способ управления подачей смазочного масла, аппаратура дозирования масла

Формула изобретения

1. Способ управления подачей смазочного масла к двигателю внутреннего сгорания с двухтактным циклом, при котором подают топливо в двигатель из топливного резервуара, причем циклически наполняют упомянутый резервуар количеством топлива, по крайней мере равным требуемому количеству топлива для двигателя в течение множества циклов его работы при максимальной скорости потребления топлива двигателем, подают масло в двигатель принудительным средством объемного насоса, имеющим скорость подачи на цикл работы насоса больше максимального требуемого двигателем количества масла на цикл работы двигателя, приводят в действие упомянутый масляный насос и управляют подачей масла во время каждого цикла работы насоса для поддержания, по существу, постоянного заранее заданного соотношения между количеством топлива и количеством масла, подаваемых в двигатель за цикл работы двигателя, отличающийся тем, что приводят в действие упомянутый масляный насос под действием топлива из упомянутого резервуара и одновременно с ним, причем упомянутый способ позволяет осуществлять раздельную подачу в двигатель топлива и масла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещают участок стенки, определяющий упомянутый топливный резервуар, путем подачи топлива из упомянутого топливного резервуара и приводят в действие насос под действием перемещения упомянутого участка стенки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что прикладывают нагрузку к упомянутому участку стенки для поддержания, по существу, постоянного давления топлива в резервуаре.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что пополняют упомянутый топливный резервуар под действием заранее заданной величины перемещения упомянутого участка стенки из положения, занимаемого, когда резервуар заполнен топливом.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что прикладывают нагрузку к упомянутому участку стенки от источника давления с текучей средой для оказания давления на топливо в резервуаре, понижают упомянутое давление текучей среды после перемещения участка стенки на заранее заданную величину, возвращают упомянутый участок стенки в первоначальное положение, пополняют резервуар и вновь прикладывают давление текучей среды.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что осуществляют всасывание топлива в резервуар для пополнения резервуара под действием упомянутого обратного перемещения участка стенки.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что подводят упомянутое давление текучей среды посредством выпуска сжатого газа из камеры или камер сгорания двигателя.

8. Способ по любому из пп.1 7, отличающийся тем, что приводят в действие упомянутое средство насоса под действием перемещения упомянутого участка стенки резервуара.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутое средство насоса содержит элемент, выступающий в камеру с постоянным объемом, а упомянутое управление подачей масла осуществляют увеличением степени выступания упомянутого элемента в прямой зависимости от перемещения упомянутого участка стенки топливного резервуара и благодаря этому подают масло в двигатель.

10. Способ по пп.5, 8 и 9, отличающийся тем, что к упомянутому участку стенки подсоединяют элемент, предназначенный для перемещения одновременно с ним, и уменьшают выступание упомянутого элемента в камеру, когда участок стенки возвращается к первоначальному положению, благодаря чему осуществляют всасывание масла в упомянутую камеру для пополнения камеры маслом.

11. Аппаратура дозирования масла для управления подводом масла к двигателю внутреннего сгорания с двухтактным циклом работы, содержащая принудительное средство объемного насоса для подачи масла в двигатель и имеющего объем на цикл больше максимального количества требуемого масла двигателем за цикл работы двигателя, причем резервуар подвода топлива имеет емкость топлива, по крайней мере равную требуемому двигателем количеству топлива в течение большого количества циклов работы двигателя при максимальной скорости потребления топлива двигателем, и средство для управления подачей масла во время каждого цикла средства насоса для поддержания, по существу, постоянного заранее установленного соотношения между количеством топлива и количеством масла, подаваемыми в двигатель за цикл работы двигателя, отличающаяся тем, что она содержит средство для поддержания, по существу, одинакового давления упомянутого топлива в резервуаре для подачи в средство дозирования топлива, средство, способное работать под влиянием и одновременно с потреблением топлива из упомянутого резервуара для приведения в действие упомянутого средства насоса, причем упомянутая аппаратура способна отдельно подавать в двигатель топливо и масло.

12. Аппаратура по п.11, отличающаяся тем, что средство для управления подачей масла приспосабливают для поддержания, по существу, одинакового соотношения между давлениями топлива в резервуаре и подаваемого насосом масла.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается управления подачей масла в двигатель с двухтактным циклом, при котором введение масла в двигатель осуществляют отдельно от введения топлива.

С ростом требований к уменьшению выделений двигателями внутреннего сгорания признали, что необходимо ввести управляющее устройство для управления уровнем выделений с выхлопными газами двигателей такого класса, которые относятся не к автомобильным двигателям, а, в частности, к судовым двигателям для прогулочных катеров и двигателей для мопедов и мотороллеров.

Рассматриваются также ограничения на выделения различными типами стационарных двигателей внутреннего сгорания и оборудования, в которых используются двигатели внутреннего сгорания и оборудования, а также двигатели внутреннего сгорания с малым рабочим объемом цилиндров, типа газонокосилок и кусторезов.

Большая часть этих маленьких двигателей работает на принципе двухтактного цикла. Причина состоит, главным образом, в том, что такие двигатели с двухтактным циклом имеют малый вес и низкую стоимость изготовления.

Однако в большинстве двухтактных двигателей в настоящее время используют смазывание двигателя путем введения смазочного масла в топливо, которое в этом случае проходит через отсек картера соответствующих цилиндров, прежде чем оно поступит в цилиндр, чтобы воспламениться и сгореть. Хотя смесь масла с топливом является очень удобным и сравнительно дешевым способом транспортирования смазочного масла в различные участки двигателя, она усугубляет проблему выделения с выхлопными газами.

Механическое устройство дозирования масла используют также в связи с двухтактными двигателями, обычно управляемыми от системы рычагов тяг управления дроссельной заслонкой для регулирования подачи масла в зависимости от нагрузки двигателя. Масло подают в топливо или непосредственно в двигатель, или в двигателе с двухтактным циклом с давлением в полости картера, в воздух, находящийся в картере двигателя.

Установлено, что более эффективное управление выделениями с выхлопными газами, особенно в двигателях с двухтактным циклом, достигают непосредственным спрыском топлива в камеру сгорания, однако в случае таких систем с непосредственным впрыском топливо нельзя использовать в качестве носителя для смазочного масла, поскольку топливо не вводится в картер двигателя, где располагаются основные детали, требующие эффективного смазывания.

В автомобилях, имеющих двигатели с большим рабочим объемом, с экономической точки зрения приемлемо обеспечивать систему управления работой двигателя, включающую электронный блок управления, который можно программировать для управления соответствующей системой смазки двигателя, дополнительно к управлению работой системы впрыска топлива.

Однако, стоимости таких систем управления двигателями слишком высокие, чтобы позволить использовать их в управлении работой двигателей малого рабочего объема с низкой стоимостью /типа маленьких судовых двигателей, двигателей мопедов и скутеров и двигателей для газонокосилок/.

Задача изобретения - создание способа и аппаратуры для раздельной /без смешения/ подачи топлива и смазки в ДВС с двухтактным циклом, которые эффективны и надежны и которые можно изготовить с большим рабочим объемом при относительно низкой стоимости.

Поставленная задача решается тем, что в способе управления подачей смазочного масла к ДВС с двухтактным циклом, при котором подают топливо в двигатель из топливного резервуара, причем циклически наполняют упомянутый резервуар количеством топлива, по крайней мере, равным требуемому количеству топлива для двигателя в течение множества циклов его работы при максимальной скорости потребления топлива двигателем, подают масло в двигатель принудительным средством объемного насоса, имеющим скорость подачи на цикл работы насоса больше максимального требуемого двигателем количества масла на цикл работы двигателя, приводят в действие упомянутый масляный насос и управляют подачей масла во время каждого цикла работы для поддержания по существу, постоянного заранее заданного соотношения между количеством топлива и количеством масла, подаваемых в двигатель за цикл работы двигателя, приводят в действие упомянутый масляный насос под действием топлива из упомянутого резервуара и одновременно с ним, причем упомянутый способ позволяет осуществлять раздельную подачу в двигатель топлива и масла.

Перемещают участок стенки, определяющий упомянутый топливный резервуар путем подачи топлива из упомянутого топливного резервуара, и приводят в действие насос под действием перемещения упомянутого участка стенки.

Прикладывают нагрузку к упомянутому участку стенки для поддержания, по существу, постоянного давления топлива в резервуаре. Пополняют упомянутый топливный резервуар под действием заранее заданной величины перемещения упомянутого участка стенки из положения, занимаемого, когда резервуар заполнен топливом.

Прикладывают нагрузку к упомянутому участку стенки от источника давления с текучей средой для оказания давления на топливо в резервуаре, понижают упомянутое давление текучей среды после перемещения участка стенки на заранее заданную величину, возвращают упомянутый участок стенки в первоначальное положение, наполняют резервуар и вновь прикладывают давление текучей среды.

Осуществляют всасывание топлива в резервуар для пополнения резервуара под действием упомянутого обратного перемещения участка стенки.

Подводят упомянутое давление текучей среды посредством выпуска сжатого газа из камеры или камер сгорания двигателя. Приводят в действие упомянутое средство насоса под действием перемещения упомянутого участка стенки резервуара.

Упомянутое средство насоса содержит элемент, выступающий в камеру с постоянным объемом, а упомянутое управление подачей масла осуществляют увеличением степени выступания упомянутого элемента в прямой зависимости от перемещения упомянутого участка стенки топливного резервуара и благодаря этому подают масло в двигатель.

К упомянутому участку стенки подсоединяют элемент, предназначенный для перемещения одновременно с ним и уменьшают выступание упомянутого элемента в камеру, когда участок стенки возвращается в первоначальное положение, благодаря чему осуществляют всасывание масла в упомянутую камеру для пополнения камеры маслом.

Поставленная задача решается также тем, что аппаратура дозирования масла для управления подводом масла к ДВС с двухтактным циклом работы, содержащая принудительное средство объемного насоса для подачи масла в двигатель и имеющего объем на цикл насоса больше максимального количества требуемого масла двигателя за цикл работы двигателя, причем резервуар подвода топлива имеет емкость топлива, по крайней мере, равную требуемому двигателем количеству топлива в течение большого количества циклов работы двигателя при максимальной скорости потребления топлива двигателем, и средство для управления подачей масла во время каждого цикла работ средства насоса для поддержания по существу постоянного заранее установленного соотношения между количеством топлива и количеством масла, подаваемыми в двигатель за цикл работы, содержит средство для поддержания по существу одинакового давления упомянутого топлива в резервуаре для подачи в средство дозирования топлива, средство, способное работать под влиянием и одновременно с потреблением топлива из упомянутого резервуара для приведения в действие упомянутого средства насоса, причем упомянутая аппаратура способна отдельно подавать в двигатель топливо и масло.

Средство для управления подачей масла приспосабливают для поддержания, по существу, одинакового соотношения между давлениями топлива в резервуаре и подаваемого насосом масла.

На фиг. 1 представлен вид в поперечном разрезе блока подачи топлива и дозирования масла

на фиг. 2 представлен вид в поперечном разрезе блока дозирования топлива.

на фиг. 3 - вид в поперечном разрезе дозирующей камеры и участка дозирующего плунжера, показанного на фиг. 2 блока дозирования топлива /увеличено/.

на фиг. 4 - вид в разрезе блока инжектора.

Обращаясь теперь к фиг. 1 прилагаемых чертежей, отметим, что здесь представлен вид в поперечном разрезе через блок топливного и масляного насосов, который содержит устройство дозирования масла.

Штуцер 1 ввода масла соединен с масляным бачком /не показанным/ для подачи масла в канал для смазки 2 через одноходовой клапан 3, смещаемый пружиной 3А в закрытое положение. Из канала 2 масло выпускается через штуцер 4 под управлением одноходового клапана 5, смещаемого в закрытое положение пружиной 5А. Шток 6 дозирования масла имеет скользящую посадку второго класса точности в камере 7 масляного насоса, образующей канал для смазки 2.

Перемещение дозирующего штока 6 по направлению вверх, как видно на фиг. 1, втягивает масло в канал 2 из бачка подачи масла через клапан 3. Перемещение дозирующего штока 6 вниз выпускает масло из канала 2 по штуцеру 4 через клапан 5. Штуцер 4 подсоединяют соответствующей нагнетательной трубкой или трубками и/или каналом, или каналами для подачи масла в соответствующее место в двигателе.

В многоцилиндровом двигателе канал 2 и шток дозирования 6 можно делать с соответственными размерами, чтобы один блок дозирования масла мог снабжать маслом для смазывания все детали многоцилиндрового двигателя. В качестве альтернативы, для подачи смазки к каждому цилиндру и соответствующим подшипникам можно обеспечивать индивидуальные блоки дозирования масла одинаковой конструкции.

Шток дозирования масла 6 выступает в камеру подвода топлива 8 и в центральной части соединен с диафрагмой 9, которая образует одну стенку топливной камеры 8. Топливная камера 8 связана с каналом подвода топлива 10 и каналом подачи топлива 11 через соответственные одноходовые клапаны 12 и 13, ток что перемещение диафрагмы 9 вверх, если смотреть на фиг. 1, втягивает топливо в камеру 8, а при перемещении вниз - подает топливо из камеры 8 в блок дозирования топлива, дальнейшее описание которого приведено ниже. Как показано на фиг. 1, диафрагма 9 находится в своем растянутом положении, поэтому топливная камера 8 заполнена до своей максимальной емкости топливом и, таким образом, шток дозирования масла 6 находится в своем верхнем положении. При этом канал для смазки 2 также оказывается заполненным маслом.

По мере потребления топлива блоком впрыска топлива диафрагма 9 перемещается вниз и, в свою очередь, вызывает перемещение штока дозирования масла 6 также вниз. Поскольку шток дозирования 6 жестко соединен с средней частью 9А мембраны 9, каждый из них соответственно перемещается вниз и, таким образом, масло вытесняется из канала 2 со скоростью, прямо пропорциональной скорости потребления топлива из топливной камеры 8. Таким образом видно, что вышеописанный механизм обеспечивает очень простое, надежное и эффективное средство для дозирования подачи масла в двигатель со скоростью, непосредственно связанной со скоростью потребления топлива.

Чтобы обеспечить усилие, необходимое для осуществления подачи топлива и масла, нижняя сторона диафрагмы 14 непосредственно подвергается, по существу, постоянному давлению газа, находящегося в камере 15, и это давление соответствует почти максимальному давлению, достигаемому в отсеке картера двигателя с двухтактным циклом во время каждого цикла. С целью получения этого состояния давление в камере 15 устанавливают приводимый в действие давлением клапан /не показанный/ типа обычного запорного вентиля для соединения по выбору картера с камерой 15.

Для передачи диафрагме 9 усилия, создаваемого на диафрагме 14, устанавливают рычаг 16, удерживаемый поворотным образом на оси 17. Таким образом, в камере 15 получается давление, кратное давлению в камере 8 из-за разницы площадей двух диафрагм 9 и 14, которое регулируется действиями пружины 18 и давлением масла в канале 2.

По мере потребления топлива из топливной камеры 8, диафрагма 14 перемещается вверх, если смотреть на фиг. 1, пока регулируемый ограничитель хода 19 соприкоснется с шариком 20, расположенным в гнезде 21, находящимся на диафрагме 14. Благодаря этому камера 15 сообщается с атмосферой и шарик 20 после этого возвращается, чтобы оказаться на неподвижном выступе 22, а диафрагма 14 перемещается вниз до тех пор, пока гнездо 21 снова не соединится с шариком 20. В то же самое время пружина 18 перемещает диафрагму 9 вверх, благодаря чему через клапан 10 в камеру 8 всасывается топливо, и через клапан 3 в канал 2 стягивается масло, а затем цикл повторяется.

Из вышеприведенного описания конструкции и работы объединенной системы подачи топлива и масла должно быть ясно, что при согласованном перемещении диафрагмы 9 и штока дозирования 6, приводимых в действие диафрагмой 14 и рычагом 16, будет поддерживаться, по существу, постоянное соотношение между скоростью подвода топлива и скоростью подвода масла к двигателю.

Обращаясь теперь к фиг. 2 и 3 отметим, что по каналу 11 подачи топлива, на который делалась ссылка в вышеприведенном описании в отношении фиг. 1, топливо подводится к камере накапливания топлива 23, в которую включен демпфер 24 давления, предназначенный для поддержания в камере 23, по существу, постоянного давления топлива. Демпфер 24 содержит нагруженную пружиной диафрагму 25. Через топливную камеру 23 проходит полый шток 26 дозирования топлива, в стенке которого имеется отверстие 27 для обеспечения непрерывной связи между камерой 23 накапливания топлива и внутренней полостью 28 в штоке 26 дозирования топлива. Верхний конец штока дозирования топлива 26 закрывается плунжером 29, к которому он жестко прикреплен.

Нижний конец штока дозирования 26 располагают в камере дозирования 30 /фиг. 3/, в которой он может перемещаться в осевом направлении с целью изменения емкости топлива дозирующей камеры. Смонтированный на нижнем конце дозирующего штока узел 31 одноходового клапана управляет связью между внутренней полостью 28 дозирующего штока 26 и камерой дозирования топлива 30. На противоположном конце дозирующей камеры 30 одноходовой клапан 32 управляет потоком топлива из дозирующей камеры 30 в трубопровод для подвода топлива к точке подачи в двигатель.

Плунжер 29, жестко подсоединенный к дозирующему штоку 26, перемещается в цилиндре 33 под действием приложения давления текучей среды в цилиндре 33. Приложение этого давления текучей среды перемещает плунжер 29 и шток дозирования топлива 26 вправо, если смотреть на фиг. 3, и при таком перемещении вызывает закрывание одноходового клапана 31 и открывание одноходового клапана 32, так что находящееся в топливной камере 30 топливо выпускается по каналу подачи 34. Таким образом, можно видеть, что посредством изменения хода плунжера 29, а отсюда и дозирующего штока 26, можно изменять количество подаваемого в двигатель топлива во время каждого хода дозирующего штока 26 так, чтобы удовлетворять потребности двигателя в топливе.

Клапаны 31 и 32 имеют обычную конструкцию, каждый из которых нагружен пружиной, переводящей клапан в закрытое положение.

Клапан 31 в дозирующем штоке 26 открывается тогда, когда давление во внутренней полости 28 выше давления в дозирующей камере 30 на заданную величину, и точно так же клапан 32 открывается тогда, когда давление в дозирующей камере выше давления в канале подачи 34. Клапан 31 открывается при более низком давлении, чем клапан 32.

Чтобы добиться изменения количества подаваемого в двигатель топлива, на оси 35 вращательным образом смонтирован кулачок 36 для взаимодействия с регулируемым ограничителем хода 37 плунжера, который управляет возвратным положением плунжера 29 в цилиндре 33. Величина хода плунжера вправо на фиг. 2 фиксируется кольцеобразным заплечиком 38. Таким образом, когда ограничитель хода плунжера 37 движется к заплечику 38, т.е. вправо, если смотреть на фиг. 2, ход штока дозирования топлива 26 уменьшается и, следовательно, количество топлива, подаваемого из камеры дозирования топлива 30 при каждом ходе плунжера, уменьшается, и наоборот.

В соответствии с этим, управляя ходом плунжера 29 посредством действия кулачка 36, можно изменять скорость подачи топлива в двигатель. Действием кулачка управляют непосредственный привод или можно управлять через соответствующий электронный блок управления, чтобы корректировать количество подаваемого в двигатель топлива в зависимости от нагрузки и скорости двигателя.

Обычно подаваемой в камеру 33 текучей средой для приведения в действие плунжера 29 может быть воздух, который подается под действием нагнетания в картере двигателя с двухтактным циклом через соответствующее устройство управления давлением. Воздух под давлением можно получать из того же источника, который используют для приведения в действие мембраны 14, как было описано выше в отношении фиг. 1 чертежей.

Синхронизацию приложения давления воздуха к плунжеру регулируют известным способом с целью осуществления подачи топлива в требуемый момент цикла работы двигателя. Топливо можно подавать по трубке 34 непосредственно к инжекторной насадке с давлением топлива, достаточным для впрыска в систему всасывания воздуха, или камеру сгорания двигателя, либо к топливному инжектору соответствующей формы.

Следует понимать, что систему подвода топлива и масла, описываемую в отношении фиг. 1 чертежей, можно использовать для подвода топлива к устройству дозирования топлива, конструкция которого отличается от показанной на фиг. 2 и 3. В равной степени, описанное в связи с фиг. 2 и 3, устройство дозирования топлива можно использовать с устройством подвода топлива, отличающимся от описанного в отношении фиг. 1.

Обращаясь теперь к фиг. 4, отметим, что на ней иллюстрируется блок топливного инжектора 39, смонтированного непосредственно на головке цилиндра 40 двигателя внутреннего сгорания.

Дозированное количество топлива из описанного в отношении фиг. 2 и 3 блока дозирования топлива по трубке 34 один раз в течение цикла работы двигателя подается к топливной камере 41 в соответствии с требуемым для двигателя количеством топлива.

Клапан 42 инжекторной насадки 43 соединяют через стержень клапана 44, который проходит через топливную камеру 41, с якорем 45 соленоида 46, расположенного внутри корпуса инжектора 47. Этот клапан 42 смещается в закрытое положение тарельчатой пружиной 48 и открывается посредством возбуждения соленоида 46.

На фиг. 4 клапан 42 показан в открытом положении. Возбуждением соленоида 46 управляют посредством электронного блока управления /не показанного/ во временной зависимости от цикла работы двигателя с целью осуществления подачи топлива из топливной камеры 41 в цилиндр двигателя.

Топливная камера 41 заполняется воздухом из соответствующего источника, по существу, с постоянным давлением. Посредством возбуждения соленоида 46 клапан 42 перемещается вниз, открывая насадку 43, так что дозированное количество топлива, удерживаемое в топливной камере 41, переносится воздухом с высоким давлением, выходящим из топливной камеры 41, через насадку 43 в камеру сгорания 49 цилиндра двигателя.

Синхронизацией подачи топлива в камеру сгорания двигателя управляют известным способом с помощью электронного блока управления. Воздух с высоким давлением в топливной камере можно обеспечивать от внешнего источника через впускной канал 50. В качестве альтернативы, канал 50 в инжекторном блоке можно опустить, а из камеры сгорания двигателя подавать газ с высоким давлением.

Это можно достигнуть посредством удержания насадки 43 в открытом положении в течение какого-то периода времени после завершения впрыска топлива, когда давление газа в камере сгорания 49 все еще нарастает. Таким образом, газ /в значительной степени воздух/ с давлением выше, чем в камере сгорания во время впрыска, подают в камеру 41 и удерживают в ней при подготовке подачи топлива во время следующего цикла работы двигателя. Насадку предпочтительно закрывают до того, как продукты сгорания из цилиндра двигателя могут попасть в топливную камеру 41 и обычно до прохождения воспламенения топлива. Задержание газа высокого давления из камеры сгорания в топливной камере инжектора устраняет необходимость использования компрессора для обеспечения подачи газа с давлением, достаточным для осуществления впрыска топлива.

Следует понимать, что описанные здесь способ и аппаратура дозирования подачи смазочного масла в двигатель можно применять к двигателям, в которых используют другие формы дозирования и подачи топлива, чем описанные здесь практические устройства. В частности, способ и аппаратуру можно использовать совместно с двигателями, имеющему систему впрыска топлива, в котором осуществляют впрыск только топлива, в отличие от описанной здесь системы, в которой топливо впрыскивают посредством увлечения воздухом. Топливо можно впрыскивать непосредственно в камеру сгорания двигателя или в систему всасывания воздуха двигателя. Топливо можно также подавать посредством карбюраторной системы подачи топлива.