Система питания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02M25/28 

Изобретение относится к машиностро«ению, в частности цвигателестроению, а именно к системам питания цвигателей внутреннего сгорания. По основному авт. св. № 798339 из вестна система питания цвигателя внутреннего сгорания, в которой регулировани расхоца воцы осуществляется применени ем цавления воацуха в возцушной полос ти распределителя при помоши пневморецуктора, следящего действия, связанн.ого с рычагом регулятора топлив1|рго нас са высокого аавления, а водная полость распределителя связана с ффсунками, установленными во впускном трубопроводе, через общий регулировочный винт. Применение такой системы питания поз.воляет повьюить точность регулирования расхода воды в зависимости от режима работы двигателя, в результате чего снижается токсичность выхлопа и повышается экономичность 13 Однако в этих системах не принимаются никакие меры по регулированию расхода воды в зависимости от теплового состояния двигателя. Цель изобретения -г снижение токсичности отработавших газов путем обеспечения регулирования подачи воды в зависимости от теплового состо5гаия двигателя. Указанная цель достигается тем, что распределитель дополнительно снабжен терморегулЕятором, выполненным в виде чувствительного элемента, кинематически связанного с золотником. Кроме того, чувствительный элемент связан с системой охлаждения двигателя. Чувствительный элемент связан с системой смазки двигателя. Чувствительный элемент также выполнен в виде датчика с твердым напо/ьителем. На фиг. 1 схематически показана система питания; на фиг. 2 - распределитель с терморегулятором и форсунка,: установленная во впускном патрубке цилин39apaj на фиг. 3 - пневмореоукгор слеаящего цейсгБИя, разрез. Система питаниясостоит из распрецелигеля I совмещенного с поплавковой камерой и терморегулятором. Возцуш/ная полость распределителя сообщена трубкой 2 с расходной емкостью 3 и полостью А (фиг. 3) пневморецуктора слеаящего аействия (фиг. I), который соединен трубкой 5 с источником сжатого воацуха. Воцная полость распрецелитеяя 1 связана трубкой 6 с расхоцной емкостью 3 и трубками 7 со штуцерами 8 форсунок. Пневморецуктор 4 сое аинен Тягой 9 с рычагом 10 управле- ния регулятором топливного насоса 11 высокого давления дизеля. Плотность В (фиг. 3) пневморедуктора 4 (фиг. 1) со сообщена с атмосферой или полостью впускного трубопровода 12 при помощи трубки 13. Терморегулятор распределителя I трубкой 14 соединен с системой охлаждения, или резервуаром системы смазки (двигатель с воздушным охлаждением). Трубка 15 подключена к терморегулятор и служит для отвода охлаждающей жидкости или масла. Распределитель 1 (фиг. l)i совмещенный с поплавкой камерой и терморегулятором состоит из корпуса 16, в котором выполнены радиальные каналь 17 (по числу цилиндров двигателя), и аксиальное отверстие под золотник 18 на ци линдрическую поверхность которого выходят каналы 17.. Поплавковая камера образована корпусом 16 и крышкой 19, уплотненной резиновым кольцом 20. Крьшдка 19 снабжена бобышкой 21, в которой ввернут штуцер 22 под. трубку 2 (фиг. 1), сообщающую воздушную полость распределителя 1 с полостью А пневморедуктора следящего действия 4. Воздушная полость распределителя образована уровнем жидкости в поплавковой камере и крышкой 19 (фиг. 2). В крышке 19 смонтирован запорный механизм со штуцером 23, который уплотнен кольцом 24 Запорный механизм состоит из корпуса клапана 25, клапана 26, фасонной гайки 27, поплавка 29, двух стоек 29 с осью Выступающая часть днища поплавковой камеры закрыта сеткой ЗО. Радиаль ные каналы 17 через штуцеры 31 соеди нены трубками 7 (фиг. 1) через штуцер 8 с форсунками 32 (фиг, 2). Форсунки установлены во впускных патрубках 33 цилиндров через прокладки 34. В нижне 94 части форсунки 32 выполнено отверстие 35, перпендикулярное ее оси и располо женное по направлению движения воздуха. Прокладка 34 служит для точного ориентирования отверстия 35 форсунки 32 по оси патрубка. Датчик 36 с твердым наполнителем через регулировочные прокладки 37, кольцо 38 и уплотнительную прокладку 39 поджат к нижней чпсти корпуса 16 распределителя стаканом 40 со штуцерами 41 к 42 для подвода и отвода охлаждающей жидкости или масла. Отводящий штуцер 42 расположен выше подводящего штуцера 41 для полного заполнения полости стакана 40. Шток 43 датчика 36 упирается в нижнюю часть золотника 18, который установлен в аксиальном отверстии корпуса 16 через отверстие пружины 44. Плоскость 45 и наружная цилиндрическая поверхность 46 верх- ней части золотника образуют регулирующую кромку. В верхней части золотника 18 выполнены отверстия 47 для подвода воды к радиальным каналам 17. Золотнтк 18 уплотнен в корпусе 16 кольцом 48. Все детали и уэлы распределителя 1 (фиг. 1) совмещенного с поплавковой камерой и терморегулятором, форсунок 32 (фиг. ), пневморедуктора 4 и соединительных трубок, контактирующих с водой или ее парами, выполненными из материалов, не подвергающихся коррозии. Пневморедуктор следящего действия / (фиг. 1) состоит из малого 49 (фиг. 3) и большого 50 корпусов, в которых смонтированы детали и узлы. Шток 5 1 установлен во втулке штока 52, ввинчёЙной в корпус 49 и уплотненной кольцом 53. Кольцо 54 установлено для уплотнения штока 51. Наружный конец штока 51 соединен через тягу 9 (фиг. 1) с рычагом 10 управления регулятором топливного насоса высокого давления или с одним из концов его рейки. Второй конец штока 51 (фиг. 3) имеет буртик для фиксации пружины 55 диафрагмы. Втулка штоков, со стороны защитного чехла 56 имеет буртик для ограничения хода щтока 51. Седло цтиафрагмы 57 со стороны полости В также имеет буртик для фиксации пружины 55 диафрагмы. На седле диафрагмы 57, которое выполнено полым (имеющим отверстие, сообщающее полости А и В), установлена диафрагма 58, которая закреплена между Корпусами 49 и 50 и уплотнена вставкой 59. Корпусы 49 и 50 соединены

межау собой болтами 60 с гайками 61. Сецло циафрагмы 57 уплотнено кольцом 62 по корпусу 5О. На оси 63 смонтированы впускной 64 и выпускной 66 клапаны. Впускной клапан 64 находится 5 в закрытом состоянии поц действием пружины 66. Сеало 67 закреплено межау корпусом 50 и крышкой поцвоца воздуха 68, которая поджата болтами 69. Штуцер, 7О предназначен цля трубки,Ю

сообщающей полость впускного трубопровода 12 (фиг. I) и полость 13 (фиг. 3) пневморедуктора. Через штуцер 7 1 подводится сжатый воздух. Через штуцер 72 и соединительные трубки 2 (фиг. 1) поц- 15 водится давлениеили разрежение в воздушную полость поплавковой камеры.

Тяга 9 одним концом соединена со штоком 51с возможностью перемещения, регулируемого гайкой 73, которая кон- 20 тригся в нужном положении. Другим концом тяга, боединена с рычагом 1О управления (фиг. I), регулятором топливного насоса высокого давления или со свободным концом его рейки.25

Установка распределителя на двигателе (машине или установке) производится таким образом, чтобы при минимальном проходном сечении радиальных каналов 17 (фиг. 2) и подаче минимального раз- зо ежения в воздушную полость распределителя 1 (фиг, 1) из впускного трубопровода 12 или без такового (в сдучае сообщения полости В фиг. 3 пневморедуктора с атмосферой) не происходит истечениез5 воаы через отверстия 35 (фиг. 2) форсунок 32.

Система питания работает следующим образом.

Датчик 36 с твердым наполнителем, 0 вьтолняющий функции как чувствительного, так и исполнительного элементов, при опрецелейных значениях температуры охлаждающей жидкости или масла, омывающей его баллон, имеет соответствую- - j щее положение штока 43. При увеличении температуры охлаждающей жидкости (масла), омывающей датчик, твердый наполнитель, заключенный в датчик с некоторого значения температуры начинает плавиться,,увеличиваясь в обьеме, при этом шток 4. преодолевает усилие пружины 44 и переме щается вверх, передвигая золотник 18. Золотник 18.своей регулирующей кромкой увеличивает проходное сечение радиальных. Каналов 17 (и тем самым уменьшает гидравлическое сопротивление водной магистрали). При снижении температуры ох- лажааюшей жидкости (масла), омывающей

датчик, объем наполнителя уменьшается, шток 43 и золотник 18 под действием гфужины 44 опускаются, уменьшая про-, ходное сечение радиальных каналов 17. Изменение количества регулировочных шайб 37 и перестановкой части их пои корпус датчика достигается перемещение шгока и золотника в требуемом диапазоне температур.

Таким образом, кажаому уровню теплового состояния двигателя соответствует определенное значение гидравлического сопротивления водной магистрали радиальные каналы 17 - соединительные трубки 7 (фиг. 1) - форсунки 32 (фиг. Расход воцы, подаваемой в цилинцр двигателя, завсиСт от его состояния, и в случае недостаточной эффективности системы охлаждения двигателя при эксплуатации его в условиях повышенных температур окружающего воздуха и повьпиенных нагрузок на него, воаа, подаваемая в ци- /шндры, снижает уровень температуры основных деталей двигателя и токсичность отработавших газов.

При изменении положения рычага (фиг. 1) управления регулятором топливного насоса высокого давления или его рейки (при изменении нагрузки на дизель в сторону подачи топлива тягой 9 фиг. 3 выбирается зазор по месту соединения в штоке 51, при этом разрежение во впускном трубопроводе 12 (фиг. I), определяемое частотой вращения коленчатого вала дизеля, йередается через трубку 13, открытый выпускной клапан 65 (фиг. 3) в воздушную полость распределителя и расходной емкости 3 (фиг. 1). I

Начиная с определенного положения

рычага управления регулятором топливного насоса высокого давления или его рейки (это положение определяет начало подачи воды во впускные патрубки цилиндров), зазор в сопряжении тяга 9 (фиг. 3) - шток 51 выбирается и шток б 1, перемещаясь вправо, сжимает пружину 55 диафрагмы. За счет упругой силы пружины диафрагма 58 с седлом 57 также сдвигается вправо закрывается выпускной клапан 65 и, преодолевая усилие пружины 66 открывается впускной клапан 64 и сжатый воздух через трубу 5 (фиг. I), крышку поцвоца воздуха 68 (фиг. 3), полость Аи трубки 2 (фиг. 1) подается в воздушную полость распределителя I и расходной емкости 3. В полости В (фиг. 3) пневморедуктора действует разрежение, передающееся из впускного трубопровода 12 (фиг. I) (в cjjynae соеаинения(пневмореауктора1 4 с впускным грубопровоцом 12 трубкой 13, а не с атмосферой). При определенном гидравлическом сопротивлении / врцной магистрали аавление воздуха в воздушной полости распределителя I (фиг, 1) и раз режение у отверстия форсунки определяет в каждый момент времени количество воды, подаваемой во впускные патрубки цилиндров. Сила давления воздуха на диаф рагму 58 (фиг. 3) со стороны полости А, сила упругости пружины 55 диафрагмы и разрежение в полости Б определяют давление воздуха, поступающего в воздушную полость распределителя . и расходной емкости 3. Положение штока 51 (фиг. 3) определяет силу упругости пружины 55 диафрагмы. Учеличение силы упругости пружины 55 диафрагмы, выз ванное увеличением подачи топлива, вызывает увеличение давления воздуха, поступающего в воздушную полость распре™ делителя 1 (фиг. 1) и расходной емкости 3, что соответственно увеличивает подачу воды во впускные патрубки цилиндров двигателя. Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя вызывает увеличение разрежения в полости В пневморецуктора (фиг. 3) и, как следствие этого, снижение давления редуцируемого воздуха в полостях А пневморедуктора, распределителя и расходной емкости, и уменьшение подачи воды в патрубки цилиндров при неизменном положении штока 51. Такая корректировка воды положительна при эксплуатации транспортных машин, когда подачу воды на режимах максимальной частоты вращения коленча того вала Двигателя необходимо уменьшить. Как только силы давления на диафрагму 58 с левой и правой стороны уравновешиваются (давление редуцированного воздуха достигает соответствующей величины) впускной клапан 64 закрывается, подача воздуха в полость А пневморедук тора прекращается. При обратном ходе штока 5 1 открывается выпускной клапан 65 (за счет уменьшения силы упругости пружины 55 диафрагмы), часть воздуха через полость В сбрасывается во впуск. ной трубопровод 12 (фиг, 1) (или в атмос феру), давление его уменьшается, сила упругости пружины 55 диафрагмы (фиг.3 превышает силу давления воздуха на аИ афрагму 58, последняя с седлом 57 ие- ремещается вправо и выпускной клапан 65 закрывается. Силы, действующие на диафрагму 58 вновь уравновешиваются, но уже при меньшем давлении редуцированного воздуха. Подобным же образом воздействует на диафрагму разрежение в полости В, вызывая открытие или закрытие выпускного клапана 65, и соответственно изменяя давление редуцированного воздуха. Необходимая характеристика подачи ВОЦЫ в цилиндры двигателя, подбирается ис ходя из условий его эксплуатации и опреде 1яется уровнем его теплового состояния двигателя, жесткостью диафрагмы 58, жесткостью пружины 55 и 56, площадью диафрагмы, пределами редуцируемого давления, диапазоном изменения разрежения во впускном трубопроводе. Для увеличения быстродействия пневморедуктора 4 (фиг. I), уменьшения колебательных процерсов при редуцировании необходимо, чтобы все подвижные детали имели минимальную массу, .минималь- ный ход и минимальный объем для редуцированного воздуха. Использование предлагаемой системы питания при эксплуатации двигателей при повышенных температурах окружающего воздуха позволяет подавать воду во впускные патрубки цилиндров при загрузке двигателя начиная с 40-50% и в количестве, необходимом для поддержания оптимального его теплового состояния, снижения токсичности отработавших газов. Эксплуатация системы питания не требует больших затрат на обслуживание. Формула изобретения 1. Система питания двигателя внутреннего сгорания по авг. св. 798339, о т л и чающаяся тем, что, с целью снижения токсичности путем обеспечения регулирования подачи воды- в зависимости от теплового состояния двигателя, распределитель дополнительно снабжен терморегулятором, выполненным в виде чувствительного элемента, кинематически связанного с золотником. 2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что чувствительный элемент связан с системой охлаждения двигателя. 3.Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что чувствительный эле- ,мент связан с системой смазки двигателя.

4. Система по п.п. 1-3, огли.чающаяся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде цатчика с тверцым наполнителеме.

i909259

Источники инфО мации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свицетельство СССР . заявке 272159О, кл. Г О2 М 25/02,1979.

//

фг/г./

W

J 54- J° 59 SZ 65 fS 6$