УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА

Полезная модель относится к двигателестроению, к системам регулирования топливоподачи в дизельных двигателях.
Практика эксплуатации дизелей транспортных средств специального назначения (ТССН) показывает, что большую часть времени они работают на неустановившихся режимах. Работа двигателя на таких режимах характеризуется значительными отличиями параметров теплового состояния двигателя и давления наддува от соответствующих значений на установившихся режимах. Влияние угла опережения впрыска топлива (УОВТ) на качество работы двигателя на неустановившихся режимах весьма заметно. Поэтому обеспечение оптимальных значений УОВТ в соответствии с характером неустановившегося режима имеет важное значение.
Работа дизеля с турбонаддувом ТССН в переходных процессах приводит к рассогласованию подач воздуха и топлива, что существенно ухудшает качество протекания рабочего процесса.
Изменение в переходном процессе только количества подаваемого топлива или только количества подаваемого воздуха не является достаточно эффективным средством для улучшения динамических качеств дизеля ТССН. Указанные трудности в обеспечении высокого качества работы двигателя на неустановившихся режимах усугубляются отклонением УОВТ от его оптимального значения, соответствующего текущему неустановившемуся режиму в переходном процессе. Целесообразным изменением УОВТ (его подстройкой к текущему режиму) можно обеспечить перераспределение энергий, получаемых в поршневой и в газотурбинной частях турбопоршневого двигателя, и, тем самым, сформировать требуемый характер протекания переходного процесса.
Реализация законов управления УОВТ возможна при помощи различных устройств управления топливоподачей. Все эти устройства должны реагировать на изменения частоты вращения коленчатого вала, нагрузочного режима работы дизеля, плотности и температуры воздушного заряда, вида топлива (его вязкости).
Известна муфта автоматического изменения угла опережения впрыска топлива, содержащая ведущую полумуфту с прямыми шлицами, ведомую полумуфту с косыми шлицами и центробежные грузы [А.С. №727868, кл. F02M 59/00, 17.04.80].
Такие муфты позволяют изменять угол опережения впрыска топлива только в функции от скоростного режима, что не позволяет более точно корректировать топливоподачу.
Известны муфты, содержащие ведущую полумуфту со шлицами, подпружиненную и подвижную в осевом направлении втулку со шлицами, причем втулка связана с ведомой и ведущей полумуфтами через шлицы. Муфта имеет электромагнитную катушку, взаимодействующую с подпружиненной втулкой [А.С. №808678, кл. F02M 59/20, 28.02.81].
Однако такие муфты имеют гибкую и простую связь (электрическую) с датчиком частоты вращения, но последний размещен вне муфты, что усложняет всю систему. Муфта не позволяет регулировать угол опережения по ряду параметров и не имеет обратной связи, определяющей действительное значения угла опережения.
Известна муфта, содержащая корпус, центробежный измеритель угловой скорости, сервопривод, муфту изменения угла опережения впрыска, элементы кинематической связи и регулируемый и нерегулируемый дроссели, сервопоршень с осевым и радиальным каналами [Патент №1038517, кл. F02D 39/00, 30.08.83].
Такие муфты, дают возможность регулирования только по двум параметрам, что уменьшает эффективность работы.
Известен, также, регулятор угла опережения впрыска топлива [Патент №51115, кл. F02D, 27.01.2006] содержащий корпус, выполненный с пазом конусного сечения, снабженный обратным клапаном, соединенным с электромагнитным клапаном, гидроцилиндр снабженный системой управления давлением, состоящей из микропроцессорного блока управления и датчиков частоты вращения двигателя, угла опережения впрыска топлива, давления надувочного воздуха, положения рейки топливного насоса, сервопривод, муфту со шлицевой втулкой.
Такое устройство позволяет изменять угол опережения впрыска топлива только в функции от частоты вращения двигателя, давления надувочного воздуха, положения рейки топливного насоса и значения угла опережения впрыска топлива, кроме того использование паза конусного сечения в корпусе не позволяет с достаточной степенью точности и динамичности осуществлять управление сбросом давления в полостях устройства.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы двигателя, путем использования показаний датчиков частоты вращения двигателя, угла опережения впрыска топлива, положения рейки топливного насоса, плотности и температуры воздушного заряда, вида топлива (его вязкости).
Поставленная задача решается тем, что в известном регуляторе, содержащем корпус, выполнены два канала, один из которых соединяет полость высокого давления гидроцилиндра через обратный клапан с электромагнитным клапаном, другой соединен с полостью низкого давления, муфту со шлицевой втулкой, гидроцилиндр, сервопривод снабженный системой управления давлением, состоящей из микропроцессорного блока управления и датчиков частоты вращения двигателя, угла опережения впрыска топлива, давления надувочного воздуха, положения рейки топливного насоса, согласно полезной модели в корпусе вместо паза конусного сечения установлен электромагнитный клапан сброса давления управляемый системой управления давлением, которая дополнена датчиками температуры надувочного воздуха и вязкости топлива.
Существо полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. - представлена схема устройства регулирования угла опережения впрыска топлива.
Устройство регулирования угла опережения впрыска топлива состоит из ведущей муфты 1 с прямыми шлицами 2, подвижной втулки 3 с прямыми 2 и косыми шлицами 4. Подвижная втулка 3 связанная с ведомым валом 5 топливного насоса высокого давления (ТНВД) имеющего косые шлицы 4. Подвижная втулка 3 связана со штоком 6 гидроцилиндра. Гидроцилиндр представляет собой корпус 7 с поршнем 8. Поршень 8 гидроцилиндра связан со штоком 6 жесткой посадкой. В корпусе 7 гидроцилиндра выполнены два канала высокого 9 и низкого давления 10. В гидроцилиндре имеются две полости высокого 23 и низкого 24 давления, соединенные между собой каналом в полости которого установлен электромагнитный клапан сброса давления 22. В полости низкого давления 24 имеется пружина 11. Обратный клапан 12 соединен с полостью 23 гидроцилиндра и с электромагнитным клапаном 13. К штоку 6 гидроцилиндра крепится якорь 14 датчика угла опережения впрыска топлива 15. Гидроцилиндр расположен независимо от ведущей муфты 1.
Устройство регулирования угла опережения впрыска топлива снабжено системой управления давлением включающей, микропроцессорный блоком управления 16 состоящей из датчиков частоты вращения двигателя 17, угла опережения впрыска топлива 15, давления надувочного воздуха 18, температуры надувочного воздуха 19, положения рейки топливного насоса 20, вязкости топлива 21.
Устройство регулирования угла опережения впрыска топлива работает следующим образом, крутящий момент от двигателя передается через ведущую муфту 1 и подвижную втулку 3 к валу топливного насоса 5. Управление углом опережения впрыска осуществляется через ведущую муфту 1 с прямыми шлицами, подвижную в осевом направлении втулку 3 с прямыми 2 и косыми 4 шлицами.
В случае увеличения угла опережения впрыска устройство работает следующим образом: открывается электромагнитный клапан 13, в полость 22 гидроцилиндр подается определенное давление жидкости, поршень 8 вместе со штоком 6 гидроцилиндра перемещается до необходимого положения перемещая подвижную втулку 3. Давление жидкости определяется микропроцессорным блоком управления 16 по показаниям датчиков частоты вращения двигателя 17, угла опережения впрыска топлива 15, давления надувочного воздуха 18, температуры надувочного воздуха 19, положения рейки топливного насоса 20, вязкости топлива 21.
В случае уменьшения угла опережения шток 6 гидроцилиндра возвращается под воздействием пружины 11 следующим образом, в канале высокого деления 9 имеется обратный клапан 12, который запирает канал 9 в случае снижения пропускной способности электромагнитного клапана 13. В корпусе 7 гидроцилиндра имеется канал, соединяющий полости высокого 23 и низкого 24 давления, в канале установлен электромагнитный клапан сброса давления 22, через который происходит сброс давления стравливанием жидкости из полости 23 в полость 24 и по каналу 10 на слив. Нормальное положение электромагнитного клапана сброса давления 22 закрытое, в данном случае, уменьшения угла опережения, микропроцессорный блок управления 16 подает команду на электромагнитный клапан сброса давления 22, происходит соединение полости 23 в полостью 24 и каналом 10. Под воздействием пружины 12 жидкость из полости 23 перетекает в полость 24, через открытый на определенное проходное сечение электромагнитный клапан сброса давления 22. Открытие электромагнитный клапан сброса давления 22 на определенное проходное сечение позволяет достичь одинаковой скорости хода возврата штока 6 гидроцилиндра в исходное положение по всей длине, в зависимости от жесткости пружины и вязкости топлива, показания о параметрах которой выдает датчик 21 на микропроцессорный блоком управления 16. Из полости 24 жидкость сбрасывается в канал низкого давления. Угол опережения впрыска топлива принимает начальное значение.
Предложенное устройство регулирования угла опережения впрыска топлива позволит повысить эффективность работы двигателя, с учетом датчиков частоты вращения двигателя, угла опережения впрыска топлива, давления надувочного воздуха, температуры надувочного воздуха, положения рейки топливного насоса, вязкости топлива.