Пристрій для змінювання кута опередження вприску палива в дизелі з наддувом

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к системе подачи топлива в дизеле. Известно устройство для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле, выполненное а виде автоматической муфты центробежного типа, содержащей ведомую полумуфту, жестко связанную с кулачковым валом топливного насоса высокого давления, ведущую полум уфту, свободно посаженную на полый хвостовик ведомой полумуфты, гр узы, находящиеся на осях, и две пружины, упирающиеся одним торцом в оси грузов, другим - в пальцы ведущей полу-м уфты, внутрь которых вставлены ограничители [1]. Недостатками известного устройства для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле, выполненного в виде автоматической муфты центробежного типа являются: низкая динамическая чувствительность вследствие значительной массы, малый диапазон изменения угла опережения, зависимость угла опережения впрыска топлива только от частоты вращения коленчатого вала двигателя без учета нагрузки и наполнения цилиндра, что исключает экономичную работу транспортных средств в широком скоростном и нагрузочном диапазонах [1]. Известно устройство для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле, являющееся наиболее близким по технической сущности к заявляемому и выбранное в качестве прототипа, которое содержит корпус, ведущую и ведомую шестерни, связанные между собой через первую и вторую паразитные шестерни с осями вращения соответственно на первом и втором рычагах, оси качания которых совпадают с осями вращения ведущего и ведомого валов, при этом первый и второй рычаги связаны тягой, гидропривод, золотниковую втулк у с золотником, чувствительный элемент частоты вращения, причем первый рычаг связан с гидроприводом, управляемым золотниковой втулкой с золотником, соединенными соответственно с рейкой топливного насоса дизеля и с чувствительным элементом частоты вращения [2]. Во время работы известного устройства при изменении скоростного режима центробежный чувствительный элемент перемещает золотник, сообщая ту или иную полость гидропривода с магистралью подачи масла; что вызывает перемещение поршня и, связанного с ним, первого рычага на величину, соответствующую новому скоростному режиму. При этом золотник отсекает полость гидропривода от магистрали подачи масла. При изменении нагрузочного режима перемещается рейка топливного насоса высокого давления и, связанная с ней, золотниковая втулка, что также сообщает ту или иную полость гидропривода с магистралью подачи масла и вызывает перемещение поршня и, связанного с ним, первого рычага на величину, соответствующую новому нагрузочному режиму, при этом переместившийся золотник отсечет полость' гидропривода от магистрали подачи масла. Недостатками прототипа являются: значительная инерционность вследствие дросселирования потока масла при перетекании из полости золотника в полость гидропривода и из полости гидропривода в сливную магистраль, непосредственная связь первого рычага с поршнем гидропривода, что приводит к разнице во времени срабатывания устройства при увеличении и уменьшении угла опережения, отсутствие пневматического чувстви тельного элемента, изменяющего угол опережения впрыска топлива в зависимости от наполнения цилиндра, что исключает использование прототипа в дизеле с наддувом, вызывает временные перегрузки двигателя при смене режима работы, повышенную термическую напряженность, дымление и увеличение удельного расхода топлива. Конструктивным недостатком является необходимость повышенной точности и чистоты обработки золотника, золотниковой втулки и корпуса, в котором перемещается золотниковая втулка. Для прототипа и заявляемого устройства общими являются следующие существенные признаки: корпус, ведущая и ведомая шестерни, связанные между собой через первую и вторую паразитные шестерни с осями вращения соответственно на первом и втором рычагах, оси качания которых совпадают с осями вращения ведущего и ведомого валов, при этом первый, и второй рычаги связаны тягой, центробежный чувствительный элемент, тяга, соединенная с рейкой управления подачей топлива. Получение требуемого технического результата при использовании прототипа невозможно из-за отсутствия пневматического чувствительного элемента, на шток которого опирается пружина центробежного чувствительного элемента, который, в свою очередь, связан тягой с клином, осевое перемещение которого вызывает поворот первого рычага, и пружины, размещенной между тягой, соединенной с рейкой управления подачей топлива, и клином, что не позволяет изменить угол опережения впрыска топлива в зависимости от наполнения цилиндра, что, в свою очередь, исключает использование прототипа в дизеле с наддувом, вызывает временные перегрузки двигателя при смене режима работы, повышенную термическую напряженность, дымление и увеличение удельного расхода топлива, и значительной инерционности вследствие дросселирования потока масла при перетекании из полости золотника в полость гидропривода и из полости гидропривода в сливную магистраль, непосредственной связи первого рычага с поршнем гидропривода, что приводит к разнице во времени срабатывания устройства при увеличении и уменьшении угла опережения. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом, в котором за счет наличия пневматического чувствительного элемента, на шток которого опирается пружина центробежного чувствительного элемента, который, в свою очередь, связан тягой с клином, осевое перемещение которого вызывает поворот первого рычага, и пружины, размещенной между тягой, соединенной с рейкой управления подачей топлива, и клином обеспечивается точное и своевременное изменение угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом по частоте вращения, нагрузке и наполнению цилиндра во всем диапазоне скоростных и нагрузочных характеристик. Это приведет к существенной стабилизации рабочего процесса и повышает техникоэкономические показатели транспортных дизелей с наддувом. Поставленная задача решается тем, что устройство для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом, содержащее корпус, ведущую и ведомую шестерни, связанные между собой через первую и вторую паразитные шестерни с осями вращения соответственно на первом и втором рычагах, оси качания которых совпадают с осями вращения ведущего и ведомого валов, при этом первый и второй рычаги связаны тягой, центробежный чувствительный элемент, тягу, соединенную с рейкой управления подачей топлива, согласно изобретению, снабжено пневматическим чувствительным элементом, на шток которого опирается пружина центробежного чувствительного элемента, который, в свою очередь, связан тягой с клином, осевое перемещение которого вызывает поворот первого рычага, и пружиной, размещенной между тягой, соединенной с рейкой управления подачей топлива, и клином. От прототипа заявляемое устройство для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом отличается тем, что оно снабжено пневматическим чувствительным элементом, на шток которого опирается пружина центробежного чувствительного .элемента, который, в свою очередь, связан тягой с клином, осевое перемещение которого вызывает поворот первого рычага, и пружиной, размещенной между тягой, соединенной с рейкой управления подачей топлива, и клином. В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в обеспечении точного и своевременного изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом по частоте вращения, нагрузке и наполнению цилиндра во всем диапазоне скоростных и нагрузочных характеристик. Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существуе т следующая причинно-следственная связь. Наличие пневматического чувствительного элемента, на шток которого опирается пружина центробежного чувствительного элемента, который, в свою очередь, связан тягой с клином, осевое перемещение которого вызывает поворот первого рычага, и пружины, размещенной между тягой, соединенной с рейкой управления подачей топлива, и клином обеспечивает точное и своевременное изменение угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом по частоте вращения, нагрузке и наполнению цилиндра во всем диапазоне скоростных и нагрузочных характеристик. Это приводит к существенной стабилизации рабочего процесса и повышает технико-экономические показатели транспортных дизелей с наддувом. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг, 1 схематически изображен общий вид устройства для изменения угла опережения впрыска топлива с исполнительным механизмом в дизеле с наддувом; на фиг. 2 - вид справа. Заявляемое устройство для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом содержит корпус 1, ведущую шестерню 2, ведомую шестерню 3, паразитные шестерни 4 и 5 с осями вращения 6 и 7, связанные тягой 8, рычаг 9 с осью качания 10, совпадающей с осью вращения ведомого вала, рычаг 11 с осью качания 12, совпадающей с осью вращения ведущего вала, взаимодействующий через подшипник 13 на конце 14 рычага с клином 15, между терцем 16 которого и тягой 17, соединенной с рейкой 18 управления подачей топлива, размещена пружина 19, а торец 20 которого связан с тягой 21 центробежного чувствительного элемента 22, пружина 23 которого опирается на шток 24 пневматического чувствительного элемента 25. Рычаг 11 концом 14 с подшипником 13 прижат реактивным моментом к клину 15, при этом перемещение клина 15 в направлении центробежного чувствительного элемента 22 вызывает поворот рычага 11, в плоскости перпендикулярной перемещению клина 15, в сторону увеличения угла опережения впрыска топлива. Тяга 8, рычаги 9 и 11 с осями 6, 7, 10, 12 образуют четырехзвенный механизм. Заявляемое устройство для изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом работает следующим образом. При увеличении частоты вращения грузы (шары) центробежного чувствительного элемента 22 расходятся, сжимая пружину 23, и перемещают, связанный с тягой 21 центробежного чувствительного элемента 22, клин 15 в направлении центробежного чувствительного элемента 22, что, в свою очередь, вызывает поворот рычага 11 (вокруг оси 12), в плоскости перпендикулярной перемещению клина 15, в направлении, противоположном вращению ведущей шестерни 2. Так как оси 6 и 7 имеют угловую подвижность, оси 10 и 12 неподвижны, а шестерни 2-5 находятся постоянно в зацеплении, то паразитные шестерни 4 и 5 при этом должны перекатываться по спаренным с ними шестернями 2 и 3. Однако при этом паразитная шестерня 5 с осью вращения 7 не может свободно перекатываться по шестерне 3, так как при повороте рычага 11 она меняет направление вращения, т.е. относительно ведущей шестерни 2 она должна остановиться или повернуть ведомую шестерню 3 на некоторый угол по отношению ведущей шестерне 2 и тем самым изменить угол опережения впрыска топлива в соответствии со скоростным режимом работы дизеля. При увеличении угловой скорости коленчатого вала увеличивается интенсивность вихрей в камере сгорания, повышается скорость образования рабочей смеси, что уменьшает время задержки воспламенения. Однако при увеличении угловой скорости время, отведенное на сгорание, уменьшается быстрее, чем снижается время задержки воспламенения. В связи с этим по мере увеличения угловой скорости коленчатого вала угол опережения впрыска топлива увеличивается [3]. При увеличении нагрузки, т.е. при увеличении цикловой подачи рейка 18 управления подачей топлива переместится в сторону центробежного элемента 22. При этом переместится жестко связанная с рейкой 18 тяга 17 и сожмет пружину 19, опирающуюся на торец 16 клина 15, что нарушит равновесие центробежных сил, воздействующи х на грузы центробежного элемента 22 и сил упругости пружины 23, и вызовет перемещение клина 15 в сторону центробежного чувствительного элемента 22, что, в свою очередь, вызовет поворот рычага 11 в сторону увеличения угла опережения впрыска топлива. Таким образом заявляемое устройство изменения угла опережения впрыска топлива позволяет менять угол опережения в зависимости от нагрузки. При снижении же нагрузки, т.е. по мере снижения цикловой подачи топлива, избыток воздуха в камере сгорания увеличивается, условия сгорания улучшаются, а продолжительность подачи топлива сокращается, в связи с чем угол опережения впрыска по мере снижения нагрузки уменьшается [3], На выбор оптимального угла опережения впрыска топлива влияет наполнение цилиндра, которое зависит не только от давления наддува, но и от скоростного режима при определенной пропускной способности впускного клапана. Возможность изменения угла опережения впрыска по наполнению особенно актуальна для двигателей со свободным газотурбинным наддувом. По мере увеличения наполнения увеличивается плотность воздуха и температура в камере сгорания, что повышает скорость образования рабочей смеси и уменьшает время задержки воспламенения. В связи с этим угол опережения впрыска топлива по мере увеличения наполнения уменьшается. При снижении числа оборотов и увеличении давления наддува (у дизелей со свободным газотурбинным наддувом) вследствие роста внешней нагрузки, наполнение увеличивается. При этом шток 24 пневматического чувствительного элемента 25 преодолевая усилие центробежных сил, воздействующи х на грузы центробежного чувствительного элемента 22 и сжимающих пружину 23, перемещает, пружину 23 и тягу 21 центробежного чувствительного элемента 22 с клином 15, что вызывает поворот рычага 11 в сторону уменьшения угла опережения впрыска топлива. Таким образом заявляемое устройство обеспечивает точное и своевременное изменение угла опережения впрыска топлива в дизеле с наддувом по частоте вращения, нагрузке и наполнению во всем диапазоне скоростных и нагрузочных характеристик. При этом конструкция позволяет провести предварительные испытания устройства без чувствительных элементов" перемещая клин 15 вручную, что дает возможность на основании опытных данных рассчитать массы грузов центробежного чувстви тельного элемента 22, пружины 19 и 23 и площадь мембраны 24 с учетом возможного взаимодействия для конкретного двигателя. Использование заявляемого устройства позволит решить задачу изменения угла опережения впрыска топлива для транспортных дизелей с наддувом, работающих в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, что обеспечит существенную стабилизацию рабочего процесса и повысит технико-экономические показатели транспортных дизелей с наддувом.