Корректирующее устройство для топливного насоса двигателя внутреннего сгорания с наддувом Советский патент 1985 года по МПК F02D23/02 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам регулирования топливоподачи при осуществлении наддува в двигатель.

Известно корректирующее устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащее размещенный в корпусе подпружиненный гидравлический порщень со штоком и со сливным отверстием, связанный с дозирующим органом топливного насоса, и золотник перекрытия сливного отверстия, размещенный внутри порщня и связанный с мембраной датчика давления наддува 1.

Недостаток этого корректирующего устройства заключается в том, что продолжительность работы двигателя на стартовой подаче, момент ее отключения и начало ограничения наддув1 ой подачи топлива не согласовано с частотой вращения двигателя, а находится в зависимости от давления рабочей жидкости, используемой в сервомоторе (масло в системе смазки двигателя), плотность и вязкость которой может изменяться в щироких пределах. В результате этого ухудшаются пусковые качества двигателя, повышается дымность и токсичность отработавших газов, а также расход топлива.

Целью изобретения является улучшение качества корректирования подачи топлива.

Указанная цель достигается тем, что корректирующее устройство для топливного насоса двигателя внутреннего сгорания с наддувом, содержащее размещенный в корпусе подпружиненный гидравлический поршень со штоком и со сливным отверстием, связанный с дозирующим органом топливного насоса, и золотник перекрытия сливного отверстия, размещенный внутри поршня и связанный с мембраной датчика давления наддува, снабжено взаимодействующими между собой дополнительным блокирующим золотником для перекрытия сливного отверстия и упругим звеном, причем блокирующий золотник связан с дозирующим органом топливного насоса, а упругое звено - с поршнем.

Кроме того, блокирующий золотник выполнен в виде полой гильзы с радиальным сливным отверстием и установлен на щтоке порщня с возможностью осевого перемещения.

При этом корпус Снабжен упором ограничения осевого перемещения блокирующего золотника.

На фиг. 1 схематически изображено корректирующее устройство перед пуском двигателя, продольный разрез; на фиг; 2 - сервомотор корректирующего устройства в момент блокировки, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, при работе двигателя.

Сервомотор содержит корпус 1 с расточкой 2, гидравлический поршень 3, рабочую

камеру 4, образованную торцовыми повепностями порщня 3 и корпуса 1 и сое/ ную каналом через жиклер 5 с источнико,. давления рабочей жидкости (системой смаз5 ки двигателя).

Пружина 6 сервомотора размещена между порщнем 3 и кольцом 7, закрепленным в корпусе 1. Между кольцом 7 и пружинной 6 установлена тарельчатая щайба 8. В отQ верстии 9 поршня 3 размещен золотник 10 сервомотора, выполненный в виде цилиндра с торцовым фланцем 11.

Золотник 10 снабжен сливным каналом 12 и запорными кромками 13 и 14. В поршне 3 выполнено сливное отверстие 15, йоеди5 няющее рабочую камеру 4 с отверстием 9 порщня. Порщень 3 снабжен щтоком 16 с запорной кромкой 17 и сливным каналом 18, соединенным с отверстием 9 поршня.

Блокирующий золотник 19, скользящий Q по щтоку 16 порщня 3, выполнен в виде полой гильзы с радиальным сливным отверстием 20, сообщенным с расточкой 2 корпуса 1.

Между блокирующим золотииком 19 и порщнем 3 размещено упругое звено, выполненное в виде пружины 21. Корпус 1 снабжен неподвижно закрепленным в нем упором 22 ограничения осевого перемещения блокирующего золотника 19.

Мембранный узел включает корпус 23, Q закрепленный на корпусе 1 сервомотора винтами 24, мембрану 25 датчика давления наддува, зажатую по контуру между корпусом 23 и крышкой 26 винтами 27.

Между мембраной 25 и крышкой 26 расположена герметичная полость 28, соединен5 ная через трубопровод 29 с впускным патрубком двигателя (не показан).

В жестком центре 30 мембраны 25 закреплен регулирующий шток 31, законтренный гайкой 32.

На оси 33, закрепленной в корпусе 23, подвижно установлен двуплечий рычаг 34, одно из плеч которого опирается на щток 31 мембраны 25, а другое - на фланец 11 золотника 10. Пружина 35 мембраны установлена между фланцем 11 золотника 10 и 5 регулируемым упором 36, размещенным в корпусе 23 и законтренным гайкой 37.

Корректирующее устройство крепится винтами 38 к корпусу 39 топливовпрыскиваюQ щего насоса. Дозирующий орган 40 снабжен регулируемым упором 41 и контргайкой 42. Регулятор 43 частоты вращения содержит механический чувствительный элемент 44, прикрепленный на приводном валу 45 и посредством муфты 46, рычага 47, тяги 48

5 связанный с дозирующим органом 40 насоса. Орган 40 прижат к штоку 16 поршня 3 пружиной 49 регулятора, затяжка которой определяется рычагом управления 50. Отверстие 51 в корпусе 39 топливного насоса служит для отвода рабочей жидкости (масла) из расточки 2 корпуса 1 сервомотора. Корректирующее устройство работает следующим образом. Перед пуском двигателя в системе смазки двигателя и соответственно в рабочей камере 4 корректирующего устройства отсутствует давление масла, пружина 6 сервомотора сдвигает порщень 3 (фиг. 1) вправо до упора в корпус 1, в герметичной полости 28 отсутствует давление наддувочного воздуха, и пружина 35, действуя на фланец 11, перемещает золотник 10 влево и мембрану 25 (через рычаг 34, щток 31) до упора гайкой 32 в крыщку 26. При этом предварительный натяг пружины 49 установлен таким, что под действием его дозирующий орган 40, преодолевая усилие пружины 21, смещает блокирующий золотник 19 Вправо до упора органа 40 в щток 16 поршня 3. При этом рабочая камера 4 через сливное отверстие 15, сливной канал 12 золотника 10, отверстие 9, сливной канал 18, сливное отверстие 20 блокирующего золотника 19 и расточку 2 сообщается со сливом. При пуске двигателя в системе смазки появляется давление масла, а так как давление наддувочного воздуха в герметичной полости 28 в этот момент практически отсутствует, то золотник порщня остается в исходном положении и через сливные отверстия 15 происходит слив масла. После пуска увеличивающаяся частота вращения вала двигателя вызывает рост поддерживающей силы чувствительного элемента 44 центробежного регулятора 43. При достижении определенной частоты вращения усилие грузов чувствительного элемента преодолевает предварительное натяжение пружины 49. При этом орган 40 под действием центробежного регулятора смещается влево, уменьщая подачу. Блокирующий золотник 19 под действием пружины 21 также смещается влево вплоть до упора 22. В определенный момент сливное отверстие 20 блокирующего золотника 19 перекрывается запирающей кромкой 17 щтока 16 порщня 3. Слив масла прекращается (см. фиг. 2). Поршень 3 под действием давления Масла врабочей камере 4, преодолевая усилие пружины. 6, смещается влево относительно подвижного золотника 10, перекрывая запорной кромкой 14 слив масла через канал 12. Поршень 3, смещаясь влево относительно блокирующего золотника 19, находящегося на упоре 22, открывает слив масла из отверстия 9 порщня через сливной канал 18 и сливное отверстие 20. Перемещение поршня 3 происходит до тех пор, пока запорная кромка 13 золотника 10 не откроет слив масла из сливного отверстия 15 непосредственно в отверстие 9 порщня 3. Равновесное положение порщня сервомотора устанавливается при равенстве расхода рабочей жидкости (масла) через жиклер 5 и проходное сечение, образуемое сливным отверстием 15 порщня и занорной кромкой золотника 10. При увеличении частоты вращения и нагрузки на двигатель давление наддувочного воздуха в герметичной полости 28 возрастает и мембрана 25, действуя через двуплечий рычаг 34 и преодолевая усилие пружины 35, перемещает золотник 10 вправо, увеличивая площадь проходного сечения для слива масла в паре поршень 3 - золотник 10. Слив масла увеличивается, давление в рабочей камере уменьщается настолько, что пружины 6 и 49, действуя на поршень 3, преодолевают усилие масла, действующего на поршень со стороны рабочей камеры сервомотора, и перемещают последний вправо до установленного нового равновесного положения. Рычаг 47 с дозирующим органом 40 под действием пружины 49 получают возможность перемещаться вправо, максимальная рабочая подача топлива увеличивается. Величина максимальной наддувной топливоподачи ограничивается регулирующим винтом (не показан) регулятора 43 частоты вращения. При уменьщении частоты вращения двигателя давление наддувочного воздуха в герметичной полости 28 уменьщается, усилие пружины 35 преодолевает усилие, действующее на мембрану со стороны герметичной камеры, золотник 10 перемещается влево, перекрывая проходное сечение слива, давление масла в рабочей камере 4 возрастает и порщень 3, преодолевая усилие пружин 6 и 49, перемещается влево до установления равновесного положения. Перемещение органа 40 в сторону увеличения подачи топлива ограничивается, т. е. максимальная рабочая подача топлива уменьщается. Порщень 3 может перемещаться влево вслед за золотником 10, уменьщая максимальную рабочую подачу топлива, до упора гайки 32 щтока 31 (мембраны 25) в крышку 26. Величина минимальной наддувной топловоподачи регулируется упором 41 регулирующего органа 40. Таким образом, поршень 3 сервомотора, постоянно следуя за перемещениями золотника 10, управляемого мембраной, чувствительной к давлению надувочного воздуха, выполняет роль подвижного упора, ограничивающего перемещение регулирующего органа топливовпрыскивающего насоса в сторону увеличения подачи топлива. Кроме того, корректирующее устройство обеспечивает увеличенную подачу топлива при пуске двигателя. Момент перехода поршня из стартового в ограничивающее положение определяется взаимным расположением запорной кромки 17 щтока 16 поршня 3 и сливного отверст-ия 20 блокирующего золотника 19 и через геометрические размеры этих деталей закладывается в конструкцию корректирующего устройства. Упор 22, размещенный в корпусе 1 корректирующего устройства, ограничивает зону действия блокирующего золотника по перемещению регулирующего органа и одновременно предотвращает воздействие пружины 21 блокирующего золотника на работу центробежного регулятора частоты вращения в зоне малых подач топлива и особенно при режиме холостого хода. При эксплуатации двигателя в случае нарушений в режиме работы турбокомпрессора и падения давления наддувочного воздуха порщень сервомотора посредством блокирующего золотника будет установлен в положение, ограничивающее величину топливоподачи до безнаддувного уровня. Выключение топливоподачи осуществляется механическим чувствительным элементом центробежного регулятора частоты вращения независимо от корректирующего устройства. С увеличением частоты вращения усилие центробежных грузов 44, преодолевая усилие пружины 49, перемещает рычаг 47 с органом 40 влево, уменьщая топливоподачу до нуля. Использование блокирующего золотника улучшает пусковые качества двигателя с наддувом. В результате продолжительность ст ртовой подачи момент ее отключения и начало ограничения наддувной подачи определяется посредством центробежного регулятора частоты вращения самим двигателем. Возможные колебания давления, плотности и вязкости рабочей жидкости (масла в системе смазки двигателя) не отражаются на пусковых качествах двигателя. Повышается общая чувствительность коррею-нрующего устройства, снижается дымность и токсичность отработавших газов двигателя при пуске и работе в зоне малой частоты вращения, снижается расход топлива за счет оптимизации процесса пуска и отсутствия вынужденных повторных запусков из-за раннего срабатывания сервомотора корректирующего устройства.

1. КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ, содержащее размещенный в корпусе подпружиненный гидравлический порщень со щтоком и со сливным отверстием, связанный с дозирующим органом топливного насоса, и золотник перекрытия сливного «5 отверстия, размещенный внутри поршня и связанный с мембраной датчика давления наддува, ощичающееся тем, что, с целью улучшения качества корректирования подачи топлива, устройство снабжено взаимодействующими между собой дополнительным блокирующим золотником для перекрытия сливного отверстия и упругим звеном, причем блокирующий золотник связан с дозирующим органом топливного насоса, а упругое звено - с порщнем. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блокирующий золотник выполнен в виде полой гильзы с радиальным сливным отверстием и установлен на щтоке порщня с возможностью осевого перемещения. I 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что корпус снабжен упором ограничения (Л осевого перемещения блокирующего золотника. ОР со сх ю //35 / 24 3 Фиг.1

1Э 22 21 6 18, N

1 1720 16 Э 12

(риг. 2

15