Корректор подачи топлива для дизеля с наддувом Советский патент 1993 года по МПК F02D23/02 

Ё

Использование: изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей и позволяет улучшить качество корректирования подачи топлива по давлению наддува. Сущность изобретения - в корпусе 1 установлена мембрана 2 датчика давления наддува, связанная с золотником 8, положение которого отслеживает поршень 13 под действием давления рабочей жидкости в полости А. При пуске дизеля поршень 13 под действием пружины 14 и усилителя органа дозирования 18 сжимает дополнительную пружину 22 и сообщает полость А со сливом через каналы 19, 12, 11 и 20 После запуска дизеля поршень 13 сначала под действием пружины 22, а затем давления рабочей жидкости переходит на режим корректирования по наддуву Функции дополнительной пружины 14 может выполнять пружина 7 датчика давления наддува. 2 з.п ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к устройствам, обеспечивающим автоматическое регулирование подачи топлива дизелей в зависимости от давления наддува.

Цель изобретения -улучшение качества корректирования подачи топлива.

Заявленные отличительные признаки в известных технических решениях не обнаружены (в объеме проведенного поиска). Указанные отличительные признаки позволяют получить новое свойство: улучшить качество корректирования подачи топлива дизеля в зависимости от изменения наддува, а также существенно упростить конструкцию корректора, уменьшить его габариты, повысить надежность и технический уровень дизеля в целом.

На фиг. 1 изображен корректор при пуске дизеля; на фиг 2 - схема сил, действующих на силовой поршень в пусковом положении; на фиг. 3 - корректор после запуска двигателя и его работе без нагрузки; на фиг. 4 - корректор при полной нагрузке дизеля; на фиг. 5 и 6 - возможное исполнение силового поршня и золотника со сливным каналом (по п. 2); на фиг. 7 - корректор по п. 3 при спуске дизеля; на фиг. 8 - то же, после запуска дизеля при промежуточном положении его элементов; на фиг. 9 - то же, после запуска дизеля и его работе без нагрузки; на фиг. 10 - то же, при полной нагрузке дизеля.

Корректор подачи топлива для дизеля с наддувом содержит корпус 1. в котором установлена эластичная мембрана 2 датчика давления наддува. Мембрана 2 по периметру зажата крышкой 3 и образует с ней герметичную камеру, которая через штуцер 4 сообщается с впускной системой дизеля

00 hO

о

Мембрана 2 через шток 5 и рычаг б взаимодействует с пружиной 7 и золотником 8. Рычаг 6 установлен на оси 9 в корпусе 1 и контактирует с буртиком 10 золотника 8. Золотник 8 имеет запорную кромку t и сливной канал, выполненный в виде сквозного осевого канала 11 и проточки 12, сообщенной с каналом 11 радиальными отверстиями. Золотник 8 размещен в осевом отверстии сливного поршня 13. который расположен в цилиндрической расточке корпуса 1 и образует вместе с ним рабочую, полость А. Силовой поршень 13 нагружен основной пружиной 14, опирающейся на тарелку 15, зафиксированную в корпусе 1 стопорным кольцом 16. Силовой поршень 13 имеет упор 17 для взаимодействия с органом дозирования 18 подачи топлива, являющимся составной частью топливного насоса высокого давления. В силовом поршне 13 имеются сливные отверстия 19, которые в пусковом положении поршня сообщают рабочую полость А со сливной магистралью через сливной канал в золотнике 8 (через проточку 12 и канал 11) и отверстие 20 в корпусе 1. Рабочая жидкость по каналу 21 поступает под давлением в полость А из системы смазки дизеля. В корпусе 1 установлена также дополнительная пружина 22 для взаимодействия с силовым поршнем 13 в его пусковом положении, усилие которой направлено навстречу усилию основной пружины 14.

На фиг. 2 показана схема сил, действующих на поршень 13 в пусковом положении, где Р - усилие основной пружины 14; К - усилие дополнительной пружины 22; F - усилие органа дозирования 18. При этом в пусковом положении силового поршня 13 выполняется следующее условие

(Р + F) К Р,

т.е. усилие К дополнительной пружины 22, направленное навстречу усилию Р основной пружины 14, превышает его, но меньше суммарного усилия Р основной пружины 14 и усилия F от органа дозирования 18

Поскольку усилие F органа дозирования 18 5нляе1ся конструктивным признаком конкретного топливного насоса (а точнее - регулятора скорости, используемого с топливным насосом), то данное соотношение сил обеспечигаегся, главным образом, за счет соответствующего выбора усилий К и Р. Выполнение данного условия гарантирует при пуске дизеля установку силового поршня 13 и органа дозирования 18 в положений максимальной подачи топлива (до упора в направлении стрелки g на фиг. 1) и выход из этого (пускового) положения сразу же после

запуска дизеля, когда орган дозирования 18 будет отведен регулятором и сила F не будет воздействовать на поршень 13.

Таким образом, в данной конструкции силовой поршень 13 является также и клапаном, обеспечивающим сообщение рабочей полости со сливной магистралью в пусковом положении и их разобщение после запуска дизеля за счет движения поршня 13

под действием дополнительной пружины 22. Дополнительная пружина 22 устанавливается так, чтобы она воздействовала на поршень 13 только в его пусковом положении и не препятствовала перемещению пор5 шня при корректировании подачи по наддуву, то есть при работе дизеля. Это обеспечивается выбором длины дополнительной пружины 22 и соответствующим расположением в корректоре, при котором

0 деформация пружины 22 в пусковом положении не превышает величины, соответствующей ходу h поршня 13 на пусковое увеличение подачи топлива (см. фиг. 4). Сообщение рабочей полости со сливной

5 магистралью можно обеспечить и через дополнительный сливной канал, выполненный в поршне или корпусе корректора ( п.2 формулы). Так, сливной канал может быть образован через проточку b в золотнике 8 (фиг.

0 5) и дополнительное сливное отверстие с в поршне 13. При этом сообщение рабочей плоскости А в пусковом положении поршня 13 со сливной магистралью будет обеспечиваться через сливные отверстия 19, проточ5 ку b и отверстия с в силовом поршне 13. В рабочем положении поршня 13 слив рабочей Жидкости будет осуществляться, как прежде, через сквозной осевой канал 11 в золотнике 8. Однако при малом диаметре

0 золотника 8 и наличии проточки b диаметр канала 11 может оказаться недостаточным для свободного прохода рабочей жидкости на слив. Поэтому целесообразно для слива рабочей жидкости после запуска дизеля

5 ввести сливной канал d в силовом поршне 13, а канал 11 исключить из золотника 8 (см. фиг. б).

Конструкция заявляемого корректора может быть выполнена еще проще, если

0 применить в нем золотник 8 и поршень 13 в соответствии с фиг. 6, а в качестве дополнительной пружины - использовать пружину датчика давления наддува. Такой вариант корректора приведен на фиг. 7-10. Здесь

5 золотник 8 снабжен упором, выполненным в виде буртика г, для контакта с силовым поршнем 13 в пусковом положении. Упором может служить также торец t золотника 8 при его контакте с дном осевого отверстия в поршне 13 и т.д.

Во всех вариантах исполнения корректора рабочая жидкость, поступающая в силовую магистраль, используется для смазки топливного насоса.

Корректор работает следующим обра- зом.

Перед запуском двигателя рычагом управления (не показан) переводят орган 18 дозирования (фиг. 1) в положение максимальной подачи (по стрелке д). Так как при неработающем двигателе давление в рабочей полости А отсутствует, то сливной поршень 13 под действием основной пружины 14 и усилия F органа дозирования 18 сжимает дополнительную пружину 22 и перемеща- ется в пусковое положение (на фиг. 1 - крайнее левое положение). При этом сливные отверстия силового поршня 13 совмещаются с проточкой 12 золотника 8 и рабочая полость А сообщается через сливной канал 11 со сливной магистралью. В период пуска давление наддува также отсутствует и пружина 7 удерживает мембрану 2 в крайнем верхнем положении, а золотник 8 - в крайнем правом положении.

При прокрутке коленчатого вала двигателя пусковым устройством давление масла в системе смазки увеличивается и масло (рабочая жидкость) поступает по каналу 21 в рабочую полость А корректора. Однако давление в рабочей полости А не создается, так как она сообщена со сливной магистралью.

После запуска двигателя его частота вращения быстро увеличивается. Регулятор скорости развивает усилие, превышающее усилие F органа дозирования 18 и перемещает его из пускового положения вправо, устанавливая подачу топлива, достаточную для работы двигателя на холостом ходу. Вы- ключение подачи топлива по частоте вращения строго регламентируется и для дизелей обычно составляет 300-400 об/мин, что обеспечивается соответствующим выбором усилия F органа дозирования. Поскольку по- еле запуска двигателя органа дозирования 18 отведен и сила F уже не воздействует на поршень 13, то он под действием усилия К дополнительной пружины 22, которое превышает усилие Р основной пружины 14, так- же перемещается вправо и, выполняя функции клапана, разобщает сливные отверстия 19 от проточки 12 золотника 8. При этом в полости А создается давление рабочей жидкости и силовой поршень 13 будет перемещаться вправо, преодолевая усилие Р основной пружины 14 до тех пор, пока сливные отверстия 19 не откроются запорной кромкой t золотника 8 (фиг. 3). Поршень 13 займет равновесное положение, соответствующее ограниченной подаче топлива для случаев работы дизеля при отсутствии давления наддува, или при малых его значениях.

При увеличении нагрузки частота вращения двигателя уменьшается, орган дозирования 18 под действием регулятора скорости перемещается в направлении увеличения подачи топлива (по стрелке д) и при некотором значении нагрузки достигает упора 17 поршня 13 (фиг. 4). Поскольку с увеличением нагрузки давление наддува также увеличивается, то мембрана 2, воздействуя на шток 5 и преодолевая сопротив- ление пружины 7, рычагом 6 отводит золотник влево. Это приводит к увеличению площади проходного сечения для прохода рабочей жидкости через сливные отверстия 19. Давление в рабочей полости А уменьшается и силовой поршень 13 под действием основной пружины 14 занимает новое равновесное положение, соответствующее увеличенной подаче топлива, следуя за золотником 8. Так осуществляется корректирование подачи топлива в зависимости от давления наддува.

На фиг. 4 показан корректор при полной нагрузке дизеля, когда мембрана 2 совершила полный ход и находится на упоре в корпус 1. При этом поршень 13 находится в положении максимальной подачи топлива для всех возможных скоростных и нагрузочных, режимов двигателя, взаимодействуя лишь с основной пружиной 14 и давлением рабочей жидкости, - дополнительная пружина 22 не работает, так как между нею и поршнем обеспечивается зазор е (за счет соответствующего выбора длины пружины 22).

При остановке дизеля давление рабочей жидкости в полости А падает и силовой поршень 13 под действием основной пружины 14 перемещается влево до контакта с дополнительной пружиной 22. При очередном запуске дизеля на поршень 13 будет воздействовать орган дозирования 18 и поршень 13 займет исходное пусковое положение, показанное на фиг. 1.

Работа корректора в варианте по пункту 3 формулы изобретения несколько отличается от работы уже рассмотренного варианта. При пуске дизеля (фиг. 7) под действием усилия F органа дозирования 18 и усилия Р основной пружины 14 силовой поршень 13 занимает пусковое положение, сжимая пружину 7 через упор г золотника 8, а мембрана от упора в крышке 3. При этом рабочая полость А сообщается со сливной магистралью через отверстия 19, проточку b в золотнике и отверстия с в силовом поршне 13.

После запуска дизеля (см. фиг. 8), когда орган дозирования 18 освободит упор 17 силового поршня 13, пружина 7 через золотник 8 упором г, преодолевая усилие Р основной пружины 14, сдвинет силовой поршень 13 (вместе с золотником 8) вправо и поршень 13, выполняя Функции клапана, прекратит слив рабочей жидкости из полости А через отверстия с за счет перекрытия их корпусом 1 корректора. При этом мембрана 2 переместится вверх до упора в крышку 3. Затем, вследствие увеличения давления в рабочей полости А, силовой поршень 13 переместится еще дальше до открытия запорной кромки t его сливных отверстий 19 и займет положение, соответствующее ограниченной подаче топлива (фиг. 9). Слив рабочей жидкости в сливную магистраль будет осуществляться через канал d в сливном поршне 13, В дальнейшем корректор работает так же, как и а первом варианте.

На фиг. 10 корректор показан в состоянии, соответствующем полной нагрузке, когда мембрана 2 под действием давления наддува находится в крайнем нижнем положении на упоре в корпус 1, золотник 8 занимает крайнее левое положение, а поршень 13, отслеживая кромку t золотника 8, не препятствует органу дозирования 18 переместится в положение полной подачи топлива (по стрелке д). При этом дополнительная пружина (пружина 7 датчика давления наддува) сжата и не воздействует на поршень 13 (между упором г и контактирующей с этим упором частью поршня 13 имеется зазор).

Второй вариант исполнения корректора (по п. 3) оказывается проще первого по конструкции, так как содержит меньшее количество деталей, и оказывается предпочтительнее первого варианта для дизелей, не имеющих пускового увеличения подачи топлива.

Таким образом заявляемый корректор подачи топлива для дизеля с наддувом обладает существенными преимуществами по сравнению с прототипом. Заявляемый корректор сохраняет все достоинства прототипа, т.е. обеспечивает надежный запуск дизеля благодаря сообщению рабочей полости в пусковом положении силового поршня со сливной магистралью, а также четко выключает пусковую подачу топлива и переходит на режим корректирования по наддуву сразу же после запуска двигателя, - в то же время отличается от него улучшением качества корректирования и существенным yrt- рощением конструкции за счет того, что выключение пусковой подачи (разобщение рабочей полости от сливной магистрали)

осуществляется дополнительной пружиной, воздействующей на уже имеющийся в конструкции силовой поршень без введения (как у прототипа) дополнительного клапан- ного устройства. Здесь функции клапана выполняет силовой поршень. Благодаря исключению ( по сравнению с прототипом) отдельного клапанного устройства, постоянно действующего с органом дозирования,

0 существенно улучшается качество корректирования подачи топлива и упрощается конструкция корректора.

Заявляемое техническое решение имеет множество вариантов практического ис5 полнения (некоторые из них здесь рассмотрены) и позволяет конструировать компактные и простые устройства, обеспечивающие корректирование подачи топлива в зависимости от давления наддува и надеж0 ный запуск дизелей за счет гарантированного обеспечения подачи на режиме пуска.

Оснащение современных и перспективных дизелей двигателей заявляемым корректором обеспечивает качественное

5 корректирование подачи топлива по давлению наддува и их надежный запуск при малых габаритах устройства и простой его конструкции. Вследствие этого улучшается технико-экономические и экологиче0 ские характеристики дизелей, повышается их технический уровень и конкурентоспособность.

Формула изобретения

5 с наддувом, содержащий размещенный в корпусе силовой поршень со сливным отверстием, нагруженный основной пружиной и установленный с возможностью контакта с органом дозирования подачи

0 топлива и перемещения на пусковое увеличение подачи, золотник, связанный с подпружиненной мембраной датчика давления наддува, имеющий сливной канал и размещенный внутри поршня с возможностью пе5 рекрытия сливного отверстия, рабочую полость, образованную корпусом и поршнем, связанную с каналом подвода рабочей жидкости и сообщенную в пусковом положении поршня со сливной магистралью, а

0 также клапан для разобщения рабочей полости от сливной магистрали, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества корректирования подачи топлива, силовой поршень снабжен дополнительной

5 пружиной для нагружения последнего в пусковом положении, при этом усилие дополнительной пружины направлено навстречу усилию основной пружины и превышает его величину, но не более суммарного усилия от основной пружины и органа дозирования.

2 Корректор поп 1 отличающий с я тем, что он снабжен дополнительным сливным каналом, сообщенным в пусковом положении поршня с рабочей полостью и

3 Корректор по пп 1и2 отличающ и и с я тем что дополнительная пружина выполнена в виде пружины датчика давления наддува, а золотник снабжен упором

ПОЛОЖеНИИ поршня Ь IJCIUUIGH IIUIIW.OP ...-ч -„..

выполненным с возможностью его перекры-5 контакта с силовым поршнем в пусковом

тия при перемещении поршня относитель-положении но корпуса.

7 й

10 8 20 It К 22 Я N Фиг1

фиг. 2.

3 Корректор по пп 1и2 отличающ и и с я тем что дополнительная пружина выполнена в виде пружины датчика давления наддува, а золотник снабжен упором

.-ч -„..

контакта с силовым поршнем в пусковом

//

19 /J #

,/ff

фигЗ

/

Ъ Щ

Ј/ 6i гг и я

SI

V

и

9

I 61

Z.6WZ8L

O5

т

чCM

со

h

«N

СЧ4

8

У/

/fr///to////A

/

20

rj

в п Фиг

ft

21

/