Способ управления топливоподдачей дизельного двигателя с турбонаддувом и устройство его осуществления
Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях с турбонаддувом. Способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом заключается в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля по отклонению от заданной рычагом (8) управления скорости вращения дизельного двигателя с помощью отрицательной обратной связи по скорости вращения его вала. Осуществляют изменение угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха с помощью положительной обратной связи от отдельного пневматического регулятора (3). Обеспечение изменения угла опережения впрыскивания топлива осуществляют мембраной (12) пневматического регулятора (3), соединенной с пружиной (10) и штоком (11). Шток (11) вращательной кинематической парой связан с органом (6) управления угла опережения впрыскивания топлива. Раскрыт регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом. Технический результат заключается в повышении точности управления топливоподачей в цилиндр двигателя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области автоматического управления ДВС, а также к устройствам для осуществления указанной технологии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ управления топливоподачей дизельного двигателя (Патент РФ №2013622 "Регулятор топливоподачи дизеля" Леонов И.В., Михальский Л.Л., Леонов Д.И., который зарегистрирован 09 июня 1995 г., опубликован Бюл. №16 [1]). Известный способ [1] осуществляется регуляторами топливоподачи и отличается тем, что с целью повышения точности регулирования, снабжен двумя регуляторами скорости и двумя органами управления: момента начала впрыскивания - угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ) и цикловой подачи топлива. Причем оба органа управления кинематически связанны зубчатыми зацеплениями с плунжером и с толкателем топливного насоса высокого давления (ТНВД), которые соединены винтовой кинематической парой, а на плунжере выполнены две отсечные кромки с различными углами винтовых поверхностей, что позволяет одним плунжером управлять двумя регулируемыми величинами: угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ) и цикловой подачи топлива.
Известный способ управления топливоподачей [1] без изменений не может применяться на дизельных двигателях с турбонаддувом, так как они представляют собой комбинированную установку, в состав которой входит несколько разнородных систем, взаимодействующих между собой в процессе работы [2]. К ним относятся: система топливоподачи, система воздухоснабжения, система турбонаддува и др. При создании такой комбинированной установки индивидуальные характеристики входящих в нее систем удается согласовать лишь на каком-то одном режиме (чаще номинальном). На других режимах согласованность их характеристик нарушается, что приводит к ухудшению качества рабочего процесса дизельного двигателя с турбонаддувом и, как следствие, к снижению его экономических и экологических показателей. Обеспечить поднастройку характеристик элементов дизельного двигателя с турбонаддувом в процессе работы при смене режимов и изменении условий эксплуатации возможно с использованием различных систем автоматического управления. Наиболее эффективным средством воздействия на рабочий процесс дизельного двигателя является совместное управление параметрами процесса топливоподачи двумя различными импульсами, определяющими режим работы [3]. При этом на каждом эксплуатационном режиме, характеризуемом нагрузкой и скоростью, система управления топливоподачей должна обеспечить выбор оптимального момента начала впрыскивания - угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ) и оптимальную цикловую подачу топлива в зависимости от скорости вращения вала и давления наддувочного воздуха дизельного двигателя [3]. Поэтому работа по известному способу [1] не является экономичной, так как УОВТ, определяющий в значительной степени качество сгорания и удельный расход топлива, не поддерживается на оптимальном уровне, так как не учитывает величину давления наддувочного воздуха во всем диапазоне нагрузок и скоростей дизельного двигателя.
Недостатками известного способа является недостаточная точность управления подачи топлива в цилиндр дизеля и управления УОВТ, приводящая к ухудшению качества рабочего процесса в цилиндре и увеличению расхода топлива. В дизельном двигателе с турбонаддувом УОВТ не поддерживается известным способом на оптимальном уровне, который определяется не только скоростью дизельного двигателя и цикловой подачей топлива ТНВД, но в значительной степени зависит от давления наддувочного воздуха, вырабатываемого турбокомпрессором. Поэтому работа дизельного двигателя с турбонаддувом не является экономичной во всем возможном диапазоне нагрузок и известный регулятор топливоподачи [1] принципиально не может обеспечить работу с высокой экономичностью без управления УОВТ в зависимости от давления наддувочного воздуха [2, 3].
Известна система регулирования топливоподачи дизельного двигателя (Патент №2037061 "Система регулирования топливоподачи транспортного дизеля" Леонов И.В., Марков В.А., Леонов Д.И. и др., которая зарегистрирована 30 мая 1994 г., опубликована Бюл. №10 [4]), которая снабжена втулкой управления УОВТ, размещенной на плунжере ТНВД. Известная система регулирования топливоподачи [4] снабжена механическим (центробежным) регулятором [5]), который снабжен двуплечим и одноплечим рычагами, тягами, рейками и упорами, при этом двуплечий рычаг связан одним концом с главным рычагом механического регулятора скорости и органом регулирования начала подачи топлива, т.е. УОВТ), а другим - с тягой органа дозирования подачи топлива.
Недостатками известного регулятора топливоподачи [4] является недостаточная точность управления подачи топлива в цилиндр и отсутствия канала управления УОВТ от давления наддувочного воздуха дизельного двигателя с турбонаддувом, что приводит к ухудшению качества рабочего процесса в цилиндре и увеличению расхода топлива [5]. Известная система управления топливоподачи [4] имеет плунжер и втулку с отсечными винтовыми кромками, размещенные коаксиально в ТНВД, причем, недостаточная точность управления топливоподачи известным устройством [4] объясняется трудностью обеспечения эквидистантности винтовых кромок на разных деталях - на плунжере и на втулке.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения - повышение точности управления топливоподачи в цилиндр дизельного двигателя, улучшение качества рабочего процесса и снижение расхода топлива.
Для достижения поставленной цели, повышения точности управления топливоподачи в цилиндр, улучшения качества рабочего процесса и снижения расхода топлива в предлагаемом способе обеспечивается изменение угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ) регулятором давления наддувочного воздуха с помощью положительной обратной связи, в то время как в известной системе управления изменение УОВТ осуществлялось механическим (центробежным) регулятором скорости с помощью отрицательной обратной связи.
Механический регулятор скорости 2 и дизельный двигатель 1 с турбонаддувом образуют систему автоматического регулирования скорости с отрицательной обратной связью по скорости вращения вала дизеля ω как показано на фиг. 1. В известном устройстве [4] механический регулятор воздействует по двум каналам управления топливоподачи при помощи суммирующего механизма с числом степеней свободы w=2 воздействием его на органы управления, регулирующие УОВТ и цикловую подачу топлива. Сложная механическая цепь суммирования двух импульсов управления с помощью рычагов снижает точность регулирования. В предлагаемом устройстве (фиг. 1) дополнительно организован независимый канал управления давления наддувочного воздуха пневматическим регулятором 3 с помощью положительной обратной связи.
В предлагаемом устройстве сложная механическая цепь звеньев суммирования двух импульсов управления исключена и заменена непосредственной связью пневматического регулятора и органа управления управления УОВТ. Такая положительная обратная связь по давлению наддувочного воздуха позволяет управлять УОВТ во всем диапазоне скоростей и нагрузок дизельного двигателя с турбонаддувом. Как показано на параметрической характеристике дизельного двигателя (фиг. 2) давление наддувочного воздуха Рв зависит как от скорости вращения вала дизельного двигателя ω, так и от развиваемого крутящего момента М. Буквой (А) отмечена внешняя характеристика дизельного двигателя при постоянном положении органа управления цикловой подачей топлива gц (дозирующей рейки), буквой (Б) - регуляторная характеристика (при изменении положения органа управления цикловой подачей топлива механическим регулятором скорости). Буквой (В) отмечено семейство кривых постоянного значения давления надувочного воздуха Рв. Стрелкой показано направление увеличения давления наддувочного воздуха Рв.
На установившихся режимах работы (фиг. 2) давление наддувочного воздуха Рв растет при увеличении крутящего момента М и скорости ω [4, 5]. Для минимизации расхода топлива УОВТ должен увеличиваться при росте крутящего момента и скорости. Поэтому изменение УОВТ 
с помощью положительной обратной связи может быть поставлено зависимость от давления наддувочного воздуха, которое также увеличивается при росте крутящего момента и скорости дизельного двигателя. Таким образом необходимая для минимизации расхода топлива зависимость оптимального значения УОВТ - от нагрузки и от скорости может быть реализована косвенным образом с помощью управления УОВТ по давлению наддувочного воздуха.
Аналогичный характер изменению давления наддувочного воздуха носит семейство кривых постоянных значений УОВТ (фиг. 2), гарантирующее минимизацию вредных выбросов выпускных газов и максимальную экономичность работы, оцениваемую эффективным КПД дизельного двигателя с турбонаддувом [6].
Основой модификации изменения УОВТ для улучшения экономических и экологических показателей дизельного двигателя КамАЗ в широком диапазоне скоростных ω1 и нагрузочных режимов М явились базовые характеристики с постоянным УОВТ, равным 18 градусов до верхней мертвой точки (ВМТ) [6].
Стремление оптимизировать изменения УОВТ для улучшения только экономических показателей приводит к требованию увеличения УОВТ [6] при увеличении как скоростного режима ω1, так и цикловой подачи топлива, пропорциональной росту крутящего момента дизеля М. Оптимизация изменения УОВТ по ОСТ 37.001-81 для улучшения экономических показателей приводит к алгоритму, который не обеспечивает выполнение требований норм даже EURO 1 по предельным выбросам окислов азота NOx, хотя общие требования изменения УОВТ [6] сводятся к его увеличению его при возрастании как скоростного режима ω1, так и подачи топлива и пропорционального роста крутящего момента дизельного двигателя М.
На фиг 3 представлены модифицированные зависимости управления УОВТ принятые за оптимальные для дизельного двигателя семейства КамАЗ [6]. Стремление оптимизировать изменения УОВТ для улучшения как экономических так и экологических показателей приводит к требованию увеличения УОВТ [6] при возрастании как скоростного режима ω1, так и цикловой подачи топлива и пропорционального роста крутящего момента дизельного двигателя М
Известен способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом, заключающийся в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр по отклонению от заданной рычагом управления скорости вращения дизельного двигателя с помощью отрицательной обратной связи по скорости вращения его вала и в изменении угла опережения впрыскивания.
Предлагается способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом, отличающийся тем, что обеспечение изменения угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от давления надувочного воздуха с помощью положительной обратной связи от отдельного пневматического регулятора, осуществляется мембраной пневматического регулятора соединенной с пружиной и штоком, который вращательной кинематической парой связан с органом управления угла опережения впрыскивания топлива.
Общим признаком известного и предлагаемого способов управления топливоподачи дизеля с турбонаддувом является то, что изменение цикловой подачи топлива в цилиндр дизельного двигателя производится по отклонению скорости вращения с помощью отрицательной обратной связи.
Существенное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что дополнительно обеспечивается изменение УОВТ в зависимости от давления наддувочного воздуха с помощью положительной обратной связи.
Введение дополнительной положительной обратной связи по давлению наддувочного воздуха осуществляется дополнительным пневматическим регулятором давления наддувочного воздуха, что позволяет при разгоне управлять топливоподачей по характеристике близкой к экономической характеристике дизельного двигателя.
1. Способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом, заключающийся в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля по отклонению от заданной рычагом управления скорости вращения дизельного двигателя с помощью отрицательной обратной связи по скорости вращения его вала и в изменении угла опережения впрыскивания, отличающийся тем, что обеспечение изменения угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от давления надувочного воздуха с помощью положительной обратной связи от отдельного пневматического регулятора, осуществляется мембраной пневматического регулятора соединенной с пружиной и штоком, который вращательной кинематической парой связан с органом управления угла опережения впрыскивания топлива.
Известно устройство осуществления управления топливоподачей - регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом, содержащий корпус, топливный насос высокого давления с органоми управления угла опережения впрыскивания топлива и с органами управления цикловой подачи топлива, который связан суммирующим рычагом, гильзу с отсечным отверстием, плунжер с винтовой отсечной кромкой и толкателем, механический регулятор скорости дизельного двигателя, главную пружину, рычаг управления скорости дизельного двигателя и главный рычаг, связанный тягой с органом управления цикловой подачи топлива, причем плунжер является исполнительным органом механизма цикловой подачи топлива и кинематически связан с главным рычагом и с механическим регулятором скорости
Для достижения поставленной цели предлагается регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом изменения, отличающиеся тем, что снабжен дополнительным пневматическим регулятором давления наддувочного воздуха, связанным трубопроводом с впускным патрубком дизельного двигателя с турбонаддувом и снабженным мембраной, которая соединена с пружиной и штоком, который вращательной кинематической парой связан с органом управления угла опережения впрыскивания топлива, причем, дополнительно оснащен толкателем, который соединен винтовой кинематической парой с плунжером, соединенным зубчатой передачей с фазирующей рейкой.
Существенные совпадающие признаки известного и предлагаемого устройств присущи всем дизельным двигателям и заключаются в том, что регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом содержит топливный насос высокого давления (ТНВД) с органом управления угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ) и с органом управления цикловой подачи топлива, причем ТНВД имеет плунжер с отсечными кромками, перекрывающий при движении отсечные отверстия в гильзе, имеет осевой канал, который выполнен с возможностью сообщения надплунжерной полости с отсечным отверстием. Существенные отличия известного и предлагаемого устройств заключаются в том, предлагаемый регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом снабжен дополнительным пневматическим регулятором давления наддувочного воздуха, связанным трубопроводом с впускным патрубком дизельного двигателя с турбонаддувом и снабженным мембраной, которая соединена с пружиной и штоком, который связан вращательной кинематической парой с органом управления угла опережения впрыскивания топлива, причем, топливный насос высокого давления дополнительно оснащен толкателем, который с одной стороны соединен винтовой кинематической парой с плунжером, а с другой стороны соединен высшей кинематической парой с кулачковым валом, причем, толкатель соединен зубчатой передачей с органом управления угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ)
2. Регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом, содержащий корпус, топливный насос высокого давления с органоми управления угла опережения впрыскивания топлива и с органами управления цикловой подачи топлива, который связан суммирующим рычагом, гильзу с отсечным отверстием, плунжер с винтовой отсечной кромкой и толкателем, механический регулятор скорости дизельного двигателя, главную пружину, рычаг управления скорости дизельного двигателя и главный рычаг, связанный тягой с органом управления цикловой подачи топлива, причем плунжер является исполнительным органом механизма цикловой подачи топлива и кинематически связан с главным рычагом и с механическим регулятором скорости, отличающийся тем, что снабжен пневматическим регулятором давления наддувочного воздуха, связанным трубопроводом с впускным патрубком дизельного двигателя с турбонаддувом и снабженным мембраной, которая соединена с пружиной и штоком, который вращательной кинематической парой связан с органом управления угла опережения впрыскивания топлива, причем, дополнительно оснащен толкателем, который соединен винтовой кинематической парой с плунжером, соединенным зубчатой передачей с органом управления угла опережения впрыскивания топлива.
Предлагаемое устройство отличается дополнительно тем, что плунжер снабжен дополнительной верхней винтовой отсечной, которая эквидестантна винтовой линии винтовой кинематической паре соединения толкателя с плунжером. Такое конструктивное решение повышает точность дозирования топливоподачи, обеспечиваемое большей точностью обеспечения эквидистантности нижней и верхней винтовой кромки одной и той же детали - плунжера.
3. Регулятор по п. 2, отличающейся тем, что плунжер снабжен дополнительной верхней винтовой отсечной, которая эквидестантна винтовой линии винтовой кинематической паре соединения толкателя с плунжером.
Регулятор дополнительно оснащен толкателем, который соединен винтовой кинематической парой с плунжером, соединенным зубчатой передачей с органом управления угла опережения впрыскивания топлива. Орган управления угла опережения впрыскивания топлива выполнен в виде зубчатой рейки, фазирующей топливоподачу, а орган управления цикловой подачи топлива выполнен в виде зубчатой рейки, дозирующей топливоподачу.
4. Регулятор по одному из п.п. 2 или 3, отличающийся тем, что орган управления угла опережения впрыскивания топлива выполнен в виде зубчатой рейки, фазирующей топливоподачу, а орган управления цикловой подачи топлива выполнен в виде зубчатой рейки, дозирующей топливоподачу.
Сравнение свойств заявляемого и известного решений показывает, что у заявляемого решения появляются новые свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, и что заявляемое решение обладает существенными отличиями.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 4 представлена кинематическая схема регулятора топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом, содержащего пневматический чувствительный элемент давления над дувочного воздуха 3, связанный воздухопроводом с впускным патрубком дизельного двигателя, не показанного на фиг. 4 в виду его общеизвестности его схемы [5]. Мембрана 12 пневматического регулятора давления наддувочного воздуха 3 связана штоком 11 с органом управления угла опережения впрыскивания топлива (УОВТ). Между мембраной 12 и корпусом 15 топливного насоса высокого давления (ТНВД) заключена пружина 10. Орган управления УОВТ - представляет собой зубчатую рейку 6, фазирующую топливоподачу и соединенную зубчатой передачей с толкателем.
Орган управления цикловой подачи топлива представляет собой зубчатую рейку 5, дозирующую топливоподачу, которая связана тягой 9 с главным рычагом 4 механического регулятора 2 [5] общеизвестной конструкции, который приводится во вращения от кулачкового вала 13 топливного насоса высокого давления (ТНВД) 14. Механический регулятор 2 упирается в главный рычаг 4, опертый на корпус 15, который главной пружиной 7 соединен с рычагом 8 управления скорости.
На фиг. 5 представлена принципиальная схема топливного насоса высокого давления 14 (ТНВД). В корпусе 15 ТНВД размещена гильза 18 с отсечными отверстиями 20 и 21, которые выходят в полость низкого давления ТНВД. Плунжер 16 размещен в гильзе 18 с возможностью перекрытия отсечных отверстий 20 и 21 при своем движении. Привод плунжера 16 осуществляется толкателем 17, соединенным с ним с помощью винтовой кинематической пары 27. Толкатель 17 опирается на кулачковый вал 13 с помощью высшей кинематической пары, конструкция которой общеизвестна [5]. Пружина 24, установленная между плунжером 16 и корпусом 15 ТНВД, служит для возвращения плунжера 16 в нижнее положение.
На плунжере 16 выполнены верхняя 19 и нижняя 23 отсечные кромки, имеющие возможность перекрывать при движении отсечных отверстий 20 и 21, выполненных в гильзе 18 и сообщающихся с полостью низкого давления ТНВД. Внутри плунжера 16 выполнен перепускной канал 22, сообщающий надплунжерную полость 28 гильзы 18 и полость 29 плунжера 16 между собой. Плунжер 16 упирается в корпус 15 пружиной 24, служащей для обеспечения движения толкателя 17 на сближение с кулачковым валом 13. Поворот плунжера 16 при дозировании топливоподачи осуществляется при помощи шестерни 25, выполненной заодно с плунжером 16 и соединенной с дозирующей рейкой 5, являющей органом управления топливоподачи. В корпусе 15 ТНВД размещен толкатель 17, связанный зубчатой шестерней 26 с фазирующей рейкой 6, являющей органом управления УОВТ.
Надплунжерная полость 28 закрывается нагнетательным клапаном 30, перекрывающим при движении толкателя 17 на сближение с кулачковым валом 13 соединение надплунжерной полости 28 с топливовпрыскивающей форсункой, не показанной на фиг. 5, конструкция которой общеизвестна [5].
Работа устройства управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом
Переходный процесс дизельного двигателя с турбонаддувом - например, разгон, наступает при перемещении рычага управления 8 скорости из положения режима работы холостого хода ωmin (фиг. 2) с минимальной скоростью в положение с высокой скоростью ωmax, которое вызывает увеличение затяжки главной пружины 7 (фиг. 4). При этом главный рычаг 4 перемещает вправо дозирующую рейку 5 (орган дозирования топливоподачи) в сторону увеличения цикловой подачи топлива gц (вправо), что вызывает увеличение крутящего момента М и скорости ω дизельного двигателя. Эти изменения крутящего момента и скорости с некоторой задержкой за счет инерции ротора турбокомпрессора приводят к росту давления наддува, которое воспринимается пневматическим регулятором 3 (фиг. 4), и, как показывает стрелка на фиг. 2, вызывает соответствующее увеличение УОВТ до оптимального значения, что позволяет повысить качество рабочего процесса в цилиндре [4, 5].
Вращение кулачкового вала 13 ТНВД 14 (фиг. 5) вызывает периодическое поднятие и опускание толкателя 17 и связанного с ним винтовой кинематической парой 17 плунжера 16 в соответствии с профилем кулачка, расположенного на кулачковом валу 13.
Дозирование и фазирование топливоподачи осуществляется при движении плунжера 16 внутри гильзы 18. Движение плунжера 16 вверх вызывается вращением кулачкового вала 13, на который опирается толкатель 17, связанный с плунжером 16. При перемещении вверх плунжер 16 верхней винтовой кромкой 19 перекрывает отсечное отверстие 20 гильзы 18. В этот момент отсечное отверстие втулки 21 перекрывается плунжером 16 и давление топлива в надплунжерной полости 28 увеличивается, вызывая открытие нагнетательного клапана 30 и подачу топлива в цилиндр. Дальнейшее движение плунжера 16 вверх вызывает открытие отсечного отверстия 21 нижней винтовой кромкой 23 плунжера 16 и, как следствие, снижение давления топлива в надплунжерной полости 28 путем вытекания топлива через перепускной канал 22 и отсечное отверстие 21 в полость низкого давления ТНВД. Вследствие этого нагнетательный клапан 30 закрывается и подача топлива в цилиндр прекращается. Таким образом окончание подачи топлива в цилиндр, определяющее продолжительность подачи топлива, цикловую подачу топлива и крутящий момент, регулируется поворотом плунжера 16 ТНВД с помощью рейки 5, являющей органом управления топливоподачи.
Начало подачи топлива в цилиндр, определяющее УОВТ, управляется поворотом толкателя 17 ТНВД с помощью фазирующей рейки 6. При этом меняется относительное положение плунжера 16 и толкателя 17, которое зависит от угла наклона винтовой линии винтовой кинематической пары 27. При относительном повороте плунжера 16 по отношению к толкателю 17, но неизменном угле поворота плунжера 16 по отношению к гильзе 18 меняется УОВТ без изменения продолжительности топливоподачи и цикловой подачи топлива. При одинаковых углах наклона нижней отсечной кромки 23 плунжера 16 и угла наклона винтовой линии винтовой кинематической пары 27 при управлении цикловой подачи топлива поворотом плунжера 16 УОВТ не меняется. Таким образом управление УОВТ идет положительной обратной связью, поскольку увеличение УОВТ, сопровождаемое увеличением подачи топлива и скорости, что вызывает рост давления наддувочного воздуха.
Движение плунжера вниз обеспечивается действием пружины 24, прижимающей толкатель 17 к кулачковому валу 13.
Поскольку увеличение подачи топлива органом дозирования 5 топливоподачи при разгоне дизельного двигателя перемещением рычага управления 8 вызывает рост скорости дизельного двигателя, то вступает в действие отрицательная обратная связь [3, 4] через действие механического регулятора 2 в сторону перемещения органа дозирования топливоподачи 5 для снижения подачи топлива в цилиндр дизельного двигателя.
Переходные процессы в цепях положительной и отрицательной обратной связи регуляторов 2 и 3 (фиг. 1) происходят одновременно, обеспечивая работу по экономической характеристике дизельного двигателя согласно оптимальному изменению УОВТ за счет выбора жесткости пружины 10 пневматического регулятора 3. Выбором жесткости главной пружины 7 механического регулятора 2 обеспечивается оптимальное соотношение скорости дизельного двигателя и положения рычага управления 8.
Окончание переходного процесса дизельного двигателя и наступление установившегося режима работы обеспечивается равенством крутящего момента дизельного двигателя, зависящего от цикловой подачи топлива, и момента сопротивления нагрузки. Изменение момента сопротивления нагрузки также вызывает начало переходного процесса дизельного двигателя, аналогичного процессу, вызываемому перемещением рычага управления.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Заявляемые способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом и устройство его осуществления позволяют повысить эффективность транспортных машин с приводом от дизельного двигателя с турбонаддувом и снизить расход топлива по сравнению с известными устройствами. Управление дизельного двигателя с турбонаддувом в эксплуатации по экономической характеристике может служить значительным резервом повышения экономичности на переходных режимах. Экспериментальные исследования показали [6, 5], что заявленное изобретение может оно быть реализовано с обеспечением безопасности работы.
Литература:
1. Леонов И.В., Михальский Л.Л., Леонов Д.И. Патент РФ №2013622. Регулятор топливоподачи дизеля. // Открытия, изобретения - 30.05.94 Бюл. - №10.
2. Леонов И.В., Марков В.А., Сиротин Е.А. и др. Управление параметрами впрыскивания топлива в дизеле. Грузовик. 2001. №1. С. 26-31.
3. Кругов В.И., Леонов И.В., Шатров В.И. Формирование равновесной характеристики двухимпульсного регулятора по скорости и давлению надувочного воздуха комбинированного ДВС. «Известия Вузов. Машиностроение» №7, 1987. с. 81-85.
4. Леонов И.В., Марков В.А. Михальский Л.Л. и др. Патент РФ №2037061. Система регулирования топливоподачи транспортного дизеля. // Открытия, изобретения - 1995 - №16 с. 169.
5. Кругов В.И. Автоматическое регулирование ДВС. - М.: Машгиз, 1963. 600 с.
6. Марков В.А. Определение оптимальных законов управления углом опережения впрыскивания топлива // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1994. №4.
Подписи под рисунками
фиг. 1. Структурная схема системы управления дизельного двигателя с турбонаддувом
Фиг. 2. Обобщенная параметрическая характеристика дизельного двигателя
Фиг. 3. Оптимальные регулировки УОВТ
Фиг. 4. Кинематическая схема механического и пневматического регуляторов дизельного двигателя с турбонаддувом
Фиг. 5. Кинематическая схема топливного насоса высокого давления (ТНВД) 1 - дизельный двигатель с турбонаддувом; 2 - механический регулятор; 3 - пневматический регулятор; 4 - главный рычаг; 5 - рейка, дизельного двигателя, служащая органом управления дозирования топливоподачи; 6 - рейка дизельного двигателя, служащая органом управления УОВТ, т.е. фазирования топливоподачи; 7-главная пружина; 8 - рычаг управления; 9 - тяга; 10 - пружина; 11 - шток; 12 - мембрана; 13 - кулачковый вал; 14 - топливный насос высокого давления (ТНВД); 15 - корпус; 16 - плунжер; 17 - толкатель; 18 - гильза; 19 - верхняя кромка плунжера; 20 - верхнее отсечное отверстие; 21 - нижнее отсечное отверстие; 22 - перепускной канал; 23 - нижняя кромка плунжера; 24 - пружина; 25 - шестерня плунжера; 26 - шестерня толкателя; 27 - винтовая кинематическая пара; 28 - надплунжерную полость; 29 - полость плунжера; 30 - нагнетательный клапан
1. Способ управления топливоподачей дизельного двигателя с турбонаддувом, заключающийся в изменении цикловой подачи топлива в цилиндр дизеля по отклонению от заданной рычагом управления скорости вращения дизельного двигателя с помощью отрицательной обратной связи по скорости вращения его вала и в изменении угла опережения впрыскивания, отличающийся тем, что обеспечение изменения угла опережения впрыскивания топлива в зависимости от давления наддувочного воздуха с помощью положительной обратной связи от отдельного пневматического регулятора осуществляется мембраной пневматического регулятора, соединенной с пружиной и штоком, который вращательной кинематической парой связан с органом управления угла опережения впрыскивания топлива.
2. Регулятор топливоподачи дизельного двигателя с турбонаддувом, содержащий корпус, топливный насос высокого давления с органами управления угла опережения впрыскивания топлива и с органами управления цикловой подачи топлива, который связан суммирующим рычагом, гильзу с отсечным отверстием, плунжер с винтовой отсечной кромкой и толкателем, механический регулятор скорости дизельного двигателя, главную пружину, рычаг управления скорости дизельного двигателя и главный рычаг, связанный тягой с органом управления цикловой подачи топлива, причем плунжер является исполнительным органом механизма цикловой подачи топлива и кинематически связан с главным рычагом и с механическим регулятором скорости, отличающийся тем, что снабжен пневматическим регулятором давления наддувочного воздуха, связанным трубопроводом с впускным патрубком дизельного двигателя с турбонаддувом и снабженным мембраной, которая соединена с пружиной и штоком, который вращательной кинематической парой связан с органом управления угла опережения впрыскивания топлива, причем дополнительно оснащен толкателем, который соединен винтовой кинематической парой с плунжером, соединенным зубчатой передачей с органом управления угла опережения впрыскивания топлива.
3. Регулятор по п. 2, отличающийся тем, что плунжер снабжен дополнительной верхней винтовой отсечной кромкой, которая эквидистантна винтовой линии винтовой кинематической паре соединения толкателя с плунжером.
4. Регулятор по одному из пп. 2 или 3, отличающийся тем, что орган управления угла опережения впрыскивания топлива выполнен в виде зубчатой рейки, фазирующей топливоподачу, а орган управления цикловой подачи топлива выполнен в виде зубчатой рейки, дозирующей топливоподачу.
