Регулируемый кулачково-роликовый привод Советский патент 1990 года по МПК F02M39/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности оптимизации средней объемной скорости нагнетания (СОСН) топлива в двигатель внутреннего сгорания и угла геометрического начала нагнетания (УГНН) при одновременном уменьшении протяженности рабочего участка профиля кулачка, а следовательно, его габаритов.

На фиг.1 показан привод с тангенциальным рабочим профилем при базовой настройке кулачка и положении ведущего вала, соответствующем верхней мертвой точке (ВМТ) двигателя, на фиг.2 - рабочий участок центрового профиля (ЦП) кулачка в базовой позиции (поле А) и зона смещений позиции центра вращения О кулачка на плоскости его ЦП (поле Б); на фиг.З - изменение положения рабочего участка ЦП в плоскости вращения при регулировании.

На фиг.1-3 даны следующие буквенные обозначения: а-Ъ - рабочий участок ЦП, соответствующий максимальному диапазону регулировок активного хода плунжера топливного насоса, с - некоторая средняя точка участка а-Ь; 0 - центр вращения кулачка при работе; и) - направление вращения кулачка при работе; Z - кольцевая зона в плоскости кулачка, соответствующая расположению профиля а-b при фазовой настройке кулачка; ВМТ - направление радиуса-вектора, соответствующее ВМТ двигателяj рцн tt радиус- вектор и угол опережения его по отношению к ВМТ для точки а начала рабочего участка ЦП при базовой настрон5

0

5

0

5

0

5

0

5

ке кулачка; р, и Чк радиус-вектор и угол отставания его по отношению к ВМТ для точки b конца рабочего участка ЦП при базовой настройке кулачка j Tw, Tb, Tc - тангенциальные направления для соответствующих точек ЦП; t, t, tc - соответствующие указанным выше тангенциальным направлениям направления поступательного смещения центра вращения в поле ЦП-, Т и t - соответствующие векторы смещений; д - величина поступательного смещения кулачка; v - СОСН топлива, X - направление цапфьц Y - направление подъема ролика; у- угол между направлением цапфы и направлением подъема ролика при положении ведущего вала, соответствующем ВМТ; Z - активная зона в плоскости вращения кулачка, соответствующая диапазону поступательных перемещений центра ролика для геометрически активной части хода плунжера топливного насоса на номинальном режиме, п, ргн и ерг точка ЦП, соответствующая началу нагнетания, радиус-вектор начала нагнетания и УГНН соответственно, k, уг v точка ЦП и радиус-вектор, соответствующие концу нагнетания j - центр разворота бандажа на корпусе кулачка; б - угол разворота бандажа.

Привод содержит кулачок, выполненный в виде корпуса 1 (состоящего в частном случае из двух частей) и бандажа 2, размещенного на корпусе 1 с регулируемым натягом и возможностью разворота. Корпус 1 установлен с ре- гулируемым натягом с в озможностью радиального смещения на цапфе 3 опорного элемента 4 ведущего вала 5.

На поверхности 6 цапфы 3 выполнены канавки 7, сообщенные каналом 8 с источником управляющего давления вы- ,сокого уровня системы гидропрессовой

51

разблокировки сопряжения корпуса 1 н цапфы 3.

Цапфа 3 расположена па опорном элементе 4 так, что в положении ведущего вала 5, соответствующем ВМТ такта сжатия дтшгателя, направление X ее ориентации составляет с направлением Y подъема ролика 9 угол ц , заданный в пределах (90 ) . . . (90°+

+ VПривод имеет средство блокировки разворота корпуса 1 на цапфе 3, выполненное в виде пластин 10, установленных на опорном элементе 4 с возможностью скользящего контактирования с поверхностями 11 корпуса 1.

На фиг.1 показано частное выполнение кулачка для случая, когда опорный элемент 4 снабжен второй цапфой 12, с которой корпус 1 кулачка сопряжен без натяга. При этом в корпусе 1 со стороны торцов цапф 3 и 12 образованы рабочие полости 13 и 14, а на корпусе 1 выполнены наружные каналы 15 и 16, сообщенные каналами 17 и 18 с системой подачи рабочей среды.

На фиг.2 на поле А показано положение рабочего участка а-b ЦП в плоскости вращения при принятой в качестве базовой некоторой средней настройке кулачка, а также показаны направления Та, Т и Тс, тангенциальные по отношению к точкам а, Ь и с ЦП, т.е. проведенные под углом 90° к радиусам-векторам pQ, р. и о.указанных точек.

При смещении кулачка в диапазоне направлений Тд-Т, чему соответствует расположение цапфы 3 под заданным углом V, рабочий участок а-b перемещается преимущественно в пределах кольцевой зоны Za, соответствующей расположению этого участка в поле вращения при базовой настройке, а участок n-k (фиг.З), соответствующий периоду нагнетания, созраняет свою локализацию в пределах рабочего участка а-b. Тем самым ограничивается необходимая протяженность рабочего участка при обеспечении заданного изменения крутизны подъема профиля рабочего участка в плоскости вращения в процессе регулировки кулачка.

Построение на поле Б фиг.2 иллюстрирует возможности регулировочного сдвига по изменению СОСИ.

378746

Здесь штриховкой помечены зоны смещения позиции центра вращения О кулачка на плоскости ЦП, которые соответствуют сдвижке кулачка в диапазоне направлений (при этом следует ИМРТЬ, в виде, что поля А и Б отображают принципиально разные плоскости. Поскольку при сдвижке кулачка

10 плоскость ЦП перемещается совместно с профилем, то вектор смещения центра О в поле ЦП, например tc, оказывается ориентированным встречно соответствующему вектору Тс смещения кулачка в

15 плоскости вращения).

На поле Б показаны также пунктирные кривые v idem, 1,33 v idem и 2,0 v idem, представляющие на поле ЦП кулачка геометрические места поло2о жений центра вращения, удовлетворяющих постоянству СОСН на уровнях, соответствующих номинальному режиму при базовой настройке кулачка и настройках его с повышенными СОСН соответст25 венно в 1,33 и 2 раза. Эти кривые получены как траектории, описываемые вершиной скользящего своим основанием по ЦП изопараметрического треугольника, имеющего фиксированный угол при зо вершине со сторонами, образованными радиусами-векторами ЦП, соответствующими геометрическим началу и концу нагнетания на номинальном режиме при базовой настройке кулачка или настройках его, соответствующих заданному повышению уровня СОСН, а основание является хордой ЦП, проведенной через вершины указанных векторов. Таким треугольником для базовой настройки является

40 треугольник Onk (фиг.З).

Направление смещений позиции центра вращения, выбранные в диапазоне направлений toj-t, пересекают эти кривые под достаточно крутым углом, что

45 свидетельствует о приемлемости таких смещений с точки зрения эффективности регулировки СОСН.

Привод работает следующим образом.

5Q При работе двигателя вращение ведущего вала 5 передается кулачку, который, воздействуя на ролик 9, осуществляет перемещение плунжера топливного насоса. При необходимости в

55 регулировке привода его перенастройку осуществляют в следующей последовательности: разблокируют сопряженные цапфы 3 с корпусом 1 кулачка путем подачи рабочей среды под давлением

35

к поверхности 6 цапфы 3 через капал 8 и канавки 7.

Канал 18 сообщают с атмосферой; канал 17 сообщают с источником рабочей среды под давлением низкого уровня 51 в процессе заполнения рабочей полости 13 при одновременном дренировании рабочей полости 14 осуществляют перемещение кулачка (вправо) вдоль цапф 3 и 12 на величину Л, соответствующую заданной степени изменения уровня СОСИ; прекращают подачу сначала рабочей среды к каналу 17, а затем к каналу 8, блокируя положение кулачка относительно цапфы 3; ка- .налы 17 и 18 одновременно сообщают с источником рабочей среды под давлением среднего уровня, разблокируя сопряжение бандажа 2 с корпусом 1 кулачка разворачивают бандаж относительно корпуса кулачка (в направлении, встречном по отношению к перемещению рабочего участка а-b ЦП кулачка при смещении его по цапфам) на заданный угол б, соответствующий необходимому значению УГНН для нового уровня СОСИ; восстанавливают блокировку бандажа 2 относительно корпуса 1, разобщая каналы 17 и 18 с источником рабочей среды.

Фиг.З иллюстрирует изменение положения профиля рабочего участка относительно активной зоны Z n n процессе регулировки в случае сохранения - УГНН неизменным.

При этом рабочий участок иэ исходной позиции (кривая I) в результате поступательного смещения и вдоль направления Тс, по траектории ссг перемещается в промежуточную позицию, показанную пунктиром, и далее, в результате последующего разворота бандажа 2 на угол б , смещается в обратном направлении по дуге с1 с и занимает первую позицию (кривая II) с более крутым положением относительно зоны 2П вследствие чего угол продолжительности нагнетания заданной цикловой порции топлива уменьшается (от Чпилдо пн.г;) соответственно увеличивается СОСИ.

Постоянству УГПН соответствует разворот бандажа на угол, при котором кривая II пересекает кривую I в точке п, соответствующей началу нагнетания при исходной настройке, По

0

еле описанной регулировки учлг- ток нагнетания, соотпетстиуюшип ,,; тнпному ходу плунжера, т.е. зоне Z () , находится па профиле в пределах прежнего участка n-k (позиция .).

В результат протяженность рабочего участка уменьшается и соответственно уменьшаю с я габариты ка и полный ход плунжера насоса.

Использование привода для управления топливным насосом двигателей внутреннего сгорания позволяет обеспечить взаимную оптимизацию СОСИ и с УГИН, повысить степень унификации топливной аппаратуры для различных модификаций двигателя и облегчить конвертацию двшателя к работе на альтернативных тгплипах.

0 л

Формула изобретения

Регулируемый кулачково-роликопын привод, содержащий ведущий пал с опорным элементом, имеющим цилиндричес5 кую цапфу, ориентированную поперечно ,валу, и кулачок, установленный на цапфе с регулируемым натягом и возможностью регулирОБочно-устаПОБОЧНОГО смещения вдоль последней, о т л иQ ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности оптимизации средней объемной скорости нагнетания топлива в двигатель внутреннего сгорания и угла геометрического начала нагнетания при одновременном уменьшении протяженности рабочего участка профиля кулачка, а следовательно, его габаритов, кулачок выполнен в виде корпуса и наружного бандажа, размещенного на корпусе с регулируемым натягом и возможностью разворота относительно корпуса, а цапфа опорного элемента установлена на валу так, что в положении последнего, соответствующем верхней мертвой точке такта сх;атня двигателя, направление ее ориентации составляет с направлением подъем:1 ролика угол,, заданный в пределах (90- а) . . . (90+ tf , где (.(„, и р замеренные относительно верхней мертвой точки фазовые углы опережения и отставания радиусов-векторов центрового профиля кулачка, соответствующие началу и концу рабочего участка,

определенные при базовой настройке кулачка.

5

40

45

50

«idem 1,33V-idem

Ј ZOY LHem

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности по согласованию динамических и фазовых характеристик топливоподачи при регулировке. Привод содержит кулачок в виде корпуса (К) 1 и бандажа 2, размещенного на К 1 с регулируемым натягом и возможностью разворота. К 1 установлен с регулируемым натягом и возможностью радиального смещения на цапфе 3 опорного элемента 4 ведущего вала 5. На поверхности 6 цапфы 3 выполнены канавки 7, сообщенные каналом 8 с источником управляющего давления. Цапфа 3 установлена на валу 5 так, что в положении последнего, соответствующем верхней мертвой точке (ВМТ), направление ее ориентации составляет с направлением подъема ролика 9 угол, заданный в пределах (90°-φ_A)... (90°+φ_B), где φ_A и φ_B - замеренные относительно ВМТ фазовые углы опережения и отставания радиусов-векторов центрового профиля кулачка, соответствующие началу и концу рабочего участка, определенные при базовой настройке кулачка. 3 ил.

-$

//

XM

ct

zn-x