способ управления дизелем и устройство для его осуществления
Классы МПК: | F02M59/36 клапанами с изменяемыми моментом и продолжительностью открытия |
Автор(ы): | Леонов Д.И. |
Патентообладатель(и): | Леонов Дмитрий Игоревич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-10-14 публикация патента:
20.07.2001 |
Изобретение может быть использовано в системах регулирования дизелей. Способ управления дизелем заключается в управлении началом топливоподачи форсунки дизеля в каждом рабочем цикле путем периодического сообщения и разобщения надплунжерной полости топливного насоса высокого давления с полостью питания топливом с помощью перепускного клапана, открывающего и закрывающего перепускной канал, соединяющий надплунжерную полость с полостью низкого давления питания топливом через по меньшей мере одно перепускное окно. Формируют сигналы с задержкой для работы перепускного клапана и управления окончанием топливоподачи в каждом рабочем цикле путем открытия отсечного канала нижней отсечной кромкой плунжера в гильзе топливного насоса. Управление началом топливоподачи осуществляют путем формирования импульсного электрического сигнала генератором сигналов электронного регулятора, задержки сигнала и подачи сигнала электромагнитному приводу перепускного клапана. Осуществляют корректировку угла начала топливоподачи относительно момента перекрытия перепускного окна верхней отсечной кромкой плунжера путем синхронизации сигнала приводу перепускного клапана с положением коленчатого вала дизеля. При аварийном отключении сигнала приводу перепускного клапана начало топливоподачи определяется моментом полного закрытия перепускного окна верхней отсечной кромкой плунжера. Раскрыто устройство для осуществления способа. Технический результат заключается в повышении точности, быстродействия, безопасности и надежности управления топливоподачей и воздухоподачей. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10
Формула изобретения
1. Способ управления дизелем, заключающийся в управлении началом топливоподачи форсунки дизеля в каждом рабочем цикле путем периодического сообщения и разобщения надплунжерной полости топливного насоса высокого давления с полостью низкого давления питания топливом с помощью перепускного клапана, открывающего и закрывающего перепускной канал, соединяющий надплунжерную полость с полостью низкого давления питания топливом через, по меньшей мере, одно перепускное окно, формировании сигналов с задержкой для работы перепускного клапана, и управлении окончанием топливоподачи в каждом рабочем цикле путем открытия отсечного канала нижней отсечной кромкой плунжера в гильзе топливного насоса, отличающийся тем, что управление началом топливоподачи осуществляют путем формирования импульсного электрического сигнала генератором сигналов электронного регулятора, задержки сигнала и подачи сигнала электромагнитному приводу перепускного клапана, при этом осуществляют корректировку угла начала топливоподачи относительно момента перекрытия перепускного окна верхней отсечной кромкой плунжера путем синхронизации сигнала приводу перепускного клапана с положением коленчатого вала дизеля, причем при аварийном отключении сигнала приводу перепускного клапана начало топливоподачи определяется моментом полного закрытия перепускного окна верхней отсечной кромкой плунжера. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение величины топливоподачи при управлении угла начала топливоподачи перепускным клапаном, осуществляется путем формирования дополнительного воздействия на рейку топливного насоса по сигналу электронного регулятора, а коррекция угла начала топливоподачи осуществляется путем коррекции величины задержки сигнала перепускному клапану в соответствии со скоростью вращения коленчатого вала дизеля. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что угол начала топливоподачи, определяемый величиной задержки сигнала перепускному клапану, пропорционален скорости вращения коленчатого вала дизеля. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что величины подачи и давления наддувочного воздуха управляются дополнительным генератором сигналов электронного регулятора путем формирования сигналов различной длительности для управления импульсным байпасным клапаном выхлопных газов турбокомпрессора дизеля. 5. Устройство управления дизелем, содержащее центробежный регулятор частоты вращения дизеля, топливный насос высокого давления, и топливную форсунку, сообщенную через магистраль высокого давления и нагнетательный клапан с топливным насосом, в корпусе топливного насоса размещена гильза, в последней установлен плунжер, имеющий нижнюю отсечную кромку, периодически перекрывающую отсечное отверстие, выполненное в гильзе и соединяющее полость гильзы с полостью питания топливом низкого давления, орган дозирования топливоподачи насоса связан с центробежным регулятором частоты вращения, топливный насос снабжен устройством регулирования начала нагнетания топлива, состоящим из перепускного канала, сообщающего надплунжерную полость насоса с полостью питания топливом низкого давления через по меньшей мере одно перепускное окно, перепускного клапана с приводом и системой управления приводом перепускного клапана, причем перепускное окно расположено выше отсечного отверстия по ходу плунжера при нагнетании топлива, запорный элемент перепускного клапана установлен со стороны надплунжерной полости, привод перепускного клапана установлен со стороны полости низкого давления, а движение запорного элемента клапана осуществляется из надплунжерной полости в сторону полости низкого давления, отличающееся тем, что система управления приводом перепускного клапана выполнена в виде электронного регулятора, входы которого связаны с датчиками параметров работы дизеля и генератора сигналов электронного регулятора с блоком задержки сигналов, связанным с электромагнитным приводом перепускного клапана, и выполненным с возможностью синхронизации сигналов с положением коленчатого вала дизеля и корректировки сигналов в зависимости от скорости, а плунжер снабжен верхней отсечной кромкой, выполненной с возможностью изменения перекрытия перепускного окна. 6. Устройство по п.5, отличающийся тем, что перепускной канал содержит одно перепускное окно, выполненное в гильзе, а перепускной клапан размещен в корпусе насоса. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что перепускной канал содержит два перепускных окна, одно из которых выполнено в гильзе, а второе в седле нагнетательного клапана или в крышке гильзы, причем перепускной клапан размещен в седле нагнетательного клапана или в крышке гильзы. 8. Устройство по любому из предшествующих пп.5 - 7, отличающееся тем, что перепускной клапан выполнен нормально закрытым при отсутствии сигнала от генератора сигналов электронного регулятора. 9. Устройство по любому из предшествующих пп.5 - 7, отличающееся тем, что перепускной клапан выполнен нормально открытым при отсутствии сигнала от генератора сигналов электронного регулятора. 10. Устройство по любому из предшествующих пп.5 - 9, отличающееся тем, что орган дозирования топливного насоса высокого давления снабжен тяговым электромагнитом, электрически связанным с электронным регулятором. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что орган дозирования топливного насоса высокого давления кинематически связан с тяговым электромагнитом и центробежным регуляторами передаточным механизмом с двумя степенями свободы. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что передаточный механизм с двумя степенями свободы выполнен в виде рычага с шарнирами. 13. Устройство по любому из предшествующих пп.5 - 12, отличающееся тем, что электронный регулятор снабжен блоками выбора режима работы по регуляторным характеристикам с различным наклоном, отключения электронного регулятора, перехода в режим ручного управления и диагностическим блоком. 14. Устройство по любому из предшествующих пп.5 - 13, отличающееся тем, что снабжено дополнительным генератором сигналов электронного регулятора, связанным с приводом импульсного байпасного клапана выхлопных газов турбокомпрессора дизеля.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к системам регулирования дизелей и может быть использовано в области двигателестроения в качестве устройства управления топливоподачей и воздухоподачей дизелей транспортного и другого назначения. Известен способ управления дизелем, заключающийся в управлении началом топливоподачи форсунки дизеля в каждом рабочем цикле путем периодического сообщения и разобщения надплунжерной полости топливного насоса высокого давления с полостью низкого давления питания топливом с помощью перепускного клапана, открывающего и закрывающего перепускной канал, соединяющий надплунжерную полость с полостью низкого давления питания топливом, формировании сигналов с задержкой для работы перепускного клапана и управлении окончанием топливоподачи в каждом рабочем цикле путем открытия отсечного канала нижней отсечной кромкой плунжера в гильзе топливного насоса, а также известно и устройство управления дизелем, содержащее центробежный регулятор частоты вращения дизеля, топливный насос высокого давления и топливную форсунку, сообщенную через магистраль высокого давления и нагнетательный клапан с топливным насосом, в корпусе топливного насоса размещена гильза, в последней установлен плунжер, имеющий нижнюю отсечную кромку, периодически перекрывающую отсечное отверстие, выполненное в гильзе и соединяющее полость гильзы с полостью питания топливом низкого давления, орган дозирования топливоподачи насоса связан с центробежным регулятором частоты вращения, топливный насос снабжен устройством регулирования начала нагнетания топлива, состоящим из перепускного канала, сообщающего надплунжерную полость насоса с полостью питания топливом низкого давления через по меньшей мере одно перепускное окно, перепускного клапана с приводом и системой управления приводом перепускного клапана, причем перепускное окно расположено выше отсечного отверстия по ходу плунжера при нагнетании топлива, запорный элемент перепускного клапана установлен со стороны надплунжерной полости, привод перепускного клапана установлен со стороны полости низкого давления, а движение запорного элемента клапана осуществляется из надплунжерной полости в сторону полости низкого давления (см. патент СССР N 1192636, МПК F 02 М 59/36, 1985 г). Недостаток известного устройства управления дизелем заключается в том, что электронные системы управления началом топливоподачи обладают низкой надежностью и в случае неполадок в электронном устройстве двигатель не может работать. Задачей изобретения является создание такого способа управления дизеля и устройства его осуществления, реализация которых обеспечила бы одновременное повышение точности и быстродействия, безопасности и надежности управления топливоподачей и воздухоподачей. Поставленная задача решается путем дублирования функций механической и электронной систем управления дизелем, одновременного использования электронного и механического каналов управления процессом впрыскивания топлива и системы турбонаддува, причем введение электронного управления позволяет повысить точность и быстродействие, а сохранение дублирующих систем механического управления топливоподачей позволяет повысить надежность и безопасность. Поставленная задача в части заявленного способа решается тем, что способ управления дизелем, заключающийся в управлении началом топливоподачи форсунки дизеля в каждом рабочем цикле путем периодического сообщения и разобщения надплунжерной полости топливного насоса высокого давления с полостью низкого давления питания топливом с помощью перепускного клапана, открывающего и закрывающего перепускной канал, соединяющий надплунжерную полость с полостью низкого давления питания топливом через по меньшей мере одно перепускное окно, формировании сигналов с задержкой для работы перепускного клапана и управлении окончанием топливоподачи в каждом рабочем цикле путем открытия отсечного канала нижней отсечной кромкой плунжера в гильзе топливного насоса, согласно изобретению управление началом топливоподачи осуществляют путем формирования импульсного электрического сигнала генератором сигналов электронного регулятора, задержки сигнала и подачи сигнала электромагнитному приводу перепускного клапана, осуществляют корректировку угла начала топливоподачи относительно момента перекрытия перепускного окна верхней отсечной кромкой плунжера путем синхронизации сигнала приводу перепускного клапана с положением коленчатого вала дизеля, причем при аварийном отключении сигнала приводу перепускного клапана начало топливоподачи определяется моментом полного закрытия перепускного окна верхней отсечной кромкой плунжера. Кроме того, изменение величины топливоподачи при управлении угла начала топливоподачи перепускным клапаном осуществляется путем формирования дополнительного воздействия на орган дозирования топливного насоса по сигналу электронного регулятора, а коррекция угла опережения впрыскивания или угла начала топливоподачи (УОВТ) осуществляется путем коррекции величины задержки сигнала перепускному клапану в соответствии со скоростью вращения коленчатого вала дизеля. Следует отметить, что угол начала топливоподачи (УОВТ), определяемый величиной задержки сигнала перепускному клапану, пропорционален скорости вращения коленчатого вала дизеля, а величины подачи и давления наддувочного воздуха управляются дополнительным генератором сигналов электронного регулятора путем формирования сигналов различной длительности для управления импульсным байпасным клапаном выхлопных газов турбокомпрессора дизеля. Поставленная задача в части заявленного устройства решается тем, что устройство управления дизелем, содержащее центробежный регулятор частоты вращения дизеля, топливный насос высокого давления и топливную форсунку, сообщенную через магистраль высокого давления и нагнетательный клапан с топливным насосом, в корпусе топливного насоса размещена гильза, в последней установлен плунжер, имеющий нижнюю отсечную кромку, периодически перекрывающую отсечной отверстие (канал), выполненное в гильзе, и соединяющий полость гильзы с полостью питания топливом низкого давления, орган дозирования топливоподачи насоса связан с центробежным регулятором частоты вращения, топливный насос снабжен устройством регулирования начала нагнетания топлива, состоящим из перепускного канала, сообщающего надплунжерную полость насоса с полостью питания топливом низкого давления через по меньшей мере одно перепускное окно, перепускного клапана с приводом и системой управления приводом перепускного клапана, причем перепускное окно расположено выше отсечного отверстия по ходу плунжера при нагнетании топлива, запорный элемент перепускного клапана установлен со стороны надплунжерной полости, привод перепускного клапана установлен со стороны полости низкого давления, а движение запорного элемента клапана осуществляется из надплунжерной полости в сторону полости низкого давления, согласно изобретению система управления приводом перепускного клапана выполнена в виде электронного регулятора, входы которого связаны с датчиками параметров работы дизеля и генератора сигналов электронного регулятора с блоком задержки сигналов, связанным с электромагнитным приводом перепускного клапана и выполненным с возможностью синхронизации сигналов с положением коленчатого вала дизеля и корректировки сигналов в зависимости от скорости, а плунжер снабжен верхней отсечной кромкой, выполненной с возможностью перекрытия перепускного окна, причем изменение наклона верхней отсечной кромки позволяет производить желательное управление УОВТ и при отключении электронного регулятора. Кроме того, перепускной канал может содержать одно перепускное окно, выполненное в гильзе, а перепускной клапан размещен в корпусе насоса. Перепускной канал может содержать два перепускных окна, одно из которых выполнено в гильзе, а второе в седле нагнетательного клапана, причем перепускной клапан может быть размещен в седле нагнетательного клапана или крышке гильзы. Перепускной клапан может быть выполнен нормально закрытым при отсутствии сигнала от генератора сигналов электронного регулятора или может быть выполнен нормально открытым при отсутствии сигнала от генератора сигналов электронного регулятора. Орган дозирования топливного насоса высокого давления может быть снабжен тяговым электромагнитом, электрически связанным с электронным регулятором. Орган дозирования топливного насоса высокого давления кинематически может быть связан с тяговым электромагнитом и центробежным регулятором передаточным механизмом с двумя степенями свободы, а передаточный механизм с двумя степенями свободы может быть выполнен в виде рычага с шарнирами. Электронный регулятор может быть снабжен блоками выбора режима работы, отключения электронного регулятора, перехода в режим ручного управления и диагностическим блоком. Устройство может быть снабжено дополнительным генератором сигналов электронного регулятора, связанным с приводом импульсного байпасного клапана выхлопных газов турбокомпрессора дизеля. На фиг. 1 показана схема топливного насоса высокого давления (ТНВД), выполненного с одним перепускным окном в гильзе, перекрываемом плунжером и перепускным клапаном, на фиг. 2 - диаграмма S перемещения плунжера по углу поворота вала дизеля


На фиг. 4 показана схема ТНВД, выполненного с двумя перепускными каналами: окном в гильзе, перекрываемом плунжером, и дополнительным каналом, перекрываемым перепускным клапаном, на фиг. 5 - диаграмма S перемещения плунжера по углу поворота вала дизеля



На фиг. 7 показана диаграмма цикловой подачи топлива G при постоянном положении h органа управления топливоподачи по скорости дизеля






Класс F02M59/36 клапанами с изменяемыми моментом и продолжительностью открытия