Система регулирования топливоподачи дизеля с турбонаддувом Советский патент 1988 года по МПК F02D23/02 

со со

о

4

о

О5

Изобретение относится к области регулирования двигателей внутреннего сгорания, в частности к системам регулирования топливоподачи дизелей с турбонадцувом.

Целью изобретения является повышение точности корректирования топливоподачи.

На фиг.1 изображена система регу- лирования топливоподачи дизеля с тур- бонаддувом; на фиг.2 - запорный орган; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2 на фиг.4 - система регулирования с дополнительным датчиком частоты вра- щения ротора турбокомпрессора дизеля; на фиг.З - вариант выполнения запорного органа с дополнительным датчиком перемещения регулирующей иглы в виде однопредельного контактного преобразователяi на фиг.6 - то же, в виде фотоэлектрического преобразо- вателя; на фиг.7 - то же, в виде индуктивного преобразователя.

Система регулирования топливопо- дачи дизеля с турбонаддувом содержит датчик контролируемого параметра, например термопару 1, установленную в выпускном трубопроводе двигателя 2, электронный блок 3 управления, связанный электрической цепью с термопарой 1 и запорным органом 4, уста- новле}1ным на крышке пневмокорректо- ра 5, со стороны рабочей полости А, которая в свою очередь через дроссе- лирующее отверстие 6 связана с впускным трубопроводом 7 двигателя.

Пневмокорректор 5 разделен на две полости эластичной мембраной 8, жестко соединенной со штоком 9, в кото- рую со стороны полости 10, связанной через кольцевое отверстие 11 с атмосферой, упирается пружина 12.

Запорньвг орган 4 системы регулирования (фиг.2) состоит из корпуса

13,термочувствительного элемента

14,вьшолненного, например, либо из металла с большим коэффициентом линейного расширения, охватывающего нагревательньй элемент (например свеча накаливания и т.д.) 15, либо из пакета плотно прижатых друг к другу биметаллических шайб, также охватывающих нагревательньй элемент, втулки 16 с дроссельным отверстием Б и полостью С, регулирующей иглы 17 со стопорной гайкой 18.

Игла 17 посредством резьбы установлена в стакане 19, который входит

0 5 0

5 0 j

0

5

;

..

5

своей циливдрической частью в отверстие, вьшолненное в торце термочувствительного элемента 14. Стакан 19 прижат к торцу термочувствительного элемента 14 пружиной 20, зафиксированной стопорным кольцом 21 и пружинным кольцом 22.

Стакан 19, пружина 20, стопорное кольцо 21 и пружинное кольцо 22 позволяют исключить влияние колебаний температуры окружающей среды на точность корректирования подачи топлива, т.е. в совокупности представляют компенсатор колебаний температуры ок- ружающер среды.

Нагревательный 15 и термочувствительный 14 элементы зафиксированы в корпусе 13 зажимной гайкой 23.

Втулка 16 входит в отверстие термочувствительного элемента, вьтолнен- ное перпендикулярно его оси. Причем диаметр отверстия в термочувствительном элементе 14 больше, чем диаметр втулки 16„ Система управлен1гя дополнительно снабжена датчиком 24 частоты вращения ротора турбокомпрессора 25, состоящего из турбины 26 и компрессора 27, связанных между собой валом 28 (фиг,4).

На корпусе 13 запорного органа выполнены ребра 29 охлаждения (фиг.З).

Кроме того, для исключения случаев засорения дросселирующего отверстия 6, связывающего рабочуй полость А пневмокорректора с впускным трубопроводом 7, перед ним установлен водо- маслоотделитель 30.

Система управления дополнительно снабжена также датчиком перемещения регулирующей иглы 17, который установлен в корпусе 13 запорного органа и соединен с электронным блоком 3 управления. Датчик перемещения может быть выполнен в виде однопредельного контактного преобразователя 31 с контактами 32 и 33, взаимодействующими с торцовой частью регулировочной иглы 17 (фиг„5), в виде фотоприемника 34 и источника 35 света, образующих фотоэлектрический датчик (фиг.6), или в виде катушки 36 индуктивности с перемещающимся внутри нее сердечником 37,жестко соединенным с иглой 17 (фиг. 7).

Система регулирования топливоподачи дизеля с турбонаддувом работает следующим образом.

В случае разрежения окружающего воздуха (РН) одновременно происходит уменьшение давления (Рк) во впускном трубопроводе 7, рабочеГ полости Аи полости 10 (фиг,1), В результате этого мембрана 8 и шток 9 останутся в непй ;вижном положении. Следовательно количество подаваемого в цилиндры воздуха уменьшается, а количество подаваемого топлива остается постоянным. Это приводит к уменьшению коэффициента избытка воздуха и вызывает увеличение температуры отработавших газов.

Под действием температуры отработавших газов в термопаре 1 создается разность потенциалов, которая через соединительные провода подводится к электронному блоку 3. Как только величина напряжения превысит некоторое пороговое значение, соответствующее критической температуре выпускных газов, срабатывает электронный блок 3 и подает напряжение на нагреватель- ньп элемент 15, который передает тепло термочувствительному элементу 14. В результате нагрева термочувствитель ньш элемент 14 удлиняется, его торец начинает перемещать стакан 19, в который ввернута регулирующая игла 17. Игла 17 отходит вправо и открывает дросселирующее отверстие Б, выполненное во втулке 16. В результате этого воздух из полости А (фиг.1) устремляется в полость В регулятора через отверстие Б и полость С во втулке 16, стравливается в атмосферу. Давление в рабочей полости А падает, nof скольку она связана с впускным трубопроводом 7 через дросселирующее отверстие 6 (фиг.1), и мембрана 8 под действием пружины 12 и атмосферного давления перемещается вверх, увлекая за собой шток 9, в сторону уменьшения топливоподачи, увеличивая тем самым коэффициент избытка воздуха, что, в свею очередь, приводит к снижению температуры отработавших газов.

Тепловая напряженность цилиндро- поршневор группы и турбокомпрессора уменьшается, следовательно, эффективность защиты дизеля возрастает.

Как только температура отработавших газов станет ниже критической, электронный блок 3 автоматически обесточит запорный орган 4, термо- чувствительньш элемент 14, охлаждаясь.

о 5

0 5 Q ,

0

5

будет укорачиваться и через некоторое время игла 17 запрет стравливающее отверстие Б и откроет его вновь, когда температура отработавших газов превысит критическую величину.

Для увеличения точности регулирования используется электронный блок 3 с пропорциональным регулированием, при котором величина тока, подаваемого на нагревательньш элемент, пропорциональна температуре выпускных газов, что вызывает пропорциональное перемещение иглы. Поэтому площадь проходного отверстия Б также пропорциональна температуре вьтускных газов. В результате этого обеспечивается практически постоянная величина коэффициента избытка воздуха в условиях высокогорья и, следовательно, с целью исключения механических повреждений регулирующей иглы 17 она посредством резьбы установлена в стакане 19 и подпружинена пружиной 20. Это позволяет при охлаждении запорного органа ниже некоторой температуры, при которой происходила его настройка, компенсировать перемещение штево термочувствительного элемента 14. При этом стакан 19 с иглой 17, не имея жесткой связи с термочувствительным элементом 14, остается с одинаковым усилием поджат к втулке 16.

В случаях работы двигателя на режиме номинальной мощности при достаточном разрежении окружающего воздуха температура отработавших газов может и не превышать критического значения, а частота вращения ротора турбокомпрессора 25 при этом может оказаться выше допустимой, что является причиной разрушения лопаток турбокомпрессора 25. В этом случае в системе регулирования предусмотрен датчик 24 частоты вращения турбокомпрессора, который соединен с электронным блоком 3 управления. Как только частота вращения ротора турбокомпрессора превысит некоторое пороговое значение, электронный блок 3 срабатывает и по-. дает напряжение на запорный орган 4. В результате этого происходит ограничение подачи топлива и уменьшение частоты вращения ротора турбокомпрессора. В этом случае происходит коррекция подачи топлива как в зависимости от температуры выпускных газов, так и от частоты вращения ротора турбокомпрессора одновременно, что значительно повышает эффективность системы.

Для повышения надежности работы системы регулирования топливоподачи в корпусе 13 запорного органа установлен датчик перемещения регулирующей иглы 17, который также соединен с электронным блоком 3 управления.

При перегреве термочувствительного элемента 14,игла 17 своим торцом воздействует На датчик перемещения и происходит своевременное отключение нагревательного элемента 15.

Формула изобретения 1. Система регулирования топливо

щена с атмосферой, причем отверстие, сообщающее рабочую полость пневмо- корректора с атмосферой, вьтолнено во втулке с возможностью взаимодействия с ним регулирующей иглы, установленной при помощи резьбового соединения в стакане и снабженной стопорной гайкой, в корпусе выполнена кольцевая проточка, в которой установлено пружинное кольцо, а пружина иглы размещена между торцом стакана и стопорным Кольцом.

2.Система поп,1, отличающаяся тем, что на внешней стороне корпуса запорного органа выполнены ребра охлаждения.

3.Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабже

Изобретение позволяет повысить точность корректирования топливопода- чи. Под действием т-ры отработавших газов в термопаре создается разность потенциалов, которая подается на электронный блок. При превышении величины напряжения порогового значения, соответствующего критической т-ре выпускных газов, блок срабатывает и подает напряжение на нагреватель- ньй элемент 15, который передает тепло термочувствительному элементу 14. В результате нагрева последний перемещает стакан 19, в который ввернута регулирующая игла 17. Игла перемещается и отрывает дросселирующее отверстие 15, выполненное во втулке 16. В результате воздух стравливается в атмосферу. Шток, связанны с мембраной, разделяющей пневмокорректор на две полости, перемещается в сторону уменьшения топливоподачи. При частоте вращения ротора турбокомпрессора выше допустимой, что является причиной разрушения лопаток последнего, предусмотрен датчик частоты вращения, который соединен с электронным блоком. В этом случае происходит коррекция подачи топлива как в зависимости от т-ры вьшускных газов, так и от частоты вращения ротора турбокомпрессора одновременно. При перегреве элемента 14 игла 17 своим торцом воздействует на датчик перемещения и происходит своевременное отключение элемента 16. 6 з.п. ф-лы, 7 ил. (Л

подачи дизеля с турбонаддувом, содер-20 датчиком перемещения регулирующей

жащая пневмокорректор, выполненный в виде корпуса с установленной внутр него подпружиненной мембраной, кинематически связанной с рычагом управления топливоподачей и образующей с корпусом рабочую полость, которая через одно из двух отверстий сообщена с впускным трубопроводом дизе;7я, а через другое соединена с атмосферой при ПОМО1ЦИ канала с запорным органом соединенным с выходом электронного блока управления, вход которого связан с датчиком контролируемого параметра, отличающаяся тем что, с целью повьшения точности корректирования топливоподачи, запорный орган вьтолнен в виде корпуса с размещенными в нем стаканом, подпружиненной регулирующей иглой, стопорным и пруткинным кольцами, термочувствительным элементом, охватывающим нагревательный элемент, который соединен с выходом электронного блока, расположенной перпендикулярно продольной оси термочувствительного эле мента втулкой, полость которой сооб

5 О .

5

0

иглы, установленным в корпусе запорного органа и соединенным с электронным блоком управления.

ж

ОчХХУСчХ

Ф(/а.5

Фиг. if

/77777//

Фиг. 6

П Л

0

MJ

/to S6

йг/г.7