Регулятор частоты вращения для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02D23/02 

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания, в частности к центробежным регуляторам для двигателей внутреннего сгорания с коррекцией топливоподэчи

Цель изобретения - повышение точности регулирования топливоподачи путем введения отрицательной коррекции.

На фиг.1 изображен регулятор частоты ращения для двигателя внутреннего сгорания, пусковое положение; на фиг.2 - упор, положение после запуска двигателя при работе на холостом ходу и с нагрузкой; на фиг.З - упор, положение регулятора, соответствующие работе по внешней характеристике в режиме отрицательного корректирования; на фиг,4 - вариант исполнения регулятора с наддувным корректором; на фиг.5 скоростная характеристика регулятора, зависимость цикловой подачи топлива (q) от частоты вращения (п).

Регулятор содержит центробежный чувствительный элемент 1, установленный на кулачковом валу 2 топливного насоса 3, с муфтой 4, взаимодействующей с рычагом 5. Кулачковый вал 2 приводится во вращение от двигателя (не показан). Рычаг 5 установлен на опоре 6 и соединен с тягой 7 с органом 8 дозирования топливоподачи и с главной пружиной 9, которая связана с рычагом 10 управления для изменения ее затяжки в диапазоне,ограниченном упорами 11 и 12.

Упором, ограничивающим перемещение дозирующего органа 8 в сторону максимальной подачи топлива, является поршень 13с жестко установленным на нем колпачком 14.. Поршень 13 размещен в цилиндрической расточке корпуса 15 и нагружен пружиной 16, опирающейся на кольцо 17 корпуса 15.

В рабочую полость 18, образованную торцовой поверхностью f поршня 13 и торцовой поверхностью s корпуса 15, через штуцер 29 под давлением подводится масло от системы смазки двигателя. В поршне 13 имеется осевой канал М, который сообщается с рабочей полостью 18 посредством радиальных отверстий 20, а посредством дополнительных отверстий 21 - со сливной магистралью. В осевом канале М поршня 13 имеются: золотник 22 с торцом t, прекрыва- ющим радиальные отверстия 20 в пусковом положении поршня 13, и шток 23 механического корректора по скорости, устаневлен- ный с возможностью перекрытия дополнительных отверстий 21. Шток 23 нагружен пружиной 24. На направляющей части поршня 13 имеется сливной ианал, выполненный, например, в виде кольцевой

проточки 25 для связи рабочей полости 18 со сливным отверстием.

Кроме того, в положении регулятора, соответствующем пусковой подаче топлива,

расстояние hi от торцовой части рабочей полости 18 до проточки 25 превышает расстояние ha от торца t золотника 22 до радиальных отверстий 20 в теле поршня 13. Золотник 22 может быть жестко за0 креплен в корпусе регулятора (фиг. 1,2,3) или связан с каким-либо дополнительным чувствительным элементом, реагирующим на параметры двигателя или окружающей среды, На фиг.4, например, предлагаемый

5 регулятор изображен для случая исполнения его с наддувным корректором, когда золотник 22 связан с датчиком давления наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры дизельного двигателя. Датчик дав0 ления наддувочного воздуха состоит из корпуса 26, эластичный мембраны 27 со штоком 28 и пружины 29, воздействующей на мембрану 27. Шток 28 мембраны 27 через рычаг 30 связан с золотником 22.

5 Давление наддувочного воздуха поступает в датчик через штуцер 31. Упор 32 ограничивает перемещение золотника 22 при увеличении давления наддува.

Регулятор работает следующим обра0 зом.

Перед пуском дизеля переставляют рычаг 10 управления регулятором в положение максимальной частоты вращения до упора 11 и затягивают главную пружину 9.

5 Так как при неработающем двигателе дав.- ление в системе смазки и в рабочей камере 18 отсутствует, то поршень 13 под действием пружины 16 находится в крайнем левом положении, рабочая полость 18 разобщена

0 с проточкой 25, а золотник 22 перекрывает радиальные отверстия 20.

Рычаг 5 под действием затянутой главной пружины 9 перемещает дозирующий орган 8 в пусковое положение, соответству5 ющее увеличенной подаче топлива (в1 направлении стрелки + q на фиг.1). При этом дозирующий орган 8 упирается в колпак 14, сжимая пружину 24, и перемещает шток 23 механического корректора, который пе0 рекрывает дополнительные отверстия 21 в поршне 13. Величина цикловой подачи в пусковом положении поршня 13 соответствует значению, отмеченному точкой а на скоростной характеристике (фиг.5),

5 После запуска двигателя его частота вращения резко возрастает и центробежный чувствительный элемент 1 (фиг.1), воздействуя на муфту 4 и преодолевая усилие главной пружины 9, перемещает рычаг 5 и связанный с ним через тягу 7 дозирующий

орган 8 в положение уменьшенной подачи топлива, соответствующей режиму холостого хода при максимальной частоте вращения Пхх (точка (Гна фиг.5), при этом шток 23 под действием пружины 24 открывает отверстия 21 (фиг. 2).

После запуска двигателя давление масла в системе смазки и в рабочей камере 18 увеличивается, в результате поршень 13, преодолевая усилие пружины 16, переместится вправо до открытия торцом t золотника 22 отверстий 20 (фиг.2). Так как в конструкции предусмотрено превышение расстояния hi на h2, то рабочая полость 18 остается разобщенной с проточкой 25. При равенстве расхода масла через штуцер 19 и проходное сечение, образуемое отверстиями 20 и торцом t, устанавливается рав- новесное положение поршня 13, соответствующее заданному положению золотника 22. Таким образом, поршень 13 отслеживает положение торца t золотника 22. Слив масла осуществляется в сливную магистраль через открытые дополнительные отверстия 21.

Если нагрузка на двигатель увеличится, то его частота вращения уменьшится, уменьшится и усилие, развиваемое центробежным чувствительным элементом 1 (фиг.1). В результате главная пружина 9 переместит дозирующий орган 8 в сторону увеличения подачи топлива (в направлении стрелки + q). При дальнейшем увеличении, нагрузки дозирующий орган 8 достигнет штока 23. Это положение дозирующего органа на фиг.2 показано штриховыми линиями и соответствует номинальной подаче топлива при номинальной частоте вращения пн (точка 6 на фиг.5).

Если нагрузка будет продолжать увеличиваться, то частота вращения двигателя будет уменьшаться и будет происходить положитеяьное корректирование подачи топлива за счет сжатия пружины 24 и перемещения дозирующего органа 8 со штоком 23 в сторону увеличения подачи топлива (в направлении стрелки + q, фиг.2 и 3), в результате крутящий момент двигателя будет увеличиваться по кривой Ь-r (фиг.5). На режиме максимального крутящего момента пм шток 23 (фиг.З) перекроет дополнительные отверстия 21 в поршне 13, слив масла через них прекратится, давление в рабочей камере 18 повысится и поршень 13 снова переместится вправо в сторону уменьшения подачи топлива до такого положения, при котором проточка 25 вскроется торцовой поверхностью s корпуса 15 и сообщится со сливной магистралью (фиг.З), т.е. будет осуществляться отрицательное корректирование подачи топлива. Здесь, как и в предыдущем случае, поршень 13 займет равновесное положение, определяемое равенством расхода масла через штуцер 19 и 5 проходное сечение, образованное проточкой 25 и торцовой поверхностью s корпуса 15. Подача топлива при этом уменьшится до величины,обеспечивающей допустимые тепловые и механические нагрузки на дви- 10 гатель (точка дна фиг.5). При этом значительно снижается дымность и токсичность отработавших газов, а также уменьшится расход топлива. Кроме того, уменьшение подачи топлива вынудит водителя умень- 15 шить нагрузку на двигатель (например, изменением передаточного отношения в трансмиссии машины) и перевести двигатель в зону наиболее благоприятных скоростных и нагрузочных режимов работы. 0 Как только нагрузка на двигатель снизится, дозирующий орган 8 под действием центробежного чувствительного элемента 1 займет положение уменьшенной подачи топлива.Вслед за ним усилием пружины 24 5 переместится шток 23 корректора и откроет дополнительные отверстия 21 в поршне, сообщив рабочую камеру 18 со сливной магистралью. Это вызовет уменьшение давления в рабочей камере 18, поршень 13 под 0 действием пружины 16 вернется в положе- не, показанное на фиг.2, и будет отслеживать отверстиями 20 торец t золотника 22.

При неполной затяжке главной пружины 9 рычагом 10 образуются частичные ре-. 5 гуляторные характеристики подачи топлива во всем рабочем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, например характеристика п е (фиг.5).

После остановки двигателя давление в 0 системе смазки и в рабочей камере 18 уменьшается до нуля, вследствие чего поршень 13 под действием пружины 16 перемещается в исходное пусковое положение (фиг.1).

5 В случае использования предлагаемого регулятора на дизелях с наддувом (фиг.4) положение золотника будет изменяться в зависимости от давления наддувочного воздуха, поступающего в датчик давления над- 0 дува через штуцер 31. Воздействие давления наддувочного воздуха на мембрану 27 вызывает сжатие пружины 29 и перемещение штока 28, который через рычаг 30 передвигает золотник 22 относительно кор- 5 пуса 15 пропорционально величине давления наддува.

Изменение положения золотника 22 вы- зывает перемещение поршня 13, который, отслеживая торец t золотника 22 (фиг.2), также займет положение, соответствующее

Конкретной величине давления наддува. На фиг.5 кривая Ь1- г1 соответстует режиму работы двигателя при отсутствии или малом Давлении наддува, а кривая Ь-г - режиму работы с нормальным давлением наддува При положении золотника 22 на упоре 32 (фиг.4). При промежуточных значениях давления наддува подача топлива будет на- рсодиться в зоне, ограниченной четырехугольником Ьгг1Ь1 (фиг.5).

Аналогичным способом может осуществляться корректирование подачи топпива по любому другому параметру, например по температуре окружающего воздуха, атмосферному давлению, температуре отработав- ших газов, свойствам применяемого топлива и т.д.

Таким образом, предлагаемый регулятор обеспечивает отрицательное корректирование внешней характеристики, За счет этого снижается эксплуатационный расход топлива, уменьшаются выбросы токсических компонентов в атмосферу и увеличивается ресурс двигателя вследствие уменьшения термических и механических нагрузок на цилинд- ропоршневую группу,

Формула изобретения

Регулятор частоты вращения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий центробежный чувствительный элемент, кинематически связанный через рычас регулятора с органом дозирования топливопо- дачи, и взаимодействующие с органом дози- рования топливоподачи пружинный механический корректор иупор-ограничитель максимальной подачи, причем упор выполнен в виде корпуса со сливной магистралью, утановленного в нем с возможностью осевого перемещения подпружиненного поршня с осевым каналом,

сообщенным посредством основных радиальных отверстий в теле поршня с рабочей полостью, образованной поверхностями поршня и корпуса, и посредством дополнительных радиальных отверстий в теле поршня - со сливной магистралью, и золотника, размещенного в осевом канале поршня, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования путем введения отрицательной коррекции, на

поверхности поршня выполнен сливной канал, пружинный механический корректор выполнен в виде штока, размещенного в осевом канале поршня с возможностью перекрытия дополнительных радиальных отверстий и с образованием в осевом канале дополнительной полости, сообщающейся через основные радиальные отверстия в теле поршня с рабочей полостью, причем в положении максимальной подачи расстояние от торцовой части рабочей полости до сливного канала на поверхности поршня превышает расстояние от торца золотника до радиальных отверстий в теле поршня,

Регулятор содержит центробежный чувствительный элемент 1, который через рычаг 5 и тягу 7 связан с органом 8 дозирования, упор-ограничитель, выполненный в виде корпуса 15 с установленным в нем подпружиненным поршнем 13 с осевым каналом М, который сообщен посредством основных радиальных отверстий 20 с рабочей полостью 18 и посредством дополнительных радиальных отверстий 21 со сливом. В осевом канале М размещен золотник 22 и подпружиненный шток 23 механического корректора. При этом в положении максимальной подачи расстояние H₁ от торцовой части рабочей полости до проточки 25, выполненной на поверхности поршня 13, превышает расстояние H₂ от торца золотника 22 до основных радиальных отверстий 20 в теле поршня 13. Регулятор обеспечивает повышение точности дозирования за счет введения отрицательной коррекции. 5 ил.

25

W 20

А

73

zi 16 г

/ I I

CDus.,2

Si

LI

Ј1 № Si

/ / )С

GiSbiSt

Фиг.5

п

Пм Пхж