кроме того, в качестве электродвигателя постоянного тока может быть использован вентильный электродвигатель.

В этом заключаются существенные отличия изобретения от прототипа.

Кинематическая схема электронно-механической муфты регулирования момента начала впрыскивания топлива изображена на фиг.1, схема соединения электродвигателя с червяком и с электронным блоком управления - на фиг.2, установка датчиков - на фиг.3 и 4.

Электронно-механическая муфта состоит из следующих основных элементов: корпуса 1 (фиг.1), в котором на подшипнике 2 установлена ведущая полумуфта 3 с прямыми шлицами 4, кинематически соединенная с коленчатым валом, ведомой полумуфтой 5 с косыми шлицами 6, жестко установленной на кулачковом валу 7 ТНВД 8 и связанной через шлицы 4 и 6 втулки 9, установленной с возвозможностью осевого перемещения, с ведущей полумуфтой 3, причем втулка 9 прижата пружиной 10 через упорный подшипник 11 и ролики 12 к торцовым глобоидальным кулачкам 13, выполненным за одно целое с червячным колесом 14, установленным на радиальных подшипниках 15 на кулачковый вал 7 и опирающимся через упорный подшипник 16 на корпус 1, червяк 17 (фиг.2) червячного редуктора жестко связан с электродвигателем 18 постоянного тока, электрически соединенным с электронным блоком управления 19. Ролики 12 шарнирно установлены в вильчатом рычаге 20, шарнирно установленном в корпусе 1. Датчик 21 (фиг.3) положения коленчатого вала дизеля, электрически связанный с электронным блоком управления 19, установлен в корпусе 1 над колесом-отметчиком 22, выполненным за одно целое с ведущей полумуфтой 3, а датчик 23 (фиг.4) положения кулачкового вала 7 также установлен в корпусе 1 над колесом-отметчиком 24, жестко установленным на кулачковом валу 7 ТНВД 8.

Муфта работает следующим образом. Электронный блок управления 19 в результате анализа сигналов с датчиков 21 и 23 о взаимном угловом положении коленчатого и кулачкового валов и с датчиков режимных параметров дизеля и окружающей среды вырабатывает управляющий сигнал для привода электродвигателя 18, который начинает вращаться совместно с червяком 17 и поворачивает червячное колесо 14. Кулачки 13 воздействуют на ролики 12, которые поворачиваются совместно с рычагом 20 по часовой стрелке или против нее и через упорный подшипник 11 перемещают вправо или влево втулку 9, сжимая или разжимая пружину 10 и поворачивая ведомую полумуфту 5, а вместе с ней и кулачковый вал 7 до тех пор, пока последний не займет угловое положение, соответствующее теоретически необходимому, определяемое согласно алгоритмам электронного блока управления.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения следует искать за счет уменьшения вредных выбросов в окружающую среду, так как более точное регулирование момента начала подачи топлива, особенно в зависимости от нагрузки дизеля, позволит более точно начать впрыск топлива и осуществить более полное его сгорание, что положительно влияет и на уменьшение расхода топлива.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. A.c. №808678 СССР. Муфта автоматического изменения угла опережения впрыска топлива /А.С.Лышевский, Ю.Г.Ватлин, В.А.Брагинец // Бюллетень изобретений. - 1981. - №8.

2. RU №2160375 С2, М. кл. F 02 D 1/12, F 02 М 59/20. Гидромеханическая муфта изменения угла опережения впрыска /Гусев Б.П., Гусев П.Б. // - 2000.

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 (прототип).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для автоматического изменения момента начала впрыскивания топлива в цилиндры транспортного дизеля. Изобретение позволяет создать компактную надежную муфту. Электронно-механическая муфта регулирования момента начала впрыскивания топлива содержит корпус, кинематически соединенную с коленчатым валом дизеля ведущую полумуфту с прямыми шлицами, жестко связанную с кулачковым валом топливного насоса высокого давления ведомую полумуфту с косыми шлицами и установленную с возможностью осевого перемещения подпружиненную втулку, связанную с ведущей и ведомой полумуфтами соответственно через прямые и косые шлицы, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с понижающим редуктором и электрически связанный с электронным блоком управления. Муфта дополнительно снабжена датчиком положения коленчатого вала дизеля, установленным в корпусе над колесом-отметчиком, жестко связанным с ведущей полумуфтой, датчиком положения кулачкового вала топливного насоса высокого давления, установленным в корпусе над вторым колесом-отметчиком, жестко посаженным на кулачковый вал топливного насоса высокого давления. Понижающий редуктор выполнен в виде червячной передачи, червячное колесо которого установлено коаксиально с кулачковым валом топливного насоса высокого давления и жестко связано с двумя торцовыми глобоидальными кулачками, находящимися в постоянном контакте с двумя роликами, шарнирно закрепленными в вильчатом рычаге, поворотно установленном в корпусе, подпружиненными через втулку и упорный подшипник. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электронно-механическая муфта регулирования момента начала впрыскивания топлива, содержащая корпус, кинематически соединенную с коленчатым валом дизеля ведущую полумуфту с прямыми шлицами, жестко связанную с кулачковым валом топливного насоса высокого давления ведомую полумуфту с косыми шлицами и установленную с возможностью осевого перемещения подпружиненную втулку, связанную с ведущей и ведомой полумуфтами соответственно через прямые и косые шлицы, электродвигатель постоянного тока, механически связанный с понижающим редуктором и электрически связанный с электронным блоком управления, отличающаяся тем, что муфта дополнительно снабжена датчиком положения коленчатого вала дизеля, установленным в корпусе над колесом-отметчиком, жестко связанным с ведущей полумуфтой, датчиком положения кулачкового вала топливного насоса высокого давления, установленным в корпусе над вторым колесом-отметчиком, жестко посаженным на кулачковый вал топливного насоса высокого давления, причем понижающий редуктор выполнен в виде червячной передачи, червячное колесо которого установлено коаксиально с кулачковым валом топливного насоса высокого давления и жестко связано с двумя торцовыми глобоидальными кулачками, находящимися в постоянном контакте с двумя роликами, шарнирно закрепленными в вильчатом рычаге, поворотно установленном в корпусе, подпружиненными через втулку и упорный подшипник.2. Электронно-механическая муфта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве электродвигателя постоянного тока использован вентильный электродвигатель.