Устройство регулирования угла опережения впрыска топлива дизеля

 

Полезная модель относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности, к устройствам для регулирования угла опережения впрыска топлива в дизельных двигателях. Устройство позволяет достаточно простыми мерами точно определять и регулировать геометрический угол опережения впрыска топлива (ОВТ), который показывает на сколько градусов поворота коленчатого вала дизеля или кулачкового вала топливного насоса высокого давления (ТНВД), момент начала подачи топлива в цилиндр дизеля опережает или запаздывает относительно момента положения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) в конце такта сжатия. При этом автоматически формируется взаимное угловое смещение ведущего и ведомого звеньев кулачкового вала топливного насоса на каждой рабочей позиции, обеспечивая изменение величины геометрического угла ОВТ.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности, к устройствам для регулирования угла опережения впрыска топлива в дизльных двигателях.

Известно устройство для регулирования угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом, содержащее сервомотор, поршень которого связан с регулируемой муфтой, соединяющей вал топливного насоса с ведущим валом. Питающий насос через канал соединен с впускным каналом измерителя скорости, с грузом-золотником, выпускной канал которого сообщен через двухкромочный золотник с сервомотором или со сливным каналом. Двухкромочный золотник связан со штоком пневматического корректора, который в свою очередь сообщен с воздухонапорной магистралью дизеля. Устройство обеспечивает регулирование угла опережения впрыска топлива по давлению наддува и частоте вращения вала топливного насоса высокого давления (см. патент РФ 2038500, кл. F02D 23/02, публикация 27.06.1995).

Недостатки известного устройства заключаются в том, что обратная связь по давлению наддува и частоте вращения вала топливного насоса высокого давления достаточно инерционна, вследствие чего точность регулирования угла опережения впрыска топлива снижена.

Задача полезной модели состоит в повышении точности отработки угла опережения впрыска топлива.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое устройство регулирования угла опережения впрыска топлива дизеля, содержащее известные признаки: содержащее ведущий вал, ведомый вал, регулируемую муфту связи, орган управления муфтой, элемент управления рабочей средой, поршень со штоком, установленный в распределительной полости, корректор, маслоподающий патрубок, отличается согласно полезной модели тем, муфта выполнена в виде косозубого зацепления одна из шестерен которого закреплена на ведущем валу, а другая установлена на ведомом валу и снабжена внутренними шлицами с возможностью передвижения по шлицам ведомого вала, орган управления муфтой выполнен в виде силового поршня, шток которого выполнен за единое целое с направляющим патрубком и установлен с возможностью перемещения в распределительной камере, выполненной в ведомом валу, камера закрыта уплотнительной крышкой, одновременно служащей направляющим звеном для штока силового поршня, элемент управления рабочей средой выполнен в виде двух гидравлических рабочих полостей переменного объема, образованных днищами поршня, уплотнительной крышкой и закрытым торцом распределительной камеры, связанных через калибровочные отверстия направляющего патрубка, его центральный канал и кольцевое уплотнение маслоподающего патрубка с масляным коллектором дизеля, шток силового поршня установлен с упором в торец зубчатой муфты, а корректор выполнен в виде калиброванных отверстий в направляющем патрубке.

Совокупность отличительных признаков позволяет достаточно простыми мерами точно определять и регулировать геометрический угол опережения впрыска топлива (ОВТ), который показывает на сколько градусов поворота коленчатого вала дизеля или кулачкового вала топливного насоса высокого давления (ТНВД) момент начала подачи топлива в цилиндр дизеля опережает или запаздывает относительно момента положения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) в конце такта сжатия. При этом автоматически формируется взаимное угловое смещение ведущего и ведомого звеньев кулачкового вала топливного насоса на каждой рабочей позиции, обеспечивая изменение величины геометрического угла ОВТ.

Полезная модель поясняется чертежами: на фиг.1 показано устройство регулирования угла опережения впрыска топлива дизеля в разрезе; на фиг.2 - гидравлическая схема устройства; на фиг.3 - геометрические параметры устройства; на фиг.4 - схема действия усилий в косозубом зацеплении; на фиг.5 - относительное смещение элементов устройства.

Устройство содержит (фиг.1) ведущий вал 1 с косозубой шестерней 2, связанной посредством косозубого зацепления с зубчатой муфтой 3 и связанной кинематически с ведомым валом 4 через шлицы, позволяющие осуществлять муфте 3 продольные перемещения вдоль вала 4. Внутри ведомого вала 4 имеется распределительная камера 5, в которой помещен силовой поршень 6 с направляющим патрубком 7. Камера 5 закрыта уплотнительной крышкой 8, одновременно служащей направляющим звеном для поршня 6. Распределительная камера 5 через направляющий патрубок 7, сверления в валу и кольцевое уплотнение 9 маслоподающего патрубка объединена с масляным коллектором дизеля. В направляющем патрубке 7 имеются калиброванные отверстия 10, которые обеспечивают заполнение маслом рабочих полостей 11, 12 (фиг.2) распределительной камеры 5 и перераспределение его между полостями при перемещении силового поршня 6. Кроме подачи масла направляющий патрубок 7 служит для центрирования силового поршня 6 относительно внутренней поверхности распределительной камеры 5. Шток силового поршня 6 прижимается к внутренней поверхности зубчатой муфты 3 через упорный диск.

Устройство регулирования угла опережения впрыска топлива дизеля работает следующим образом.

При запуске дизельного двигателя крутящий момент ведущего вала 1 передается ведомому валу 4 ТНВД через косозубое зацепление зубчатой муфты 3 и косозубую шестерню 2, ТНВД начинает работать.

Усилие F (см. фиг.2), передаваемое на привод кулачкового вала ТНВД при передаче в косозубом зацеплении, имеет две составляющие: продольную S и касательную (тангенциальную) Т. Наличие продольной силы S при передаче крутящего момента от ведущего вала 1 к ведомому валу 4 через косозубое зацепление муфты 3 и шестерни 2 позволяет муфте 3 смещаться на некоторое расстояние "А" в продольном направлении, одновременно смещаясь вдоль зубьев на расстояние "В" в поперечном направлении.

Наличие взаимного поперечного смещения муфты 3 относительно вала 1 дает возможность точке "С", условно находящейся на зубчатом венце муфты 3, сместиться относительно точки "D", условно находящейся на шестерне 2, что позволяет валам 1 и 4 изменять взаимное угловое расположение друг относительно друга.

Продольное перемещения "А" возможно при условии превышения значением усилия S значения силы гидравлического сопротивления R, возникающей в распределительной камере. Усилие от гидравлического сопротивления R является разностью усилий от давления масла на поверхности S1 и S2 силового поршня 6. Поскольку давление масла, поступающего в полости 11 и 12 (фиг.2) одинаково, то усилие, реализуемое на поверхностях S1 и S2, будет определяться величиной площади, на которую будет оказывать давление поступающее масло. Так как в конструкции силового поршня 6 реализовано условие, при котором площадь поверхности S1 меньше площади поверхности S2, то результирующее усилие R будет стремиться через шток силового поршня 6 переместить муфту 3 влево (если смотреть на фиг.2), противодействуя силе S в перемещении муфты 3 вправо.

Соотношение усилий R и S будет определяться параметром угла а наклона зубьев в косозубом зацеплении, а так же соотношением значений площади поверхностей S1 и S2 и величиной давления масла, поступающего в распределительную камеру 5.

Для каждого рабочего режима (позиции) работы дизеля динамическое равновесие сил R и S, а значит и фиксация некоторого взаимного положения ведущего 1 и ведомого 4 валов достигается при определенном давлении масла в системе смазки двигателя (формирование усилия R) и величине среднего крутящего момента, необходимого для привода кулачкового вала ТНВД (формирование продольной силы S).

Сила трения Р в зубчатом и шлицевом зацеплениях регулятора зависит от величины передаваемого крутящего момента Мкр, количества и геометрических параметров зубьев и шлицев в соответствующих зацеплениях регулятора, коэффициента трения в зацеплениях. Коэффициент трения в зацеплении зубьев зависит от режима смазывания подвижных частей зацепления и площади контакты соприкасающихся зубьев.

Оценить угловое смещение ведущего и ведомого валов можно, рассмотрев схему смещения точек «С» и «D» (фиг.2) и модель данного смещения на рисунке 5.

Траектории смещения условных точек «С» и «D» при взаимном смещении шестерни 2 и муфты 3 можно изобразить в виде прямоугольного треугольника АВС (фиг.5), где сторона АВ соответствует абсолютному смещению точки «D» относительно точки «С», сторона АС является продольной составляющей данного смещения, а сторона ВС - поперечной составляющей. Фактически продольное смещение точки «D» - ВС - будет соответствовать основанию равнобедренного треугольника ОСВ (фиг.5), боковые стороны которого образованы радиусами делительной окружности шестерни 2, а угол при вершине треугольника - - определяет величину

углового смещения ведущего вала 1 относительного ведомого вала 4 при срабатывании регулятора.

Для прямоугольного треугольника АВС (фиг.5) длина катета ВС равна, мм:

ВС=АС·tg(),

Для равнобедренного треугольника ОСВ длина основания СВ, мм:

где dдел - диаметр делительной окружности шестерни 2, мм

- угол смещения ведущего вала 1 относительного ведомого вала 4 при срабатывании регулятора, град.

Приравнивая выражения (10) и (11) определяем величину угла , град:

Величину продольного перемещения АС при проведении ориентировочных расчетов можно задавать произвольно в зависимости от конкретных требований в настройке регулятора. Значение величины АС будет так же влиять на диаметр и количество калиброванных отверстий 9 (рисунок 1) в направляющем патрубке.

Промышленная применимость полезной модели обеспечивается за счет современных технологий.

Устройство регулирования угла опережения впрыска топлива дизеля, содержащее ведущий вал, ведомый вал, регулируемую муфту связи, орган управления муфтой, гидравлический элемент управления рабочей жидкостью, поршень со штоком, установленный в распределительной полости, корректор, маслоподающий патрубок, отличающееся тем, что муфта выполнена в виде косозубого зацепления одна из шестерен которого закреплена на ведущем валу, а другая установлена на ведомом валу и снабжена внутренними шлицами с возможностью передвижения по шлицам ведомого вала, орган управления муфтой выполнен в виде силового поршня, шток которого выполнен за единое целое с направляющим патрубком и установлен с возможностью перемещения в распределительной камере, выполненной в ведомом валу, камера закрыта уплотнительной крышкой, одновременно служащей направляющим звеном для штока силового поршня, элемент управления рабочей средой выполнен в виде двух гидравлических рабочих полостей переменного объема, образованных днищами поршня, уплотнительной крышкой и закрытым торцом распределительной камеры, связанных через калибровочные отверстия направляющего патрубка, его центральный канал и кольцевое уплотнение маслоподающего патрубка с масляным коллектором дизеля, шток силового поршня установлен с упором в торец зубчатой муфты, а корректор выполнен в виде калиброванных отверстий в направляющем патрубке.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к устройствам для диагностики систем питания дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в условиях эксплуатации

Изобретение относится к устройствам получения горячего рабочего агента (газообразного или жидкого), используемого для технологий сушки различных материалов или отопления производственных, бытовых и прочих помещений и производств в различных отраслях народного хозяйства (сельском хозяйстве, производстве строительных материалов, угольной промышленности и т.д.)

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания колесных транспортных средств, а более конкретно - к силовым установкам автономных локомотивов
Наверх