электронный регулятор частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления

Формула изобретения

Электронный регулятор частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления, содержащий электронный блок управления, исполнительный механизм, датчик положения рейки, выполненный за одно целое с рейкой, магнитопровод, жестко закрепленный на корпусе топливного насоса, отличающийся тем, что датчик положения расположен внутри исполнительного механизма, а обмотки датчика положения размещены на внутренней поверхности магнитопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкции электронных регуляторов топливных насосов высокого давления (ТНВД) дизельных двигателей.

Регулятор является одним из основных узлов топливного насоса высокого давления дизеля. Он поддерживает постоянство режима работы дизеля, задаваемого с пульта управления, ограничивает максимальную и минимальную частоту вращения коленчатого вала.

Известна конструкция электронного регулятора фирмы Bosh (Горбаченков В.К. и др. Электронные системы управления подачей топлива в дизелях. - М.: ЦНИИ-ТЭИавтопром, 1989, с.15-21), которая расширяет функции регулятора, а именно позволяет регулировать подачу топлива в зависимости от температуры, давления на входе воздуха в цилиндр, температуры охлаждающей жидкости, дымности отработавших газов и т.д.

Конструкция электронного регулятора включает в себя такие неотъемлемые элементы, как исполнительный механизм, датчики перемещения рейки и частоты вращения, задатчик нагрузки, электронный блок, кабельная сеть и другие датчики, необходимые для учета влияния и повышения эффективности работы дизелей (датчики давления атмосферного и наддувочного воздуха, температуры охлаждающей жидкости, воздуха, топлива и т.д.).

Недостатком известной конструкции электронного регулятора является использование достаточно сложного, а следовательно, менее надежного и дорогого задатчика нагрузки. В основе его устройства лежит потенциометрический датчик положения педали управления, задающий режим работы. Задатчик размещен в защитном кожухе, в одной из полостей которого находятся две сдублированные возвратные пружины и фрикционный диск, который обеспечивает нормирование моментов прямого и обратного ходов с необходимым гистерезисом для надежного определения хода педали. Для реализации режима форсировки ("кик-даун") в задатчике предусмотрено устройство, создающее повышенное сопротивление повороту незадолго перед концом рабочего хода педали водителя. Такой всплеск момента сопротивления необходим для четкой фиксации включения форсированных режимов. Устройство регулируется с помощью подпружиненных шариков, переходящих при повороте на поверхность меньшего радиуса. В другой полости задатчика размещен потенциометр. Для достижения высокой надежности и долговечности токопроводяшая дорожка потенциометра и подвижный контакт тщательно выполняются из качественных материалов.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция электронного регулятора (патент №2066386, F 02 D 1/08, опубл. 10.09.96), содержащая блок управления, электромагнитный исполнительный механизм, при этом якорь электромагнита и сердечник датчика положения выполнены за одно целое с рейкой топливного насоса высокого давления или валиком-тягой, расположенной параллельно рейке, жестко связанной с ней и управляющей ее движением.

Недостатком известной конструкции является расположение датчика положения рейки топливного насоса со стороны ТНВД, противоположной исполнительному механизму, что увеличивает габариты топливного насоса и усложняет его конструкцию, а учитывая, что со стороны датчика возможно расположение деталей привода насоса, закрытых кожухом, - усложняет процесс его ремонта.

Изобретение решает задачу оптимизации компоновки устройств электронного регулятора и необходимого снижения габаритных размеров со стороны привода ТНВД, повышения удобства ремонта.

Указанная задача решается тем, что в электронном регуляторе частоты вращения для управления подачей топлива топливным насосом высокого давления, содержащем блок управления, исполнительный механизм, датчик положения рейки, выполненный за одно целое с рейкой, согласно изобретению датчик положения расположен внутри исполнительного механизма, а обмотки датчика положения размещены на внутренней поверхности магнитопровода.

Расположение датчика положения рейки и обмоток указанным образом уменьшают габариты регулятора и упрощают доступ к датчику при ремонте.

В схеме реализованы основная обратная связь по частоте вращения коленчатого вала дизеля и дополнительные обратные связи по положению рейки топливного насоса и по току обмотки исполнительного механизма. Обратная связь по частоте вращения коленчатого вала дизеля служит для поддержания заданной частоты вращения. Обратная связь по положению рейки топливного насоса предназначена для обеспечения необходимого диапазона перемещения рейки топливного насоса. При подаче сигнала задания частоты вращения коленчатого вала (сигнал задается в форме напряжения) регулятор осуществляет сравнение сигнала задания и сигнала обратной связи от датчика частоты вращения и вырабатывает управляющий сигнал (сигнал ошибки). Усиленный сигнал ошибки, сигнал обратной связи по положению рейки топливного насоса, сигнал скорости перемещения рейки, вычисленный прямым дифференцированием сигнала о положении рейки, а также сигнал обратной связи по току суммируются, после чего он поступает на вход силового ключа, работающего в импульсном режиме, к выходу которого подключен якорь исполнительного механизма, связанного с рейкой топливного насоса высокого давления. Исполнительный механизм изменяет величину подачи топлива, увеличивая или уменьшая частоту вращения коленчатого вала.

Электронный регулятор содержит блок управления (не показан), связанный со всеми узлами регулятора посредством проводной сети, исполнительный механизм 1, у которого шток 2 якоря 3 жестко закреплен на сердечнике 4 датчика положения 5 рейки 6, выполненном за одно целое с рейкой 6 топливного насоса высокого давления 7. Регулятор содержит также магнитопровод 8, жестко закрепленный на корпусе топливного насоса, возбуждающую 9 и измерительную 10 обмотки датчика положения рейки 4 ТНВД, размещенные на внутренней поверхности магнитопровода 8, и сердечник 4 датчика положения, помещенный внутрь магнитопровода 8.

Паразитные наводки, наводимые якорной обмоткой электромагнита на измерительную обмотку датчика положения рейки ТНВД, учитываются специальными фильтрами блока управления и нейтрализуются.

Электронный регулятор представляет замкнутую схему автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Принцип действия исполнительного механизма электронного регулятора основан на магнитном взаимодействии проводника с переменным током, помещенного в равномерное магнитное поле. Катушка магнитопровода 8, подключенная к источнику постоянного напряжения, создает постоянное магнитное поле, в зазоре которого находится обмотка якоря 3. На обмотку якоря 3 подается управляющий ток от блока управления. В зависимости от величины и направления управляющего тока якорь 3, жестко закрепленный на штоке 2, выполненном за одно целое с рейкой 6 топливного насоса, будет перемещаться влево и вправо, увеличивая или уменьшения подачу топлива.

Предлагаемая конструкция по сравнению с прототипом обладает уменьшенными габаритами и обеспечивает повышение удобства ремонта за счет использования внутреннего пространства исполнительного механизма.

Предложенная модификация электронного регулятора применима для любых типов дизельных двигателей, не требует изменения конструкции топливного насоса, а его стоимость остается на том же уровне, что и у аналогов, при достигнутых ее достоинствах, что способствует ее внедрению на производство.