Спосіб і механізм регулювання кута випередження впорскування палива до циліндрів дизеля

1. Спосіб регулювання кута випередження впорскування палива (далі КВВП), заснований на використанні осьового обертання нагнітального плунжера для здійснення розподілу палива по 3 36875 пересувні зусилля для переміщення ведучої півмуфти, що негативно позначається на точності регулювання КВВП. Відомий паливний насос розподільного типу [Строков О.П., Головчук А.Ф. та інші. Системи живлення дизелів типу СМД: Довідник. Дніпропетровськ: «Пороги», 1996. - С.30], в якому початок процесу подачі палива відбувається при умові сполучення надплунжерного об'єму паливної секції з лінією високого тиску певного циліндра двигуна. В якості об'єднуючого елемента виступає нагнітальний плунжер паливного насосу, який також виконує функцію розподілу палива між декількома лініями високого тиску за рахунок свого осьового обертання. Для здійснення обертального руху плунжер за допомогою спеціального прямокутного профілю поєднується з зубчатою втулкою, яка через проміжну шестерню приводиться в обертальний рух валом регулятора частоти обертання. Водночас, вал регулятора через конічну зубчасту передачу перебуває в кінематичному зачепленні з кулачковим валом насоса, який приводиться в обертання від зубчатого колеса розподільного вала дизеля за допомогою механічної муфти відцентрового типу призначеної для регулювання моменту початку подачі палива (КВВП). Даний спосіб регулювання за своїми функціональними властивостями та принципом дії найбільш близький до запропонованого, тому він і був вибраний в якості прототипу. Недоліками вищезгаданого способу (механізму) регулювання КВВП є значна інерційність при сприйнятті збуджувальної та виробленні керуючої дії, відсутності стабільності роботи при постійній частоті обертання кулачкового валу, що негативно позначається на точності й якості регулювання КВВП. Метою корисної моделі є забезпечення на необхідному рівні якість і точність регулювання КВВП, дотримання стабільності значень КВВП на усталених режимах роботи двигуна, здійснення багатокритеріального принципу регулювання КВВП та покращення якості паливоподачі. Поставлена мета досягається наступним чином. Регулювання КВВП в запропонованому способі пропонується здійснювати шляхом керування моментом початку надходження палива з надплунжерного об'єму в лінії високого тиску циліндрів двигуна. Це досягається завдяки здійсненню кутової корекції нагнітального плунжера розподільного паливного насосу по відношенню до паливних каналів ліній високого тиску в паливній секції. Пропонований спосіб базується на особливості плунжера розподільного паливного насосу виконувати розподільчу функцію, а саме, циклічно стискуючи паливо в одному надплунжерному об'ємі розподіляти його на декілька паливних ліній високого тиску в певній послідовності (черговості). Для виконання цієї функції плунжер містить центральний канал, який з одного боку сполучається з надплунжерним об'ємом, а з іншого - з спеціальним розподільним пазом, саме через який, при визначеному куті повороту плунжера, і відбувається 4 надходження палива до певного паливного каналу. Для реалізації представленого способу регулювання КВВП пропонується застосувати спеціальний корегуючий механізм, креслення якого приведене на Фіг.1. Ме ханізм складається з основи 1 закріпленого в корпусі паливного насоса за допомогою осьового кронштейна 2; обертаючого в основі 1 вала 3 з похилими шліцами; веденої шестерні 4, закріпленої на вісі обертання 5 і поєднаної зі зубчатою втулкою 6 плунжера 7 паливного насосу; ведучої шестерні 8, яка закріплена на шліцьовому валі 3 і перебуває в зачепленні з веденою шестернею 4. Також до складу механізму входить рухома шестерня 9 з внутрішніми похилими шліцами. Ця шестерня перебуває одночасно в зачепленні з шліцьовим валом 3 і валом 10 відцентрового регулятора 11 частоти обертання, що дозволяє їй здійснювати як обертальний, так і зворотнопоступальний рух. При обертальному русі рухомої шестерні 9 шліцьовий вал 3 разом з ведучою 8 та веденою 4 шестернею приводить зубчасту втулк у 6 плунжера 7 в обертовий рух, тим самим задаючи обертання і плунжеру 7. Повздовжнє переміщення рухомої шестерні 9 за рахунок шліцьового з'єднання з похилими шліцами призводе до кутового зміщення вала 3 на величину, яку обчислюють з формули: j = h шест × 360° p × Dшл × tg( 90° - a ) (1) де hшест - величина переміщення рухомої шестерні, мм; Dшл - зовнішній діаметр шліців, мм; a - кут нахилу шліців до вісі обертання за їх зовнішнім діаметром, градуси. При цьому кут повороту плунжера7 з врахуванням передаточних чисел зубчастих передач складає: j плу нжер = Zв ед Z в ту лки ×j (2) де Zвед - кількість зубів ведучої шестерні 8; Zвтулки - кількість зубів зубчатої втулки 6 плунжера 7. Зважаючи на те, що р ухома шестерня 9 може рухатися вздовж шліцьового вала 3 вгору і вниз, можливо здійснювати кутове корегування плунжера 7 як за годинниковою, так і проти годинникової стрілки. Організовуючи таким чином корекцію кута повороту плунжера 7 можна контролювати безпосередньо і момент сполучення розподільного паза 12 плунжера з паливними каналами 13 і, відповідно, змінювати КВВП, величина якого буде визначатися з формули: j ВВП = jном ± l × j плу нжер ВВП (3) Де jВВП - КВВП виражений в градусах повороту колінчатого валу двигуна,; j ном - номінальне значення КВВП на номінаВВП льному режимі роботи двигуна, градуси; l - загальне передаточне число від колінчастого валу до плунжера паливного насосу. 5 36875 Для переміщення рухомої шестерні 9 вздовж шліцьового вала З використовується електромеханічний керуючий механізм, креслення якого представлено на Фіг.2. До складу механізму входять: повздовжній важіль 14, який охоплює рухому шестерню 9, рейкова передача в складі зубчастої рейки 15 та зубчастої втулки 16 приєднаної до крокового електродвигуна 17 та кронштейн 18, закріпленого на корпусі паливного насосу. Управління кроковим електродвигуном 17 здійснюється електроною мікроконтролерною системою управління (далі ЕМСУ), яка фіксує зміну параметрів роботи дизеля відповідними датчиками та на основі отриманої інформації обраховує оптимальний КВВП для даного режиму роботи. Регулювання КВВП за запропонованим способом і механізмом відбувається в такий спосіб. При відсутності потреби корегування КВВП керуючий та корегуючий механізм залишаються не задіяними. В даному випадку розподіл палива з встановленим КВВП відбувається в такий спосіб. Обертовий рух зубчастого колеса розподільного валу двигуна через жорсткий привід, кулачковий вал і конічну передачу передається до валу 10 регулятора частоти обертання 11, який в свою чергу приводить в обертовий рух шестерні 9, 8 та 4 корегуючого механізму та зубчасту втулку 6 плунжера 7. Плунжер 7 починає обертання та розподіляти паливо по паливним каналам 13 у визначеній черговості з номінальним значенням КВВП. Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 6 При зміні умов роботи двигуна ЕМСУ генерує відповідний керуючий сигнал до крокового електродвигуна 17 з метою зміни КВВП у відповідності до нових умов роботи. На підставі керуючого сигналу кроковий електродвигун 17 здійснює зміщення рухомої шестерні 9 корегуючого механізму за допомогою рейкової передачі і повздовжнього важеля 14 в напрямку необхідному до встановлення оптимального КВВП. Внаслідок переміщення рухомої шестерні 9 плунжер 7 скорегує своє кутове положення по відношенню до паливних каналів 13 на визначену ЕМСУ величину і змінить КВВП. В даному випадку плунжер 7 буде здійснювати обертовий рух з певним кутовим зміщенням пропорційного до скорегованої величини КВВП відносно свого номінального значення. Таким чином, залучаючи деталі паливного насосу для регулювання КВВП даний спосіб дозволяє більш якісно та гнучкіше здійснювати це регулювання. Крім того, використання в запропонованому механізмі крокового електродвигуна з електроною системою управління дозволить значно підвищити точність та швидкодію зміни КВВП, а також забезпечить виконання принципу багатокритеріальності при регулюванні КВВП. Це в кінцевому випадку призведе до покращення роботи двигуна та поліпшення економічних та екологічних показників автотракторних дизелів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601