Электронный регулятор частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления

 

Использование: в двигателестроении, в конструкциях электронных регуляторов топливных насосов высокого давления дизельных двигателей. Сущность изобретения: электронный регулятор содержит исполнительный механизм 1, у которого якорь 2 и сердечник 3 датчика положения рейки 4 выполнены за одно целое с рейкой 5 топливного насоса высокого давления 6 или валиком-тягой, расположенной параллельно рейке, жестко связанной с ней и управляющей ее движением. Магнитопровод 7 с катушкой 8 жестко закреплен на корпусе топливного насоса. Катушка 8 подключена к источнику постоянного напряжения, создает постоянное магнитное поле, в зазоре которого находится обмотка якоря 2. На обмотку якоря подается управляющий ток. В зависимости от величины и направления управляющего тока якорь 2 будет перемещаться влево и вправо, увеличивая или уменьшая подачу топлива. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкции электронных регуляторов топливных насосов высокого давления дизельных двигателей.

Регулятор является одним из основных узлов топливного насоса высокого давления дизеля. Он поддерживает постоянство режима работы дизеля, задаваемого с пульта управления, ограничивает максимальную и минимальную частоту вращения коленчатого вала. Известна конструкция электронного регулятора фирмы Bosch (В.К. Горбаченко, В.В. Курманов, М.В. Мазинг. Электронные системы в дизелях. М. ЦНИИТЗИавтопром, 1989, с. 18-20), которая расширяет функции регулятора, а именно регулирует подачу топлива, в зависимости от температуры давления на входе воздуха в цилиндр, температуры охлаждающей жидкости, дымности отработавших газов и т.д.

Недостатком известной конструкции является использование сложного исполнительного механизма, состоящего из прецизионного линейного электромагнита с втулками из тефлона или бронзы, установленного соосно с рейкой топливного насоса, датчика положения рейки, имеющего наружное подрегулировочное устройство, индукционного датчика частоты вращения с шестерней. Поскольку есть в исполнительном механизме трущиеся поверхности, то для обеспечения качества динамических характеристик в корпусе исполнительного механизма создана масляная ванна для электромагнита, требующая уплотнения кулачкового вала и рейки. Датчик положения рейки топливного насоса и датчик частоты вращения расположен в одном корпусе с исполнительным механизмом. Все это усложняет конструкцию электронного регулятора. Сложность конструкции, наличие трущихся поверхностей, соединение рейки и линейного электромагнита приводит в целом к снижению надежности, долговечности и качества динамических характеристик исполнительного механизма, а также к его удорожанию.

Известна конструкция механического центробежного регулятора (Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Под редакцией А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М. Машиностроение, 1990, с. 196-197), выбранная в качестве прототипа, содержащая валик с грузиками, пружину, вилку со скользящей муфтой и систему рычагов. Все элементы механического регулятора собраны в отдельный корпус, который крепится к торцу топливного насоса высокого давления.

Недостатком известной конструкции является низкая чувствительность и скорость регулирования, большая степень неравномерности работы. Кроме того, совершенствование механических регуляторов достигло своих пределов, т.к. введение в них новых функций, автоматизирующих управление дизелем, является сложной задачей, требующей для реализации каждой новой функции автоматизации применение собственного гидравлического, пневматического или электрического исполнительного органа или корректора, воздействующего на дозирующий орган топливного насоса. Объединение множества функциональных механизмов и исполнительных устройств в общем конструктивном узле на базе центробежного регулятора практически невозможно.

Обострение проблем в двигателестроении экология, экономия топлива, масла требует применение все более совершенных систем регулирования частоты вращения двигателя.

Изобретение решает задачу повышения надежности и долговечности, улучшения качества динамических характеристик исполнительного механизма электронного регулятора и его удешевление.

Это достигается выполнением якоря электромагнита и сердечника датчика положения рейки за одно целое с рейкой топливного насоса высокого давления или валиком-тягой, расположенной параллельно рейке, жестко связанной с ней и управляющей ее движением. В результате не требуются дополнительные трущиеся поверхности, а следовательно и смазка их. Индукционный датчик частоты вращения используется штатный и устанавливается на кожухе маховика коленчатого вала дизеля.

На чертеже представлено поперечное сечение исполнительного механизма электронного регулятора.

Электронный регулятор содержит исполнительный механизм 1, у которого якорь 2 и сердечник 3 датчика положения рейки 4 выполнены за одно целое с рейкой 5 топливного насоса высокого давления 6, магнитопровод 7 с катушкой 8 жестко крепится на корпусе топливного насоса. Сердечник датчика положения рейки, входящего в состав исполнительного механизма закрепляется с другой стороны топливного насоса. Такое конструктивное выполнение исполнительного механизма обусловлено необходимостью устранения помех, наводимых якорной обмоткой электромагнита на измерительную обмотку датчика.

Принцип действия электромагнита основан на механическом воздействии на проводник с током, помещенный в равномерное магнитное поле. Катушка 8 магнитопровода 7, подключенная к источнику постоянного напряжения, создает постоянное магнитное поле, в зазоре которого находится обмотка якоря 2. На обмотку якоря 2 подается управляющий ток. В зависимости от величины и направления управляющего тока якорь 2 будет перемещаться влево и вправо, увеличивая или уменьшения подачу топлива.

Электронный регулятор представляет замкнутую схему автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля.

В схеме реализованы основная обратная связь по частоте вращения коленчатого вала дизеля и дополнительные обратные связи по положению рейки топливного насоса и по току обмотки исполнительного механизма. Обратная связь по частоте вращения коленчатого вала дизеля служит для поддержания заданной частоты вращения. Обратная связь по положению рейки топливного насоса предназначена для обеспечения необходимого диапазона перемещения рейки топливного насоса. При подаче сигнала задания частоты вращения коленчатого вала (сигнал задается в форме напряжения) регулятор осуществляет сравнение сигнала задания и сигнала обратной связи от датчика частоты вращения и вырабатывает управляющий сигнал (сигнал ошибки). Усиленный сигнал ошибки, сигнал обратной связи по положению рейки топливного насоса, сигнал скорости перемещения рейки, вычисленный прямым дифференцированием сигнала о положении рейки, а также сигнал обратной связи по току суммируются, после чего он поступает на вход силового ключа, работающего в импульсном режиме, к выходу которого подключен якорь исполнительного механизма, связанного с рейкой топливного насоса высокого давления. Исполнительный механизм изменяет величину подачи топлива, увеличивая или уменьшая частоту вращения коленчатого вала.

Формула изобретения

Электронный регулятор частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления, содержащий электронный блок, электромагнитный исполнительный механизм, отличающийся тем, что якорь электромагнита и сердечник датчика положения выполнены за одно целое с рейкой топливного насоса высокого давления или валиком-тягой, расположенной параллельно рейке, жестко связанной с ней и управляющей ее движением.

РИСУНКИ

Рисунок 1