Система регулирования транспортного дизеля с турбонаддувом

 

Изобретение относится к, автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания, в частности к системам регулирования дизелей с турбонаддувом транспортного назначения. Сущность изобретения: система регулирования содержит механизм фазы выпуска отработавших газов и пневматический чувствительный элемент с автономной масляной системой. Механизм изменения угла опережения впрыска топлива включает шлицевую гильзу 2 с прямыми 3 и косыми 4 шлицами, находящимися в зацеплении соответственно с прямыми шлицами 5 валика привода бис косыми шлицами 7 кулачкового валика 8 топливного насоса 9. Шлицевая гильза 2 образует в корпусе 1 управляющую 10 и нагрузочную 11 полости. Механизм изменения фазы выпуска отработавших газов имеет кулачковый вал 13 механизма газораспределения с кулачками 14. Кулачок 14 через шток 15 полости 16, промежуточный элемент 17, полость 18 и толкатель 19 Я Д----v/JJ ffSP ел С

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 М 59/20

ГОСУДАР СТВ Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4899531/06 (22) 03,01.91 (46) 15.04.93. Бюл. М 14 (71) Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ

Н,Э.Баумана (72) В.А.Марков, И.В.Леонов и Д.И.Леонов (56) Заявка Великобритании hh 2090022, кл. C3P, 1982. (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ (57) Изобретение относится к. авто-. матическому регулированию двигателей внутреннего сгорания, в частности к системам регулирования дизелей с турбонаддувом транспортного назначения. Сущность изобретения: система регулирования содер. Ы,, 1809155 А1 жит механизм фазы выпуска отработавших газов и пневматический чувствительный элемент с автономной масляной системой.

Механизм изменения угла опережения впрыска топлива включает шлицевую гильзу

2 с прямыми 3 и косыми 4 шлицами, находящимися в зацеплении соответственно с прямыми шлицами 5 валика привода 6 и с косыми шлицами 7 кулачкового валика 8 топливного насоса 9. Шлицевая гильза 2 образует в корпусе 1 управляющую 10 и нагрузочную 11 полости, Механизм измене ния фазы выпуска отработавших газов имеет кулачковый вал 13 механизма газораспределения с кулачками 14. Кулачок .

14 через шток 15 полости 16, промежуточный элемент 17, полость 18 и толкатель 19 я т/

1809155

20

40 взаимодействует с коромыслом 21, воздействующим на выпускной клапан 22 дизеля.

Пневматический чувствительный элемент имеет мембрану 32, связанную с управляющим золотником 39, размещенным в золотниковой втулке 42 и имеющим регулирующий 40 и компенсирующий 41 пояски, перекрывающие окна 47 и 48 золотниковой втулки. Автономная масляная система включает масляный насос 43, подаИзобретение относится к автоматиче скому регулированию двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей с турбонаддувом транспортного назначения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем регулирования фазы выпуска отработавших газов в зависимости от давления наддува.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой системы регулирования транспортного дизеля с турбонаддувом, Система регулирования содержит механизм изменения угла опережения впрыска топлива, механизм изменения фазы выпуска отработавших газов и пневматический чувствительный элемент с автономной масляной системой, Механизм изменения угла опережения впрыска топлива включает размещенную в корпусе 1 шлицевую гильзу 2 с прямыми 3 и косыми 4 шлицами, Шлицы 3 и 4 находятся в зацеплении соответственно с прямыми шлицами 5 валика привода 6 и с косыми шлицами 7 кулачкового валика 8 топливного насоса 9, Шлицевая гильза 2 образует в корпусе 1 управляющую 10 и нагрузочную 1 t полости, В управляющей полости 11 размещена пружина 12.

Механизм изменения фазы выпуска отработавших газов имеет кулачковый вал 13 механизма газораспределения с кулачками

14,. Кулачок 14 через шток 15, полость 16 штока, промежуточный элемент 17, полость 18 толкателя 19 с пружиной 20 и толкатель

19 взаимодействует с коромыслом 21, воздействующим на выпускной клапан 22 дизеля. Клапан 22 расположен в выпускном трубопроводе 23, соединяющем цилиндры

24дизеля сулиткой25турбины 26турбокомпрессора 27. Топливо в цилиндры 24 дизеля подается через форсунки 28, связанныетопливопроводами 29 с топливным насосом 9, ющий масло к окну 46 золотниковой втулки.

Окно 47 через магистраль 49 связано с нагруэочной полостью 11 и с полостью 16, а окно 48 через магистраль связано с управляющей полостью 10 и с полостью 18 толкателя. Преимуществом заявляемой системы регулирования является увеличение предварения выпуска отработавших газов на режимах с малым давлением наддува. 1 ил, Выпускной клапан 22 подпружинен пружиной 30.

Пневматический чувствительный элемент содержит размещенную в корпусе 31 мембрану 32, образующую в корпусе 31 полость 33, связанную через воздушную магистраль 34 с впускным трубопроводом 35 дизеля. Трубопровод 35 соединяет цилиндры 24 дизеля с улиткой 36 компрессора 37 турбокомпрессора 27, Мембрана 32 подпружинена пружиной 38 и через шток связана с управляющим золотником 39, имеющим регулирующий 40 и компенсирующий 41 пояски. Золотник 39 размещен в золотниковой втулке 42.

Автономная масляная система включает масляный насос 43 с клапаном 44 постоянного давления и магистраль 45 подвода масла к окну 46 золотниковой втулки 42..

Втулка 42 имеет также окно 47 компенсирующего пояска 41 золотника 39 и окно 48 регулирующего пояска 40. Окно 47 через магистраль 49 связано с нагрузочной полостью 11 и через магистраль 49 и обратный клапан 50 — с полостью 16 штока. Окно 48 через магистраль 51 связано с управляющей полостью 10 и через магистраль 51 и обратный клапан 52 — с полостью 18 толкателя.

Для обеспечения устойчивой работы пневматического чувствительного элемента с автономной масляной системой система регулирования оборудована стабилизирующим элементом (обратной связью), позволяющим исключить неустойчивую работу или появление незатухающих колебаний давления масла. Для организации гибкой обратной связи в магистрали 49 нагрузочной полости размещен буферный поршень 53 с буферными пружинами 54 и 55 и с дросселем 56. Ха сливе из полости 18 толкателя установлен дроссель 57, а на сливе из полости 16 штока — дроссель 58.

1809155

Система регулирования транспортного дизеля с турбонаддувом работает следующим образом, Работа дизеля с турбонаддувом на режимах с пониженными частотой вращения и нагрузкой характеризуется рассогласованием подач воздуха и топлива, что существенно ухудшает протекание рабочего процесса и динамические качества дизеля, Для улучшения динамических качеств дизеля при его разгоне целесообразно в начале разгона одновременно увеличить угол опережения впрыска топлива и увеличить предварение открытия выпускного клапана .дизеля, затем по мере увеличения давления наддува в переходном процессе угол опережения впрыска топлива и предварение выпуска уменьшить до минимальных значений.

При работе на исходном перед разгоном дизеля режиме частота вращения турбокомпрессора 27 минимальна, давление воздуха во впускном трубопроводе 35 дизеля мало и мембрана 32 пневматического чувствительного элемента с жестко связанным с ней управляющим золотником 39 находятся в крайнем верхнем положении. При этом площадь окна 48, не перекрытая регулирующим пояском 40 золотника и соединяющая магистраль 45 подвода масла и магистраль 51 управляющей полости, минимальна и давление масла в управляющей полости 10 и в полости 18 толкателя мало, В результате шлицевая гильза 2 перемещает.ся вправо под действием давления масла в нагрузочной полости 11 и кулачковый валик

8 топливного насоса поворачивается относительно валика привода 6 в сторону увеличения угла опережения впрыска топлива.

Это обеспечивает увеличение максимального давления сгорания и; следовательно, увеличение площади индикаторной диаграммы дизеля, что пбзволяет в случае более ранне-. го открытия выпускных клапанов не уменьшать мощность дизеля, Одновременно, малое давление масла в полости 18 толкателя приводит к перемещению промежуточного элемента 17 вверх под действием давления масла в полости 16 штока и уменьшению хода h промежуточного элемента 17 из крайнего нижнего положения до момента перекрытия

- промежуточным элементом сливной магистрали с дросселем 57, соответствующего началу открытия выпускного клапана 22. Та- ким образом, в переходном процессе с малыми давлениями наддува при движении штока 15 и промежуточного элемента 17 вверх за счет набегания кулачка 14 кулачко. вого вала 13 механизма газораспределения открытие выпускного клапана 22 начинается раньше, что обеспечивает увеличение энергии выпускных газов, увеличение частоты вращения ротора турбокомпрессора и количества подаваемого воздуха, По мере увеличения частоты вращения дизеля при разгоне увеличивается расход отработавших газов, частота вращения ротора турбокомпрессора, расход воздуха через двигатель и давление наддува. Это

10 приводит к увеличению давления воздуха в полости 33 пневматического чувствительного элемента, прогибу мембраны 32 и перемещению управляющего золотника 39 вниз.

15 При этом площадь окна 48, не перекрытая регулирующим пояском 40 золотника, увеличивается и давление масла в управляющей полости 10 и в полости 18 толкателя . увеличивается. В результате шлицевая гиль20 за 2 перемещается влево и кулачковый валик 8 топливного насоса поворачивается относительно валика привода 6 в сторону уменьшения угла опережения впрыска топлива до номинального значения при номинальном давлении наддува.

Одновременно, увеличение давления масла в полости 18 толкателя приводит к, перемещению промежуточного элемента 17 вниз и увеличению хода h и ромежуточного

30. элемента 17 иэ крайнего нижнего положения до момента перекрытия промежуточным элементом сливной магистрали с дросселем 57. Таким образом, обеспечивается более позднее открытие выпускного, 35 клапана 22 на номинальном режиме.

Для обеспечения устойчивой работы пневматического чувствител ьного элемента в течение переходного процесса в заявляе- ... мой системе регулирования организована

40 гибкая обратная связь. Принцип действия гибкой обратной связи заключается в создании перепада давлений в левой и в правой полостях буферного поршня 53 во время движения управляющего золотника 39, 45 шлицевой гильзы 2 и штока 15 с промежу. точным элементом 17 и толкателем 19, Этот перепад давлений воздействует на компенсирующий поясок 41 золотника и направлен в сторону, противоположную силе, воздей50 ствующей на мембрану 32 и смещающей управляющий золотник 39 из исходного положения.

Таким образом, заявляемая система регулирования позволяет в переходном про55 цессе при малых давлениях наддува увеличивать угол опережения впрыска топлива и увеличивать предварение выпуска отработавших газов. Увеличение, угла опе- . режения впрыска топлива по сравнению с номинальным на режимах с малым давлени1809155

Составитель B.Màðêîâ

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал . Корректор А,Мотыль

Заказ 1272 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ем наддува позволяет увеличить максимальное давление сгорания и, тем самым, площадь индикаторной диаграммы и мощность дизеля, Увеличение предварения выпуска отработавших газов по сравнению с номинальным на режимах с малым давлением наддува позволяет увеличить энергию выпускных газов и, тем самым, частоту вращения ротора турбокомпрессора в переходном процессе.

Использование заявляемой системы регулирования по сравнению с прототипом позволяет расширить функциональные возможности путем реализации регулирования фазы выпуска в зависимости от давления наддува. Это приводит к увеличению подачи воздуха в переходном процессе, к более полному сгоранию топлива и к улучшению динамических качеств дизеля. Время разгона дизеля уменьшается с 18 до 17 с.

Формула изобретения

Система регулирования транспортного дизеля с турбонаддувом, содержащая механизм изменения угла опережения впрыска топлива, выполненный в виде корпуса с размещенной внутри него шлицевой гильзой, образующей с корпусом управляющую и нагрузочную полости, кулачковый валик топливного насоса и валик привода, на свободных концах которых выполнены шлицы для взаимодействия со шлицами шлицевой гильзы, масляный насос, управляющий золотник и пневматический чувствительный элемент с мембраной и штоком, связанным

5 с управляющим золотником, а последний включен между масляным насосом и управляющей и нагрузочной полостями, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регу10 лирования фазы выпуска отработавших газов в зависимости от давления наддува, система снабжена механизмом изменения фазы выпуска отработавших газов, выполненным в виде установленного в головке

15 цилиндра двигателя клапана, коромысла, толкателя, взаимодействующего через коромысло с клапаном, промежуточного элемента, двух обратных клапанов, пружины и штока для взаимодействия с кулачковым ва20 лом механизма газораспределения, при этом промежуточный элемент размещен между толкателем и штоком с образованием между ними двух полостей, одна из которых соединена через первый обратный клапан с

25 управляющей полостью механизма изменения угла опережения впрыска топлива, дру-. гая — через второй обратный клапан с нагрузочной полостью механизма изменения угла опережения впрыска топлива, а

30 пружина установлена в полости между толкателем и промежуточным элементом.