SU1574875A1

SU1574875A1 - Rotational speed governor for internal combustion engine

Info

Publication number: SU1574875A1
Application number: SU874275471A
Authority: SU
Inventors: Юрий Федорович Хаймин; Владимир Сергеевич Морозов
Original assignee: Научно-производственное объединение по топливной аппаратуре двигателей "ЦНИТА"
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1990-06-30

Abstract

Регул тор содержит центробежный чувствительный элемент 1, который через рычаг 5 и т гу 7 св зан с органом 8 дозировани , упор-ограничитель, выполненный в виде корпуса 15 с установленным в нем подпружиненным поршнем 13 с осевым каналом М, который сообщен посредством основных радиальных отверстий 20 с рабочей полостью 18 и посредством дополнительных радиальных отверстий 21 со сливом. В осевом канале М размещен золотник 22 и подпружиненный шток 23 механического корректора. При этом в положении максимальной подачи рассто ние H₁ от торцовой части рабочей полости до проточки 25, выполненной на поверхности поршн 13, превышает рассто ние H₂ от торца золотника 22 до основных радиальных отверстий 20 в теле поршн 13. Регул тор обеспечивает повышение точности дозировани за счет введени отрицательной коррекции. 5 ил.The regulator contains a centrifugal sensing element 1, which is connected with the dosing unit 8 through the lever 5 and tgu 7, the stop-stop, made in the form of the housing 15 with the spring-loaded piston 13 installed in it with the axial channel M, which is communicated through the main radial holes 20 with a working cavity 18 and by means of additional radial holes 21 with a drain. In the axial channel M is placed the valve 22 and the spring-loaded rod 23 of the mechanical equalizer. At the same time, in the maximum feed position, the distance H ₁ from the end of the working cavity to the groove 25 made on the surface of the piston 13 exceeds the distance H ₂ from the end of the spool 22 to the main radial holes 20 in the piston body 13. by introducing a negative correction. 5 il.

Description

Изобретение относитс к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорани , в частности к центробежным регул торам дл двигателей внутреннего сгорани с коррекцией топливоподэчиThe invention relates to the automatic regulation of internal combustion engines, in particular to centrifugal regulators for internal combustion engines with fuel skid correction.

Цель изобретени - повышение точности регулировани топливоподачи путем введени отрицательной коррекции.The purpose of the invention is to improve the accuracy of fuel feed regulation by introducing a negative correction.

На фиг.1 изображен регул тор частоты ращени дл двигател внутреннего сгорани , пусковое положение; на фиг.2 - упор, положение после запуска двигател при работе на холостом ходу и с нагрузкой; на фиг.З - упор, положение регул тора, соответствующие работе по внешней характеристике в режиме отрицательного корректировани ; на фиг,4 - вариант исполнени регул тора с наддувным корректором; на фиг.5 скоростна характеристика регул тора, зависимость цикловой подачи топлива (q) от частоты вращени (п).Fig. 1 shows the speed control for an internal combustion engine, starting position; figure 2 - emphasis, position after starting the engine when working at idle and with the load; Fig. 3 shows the stop, the position of the controller, corresponding to the work on the external characteristic in the negative adjustment mode; Fig. 4 shows an embodiment of a regulator with a supercharger; Fig. 5 shows the speed response of the regulator, the dependence of the fuel cycle (q) on the rotation frequency (n).

Регул тор содержит центробежный чувствительный элемент 1, установленный на кулачковом валу 2 топливного насоса 3, с муфтой 4, взаимодействующей с рычагом 5. Кулачковый вал 2 приводитс во вращение от двигател (не показан). Рычаг 5 установлен на опоре 6 и соединен с т гой 7 с органом 8 дозировани топливоподачи и с главной пружиной 9, котора св зана с рычагом 10 управлени дл изменени ее зат жки в диапазоне,ограниченном упорами 11 и 12.The regulator comprises a centrifugal sensing element 1 mounted on a cam shaft 2 of the fuel pump 3, with a coupling 4 interacting with the lever 5. The cam shaft 2 is driven by an engine (not shown). The lever 5 is mounted on the support 6 and connected to the draft 7 with the fuel metering body 8 and with the main spring 9, which is connected to the control lever 10 to change its tightening in the range limited by the stops 11 and 12.

Упором, ограничивающим перемещение дозирующего органа 8 в сторону максимальной подачи топлива, вл етс поршень 13с жестко установленным на нем колпачком 14.. Поршень 13 размещен в цилиндрической расточке корпуса 15 и нагружен пружиной 16, опирающейс на кольцо 17 корпуса 15.The stop limiting the movement of the metering body 8 towards the maximum fuel supply is the piston 13c with the cap 14 fixed on it. The piston 13 is placed in the cylindrical bore of the housing 15 and is loaded with a spring 16 resting on the ring 17 of the housing 15.

В рабочую полость 18, образованную торцовой поверхностью f поршн 13 и торцовой поверхностью s корпуса 15, через штуцер 29 под давлением подводитс масло от системы смазки двигател . В поршне 13 имеетс осевой канал М, который сообщаетс с рабочей полостью 18 посредством радиальных отверстий 20, а посредством дополнительных отверстий 21 - со сливной магистралью. В осевом канале М поршн 13 имеютс : золотник 22 с торцом t, прекрыва- ющим радиальные отверсти 20 в пусковом положении поршн 13, и шток 23 механического корректора по скорости, устаневлен- ный с возможностью перекрыти дополнительных отверстий 21. Шток 23 нагружен пружиной 24. На направл ющей части поршн 13 имеетс сливной ианал, выполненный, например, в виде кольцевойIn the working cavity 18 formed by the end surface f of the piston 13 and the end surface s of the housing 15, oil from the engine lubrication system is supplied under pressure 29 via a pressure connection 29. In the piston 13, there is an axial channel M, which communicates with the working cavity 18 by means of radial holes 20, and by means of additional holes 21 - with a drain line. In the axial channel M of the piston 13 there are: a spool 22 with an end face t, blocking the radial bores 20 in the starting position of the piston 13, and the rod 23 of the mechanical corrector for speed, installed with the possibility of blocking the additional bores 21. The stem 23 is loaded with a spring 24. On the guide part of the piston 13 there is a drain channel, made, for example, in the form of an annular

проточки 25 дл св зи рабочей полости 18 со сливным отверстием.grooves 25 for coupling the working cavity 18 to the drain hole.

Кроме того, в положении регул тора, соответствующем пусковой подаче топлива,In addition, in the position of the regulator corresponding to the starting fuel supply,

рассто ние hi от торцовой части рабочей полости 18 до проточки 25 превышает рассто ние ha от торца t золотника 22 до радиальных отверстий 20 в теле поршн 13. Золотник 22 может быть жестко за0 креплен в корпусе регул тора (фиг. 1,2,3) или св зан с каким-либо дополнительным чувствительным элементом, реагирующим на параметры двигател или окружающей среды, На фиг.4, например, предлагаемыйthe distance hi from the end of the working cavity 18 to the groove 25 exceeds the distance ha from the end t of the spool 22 to the radial holes 20 in the body of the piston 13. The spool 22 can be rigidly fixed in the controller housing (Fig. 1, 2, 3) or associated with any additional sensing element responsive to the parameters of the engine or the environment. In FIG. 4, for example, the proposed

5 регул тор изображен дл случа исполнени его с наддувным корректором, когда золотник 22 св зан с датчиком давлени наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры дизельного двигател . Датчик дав0 лени наддувочного воздуха состоит из корпуса 26, эластичный мембраны 27 со штоком 28 и пружины 29, воздействующей на мембрану 27. Шток 28 мембраны 27 через рычаг 30 св зан с золотником 22.5, the regulator is depicted for the case of its execution with a supercharger when the valve 22 is connected with a pressure sensor of the charge air supplied to the cylinders of the diesel engine. The charge air pressure sensor consists of a body 26, an elastic membrane 27 with a rod 28 and a spring 29 acting on the membrane 27. The rod 28 of the membrane 27 is connected with the slide valve 22 through the lever 30.

5 Давление наддувочного воздуха поступает в датчик через штуцер 31. Упор 32 ограничивает перемещение золотника 22 при увеличении давлени наддува.5 The charge air pressure enters the sensor through the connection 31. The stop 32 restricts the movement of the spool 22 with increasing boost pressure.

Регул тор работает следующим обра0 зом.The regulator works as follows.

Перед пуском дизел переставл ют рычаг 10 управлени регул тором в положение максимальной частоты вращени до упора 11 и зат гивают главную пружину 9.Before starting the diesel engine, the regulator control lever 10 is moved to the maximum rotational speed position up to the stop 11 and the main spring 9 is tightened.

5 Так как при неработающем двигателе дав.- ление в системе смазки и в рабочей камере 18 отсутствует, то поршень 13 под действием пружины 16 находитс в крайнем левом положении, рабоча полость 18 разобщена5 Since there is no pressure in the lubrication system and in the working chamber 18 when the engine is not running, the piston 13 under the action of the spring 16 is in the extreme left position, the working cavity 18 is disconnected

0 с проточкой 25, а золотник 22 перекрывает радиальные отверсти 20.0 with a groove 25, and the spool 22 overlaps the radial holes 20.

Рычаг 5 под действием зат нутой главной пружины 9 перемещает дозирующий орган 8 в пусковое положение, соответству5 ющее увеличенной подаче топлива (в1 направлении стрелки + q на фиг.1). При этом дозирующий орган 8 упираетс в колпак 14, сжима пружину 24, и перемещает шток 23 механического корректора, который пе0 рекрывает дополнительные отверсти 21 в поршне 13. Величина цикловой подачи в пусковом положении поршн 13 соответствует значению, отмеченному точкой а на скоростной характеристике (фиг.5),The lever 5 under the action of the tightened main spring 9 moves the metering body 8 to the starting position corresponding to the increased fuel supply (in the 1 direction of the arrow + q in Fig. 1). In this case, the metering body 8 rests on the cap 14, compressing the spring 24, and moves the rod 23 of the mechanical corrector, which blocks the additional holes 21 in the piston 13. The magnitude of the cycle feed in the starting position of the piston 13 corresponds to the value indicated by point a on the speed characteristic (FIG. .five),

5 После запуска двигател его частота вращени резко возрастает и центробежный чувствительный элемент 1 (фиг.1), воздейству на муфту 4 и преодолева усилие главной пружины 9, перемещает рычаг 5 и св занный с ним через т гу 7 дозирующий5 After starting the engine, its rotational speed dramatically increases and the centrifugal sensing element 1 (Fig. 1), acting on the clutch 4 and overcoming the force of the main spring 9, moves the lever 5 and the metering associated with it through the th 7

орган 8 в положение уменьшенной подачи топлива, соответствующей режиму холостого хода при максимальной частоте вращени Пхх (точка (Гна фиг.5), при этом шток 23 под действием пружины 24 открывает отверсти 21 (фиг. 2).the body 8 is in the reduced fuel supply position corresponding to the idling mode at the maximum rotational speed Pxx (point (Fig. 5), while the rod 23 under the action of the spring 24 opens the holes 21 (Fig. 2).

После запуска двигател давление масла в системе смазки и в рабочей камере 18 увеличиваетс , в результате поршень 13, преодолева усилие пружины 16, переместитс вправо до открыти торцом t золотника 22 отверстий 20 (фиг.2). Так как в конструкции предусмотрено превышение рассто ни hi на h2, то рабоча полость 18 остаетс разобщенной с проточкой 25. При равенстве расхода масла через штуцер 19 и проходное сечение, образуемое отверсти ми 20 и торцом t, устанавливаетс рав- новесное положение поршн 13, соответствующее заданному положению золотника 22. Таким образом, поршень 13 отслеживает положение торца t золотника 22. Слив масла осуществл етс в сливную магистраль через открытые дополнительные отверсти 21.After starting the engine, the oil pressure in the lubrication system and in the working chamber 18 increases, as a result, the piston 13, overcoming the force of the spring 16, will move to the right until the end t opens the spool 22 of the holes 20 (figure 2). Since the design provides for the excess of the distance hi to h2, the working cavity 18 remains disconnected from the groove 25. With the oil flow through the fitting 19 and the flow area formed by the holes 20 and the end face t, the equilibrium position of the piston 13, corresponding to a predetermined position of the spool 22. Thus, the piston 13 tracks the position of the end face t of the spool 22. The oil is drained into the drain line through additional openings 21.

Если нагрузка на двигатель увеличитс , то его частота вращени уменьшитс , уменьшитс и усилие, развиваемое центробежным чувствительным элементом 1 (фиг.1). В результате главна пружина 9 переместит дозирующий орган 8 в сторону увеличени подачи топлива (в направлении стрелки + q). При дальнейшем увеличении, нагрузки дозирующий орган 8 достигнет штока 23. Это положение дозирующего органа на фиг.2 показано штриховыми лини ми и соответствует номинальной подаче топлива при номинальной частоте вращени пн (точка 6 на фиг.5).If the engine load increases, its rotational speed will decrease, and the force developed by the centrifugal sensing element 1 will also decrease (Fig. 1). As a result, the main spring 9 will move the metering body 8 in the direction of increasing the fuel supply (in the direction of the arrow + q). With a further increase, the load of the metering body 8 will reach the rod 23. This position of the metering body in Fig. 2 is shown by dashed lines and corresponds to the nominal fuel supply at the nominal frequency of rotation mon (point 6 in Fig. 5).

Если нагрузка будет продолжать увеличиватьс , то частота вращени двигател будет уменьшатьс и будет происходить положите ьное корректирование подачи топлива за счет сжати пружины 24 и перемещени дозирующего органа 8 со штоком 23 в сторону увеличени подачи топлива (в направлении стрелки + q, фиг.2 и 3), в результате крут щий момент двигател будет увеличиватьс по кривой Ь-r (фиг.5). На режиме максимального крут щего момента пм шток 23 (фиг.З) перекроет дополнительные отверсти 21 в поршне 13, слив масла через них прекратитс , давление в рабочей камере 18 повыситс и поршень 13 снова переместитс вправо в сторону уменьшени подачи топлива до такого положени , при котором проточка 25 вскроетс торцовой поверхностью s корпуса 15 и сообщитс со сливной магистралью (фиг.З), т.е. будет осуществл тьс отрицательное корректирование подачи топлива. Здесь, как и в предыдущем случае, поршень 13 займет равновесное положение, определ емое равенством расхода масла через штуцер 19 и 5 проходное сечение, образованное проточкой 25 и торцовой поверхностью s корпуса 15. Подача топлива при этом уменьшитс до величины,обеспечивающей допустимые тепловые и механические нагрузки на дви- 10 гатель (точка дна фиг.5). При этом значительно снижаетс дымность и токсичность отработавших газов, а также уменьшитс расход топлива. Кроме того, уменьшение подачи топлива вынудит водител умень- 15 шить нагрузку на двигатель (например, изменением передаточного отношени в трансмиссии машины) и перевести двигатель в зону наиболее благопри тных скоростных и нагрузочных режимов работы. 0 Как только нагрузка на двигатель снизитс , дозирующий орган 8 под действием центробежного чувствительного элемента 1 займет положение уменьшенной подачи топлива.Вслед за ним усилием пружины 24 5 переместитс шток 23 корректора и откроет дополнительные отверсти 21 в поршне, сообщив рабочую камеру 18 со сливной магистралью . Это вызовет уменьшение давлени в рабочей камере 18, поршень 13 под 0 действием пружины 16 вернетс в положе- не, показанное на фиг.2, и будет отслеживать отверсти ми 20 торец t золотника 22.If the load continues to increase, the engine rotational speed will decrease and the fuel supply will be corrected by compressing the spring 24 and moving the metering body 8 with the rod 23 in the direction of increasing the fuel supply (in the direction of the arrow + q, Figures 2 and 3 ), as a result, the engine torque will increase along the curve L-r (Fig. 5). In the maximum torque mode, the PM rod 23 (FIG. 3) will block the additional openings 21 in the piston 13, the oil will stop draining, the pressure in the working chamber 18 will increase and the piston 13 will again move to the right in the direction of reducing the fuel supply to this position wherein the groove 25 is opened by the end surface s of the body 15 and communicates with the drain line (FIG. 3), i.e. negative fuel adjustments will be made. Here, as in the previous case, the piston 13 will occupy an equilibrium position, determined by the equality of oil consumption through fitting 19 and 5, the flow area formed by the groove 25 and the end surface s of the housing 15. The fuel supply will be reduced to a value that ensures acceptable thermal and mechanical engine load (10 bottom point of figure 5). This significantly reduces the opacity and toxicity of exhaust gases, and also reduces fuel consumption. In addition, reducing the fuel supply will force the driver to reduce the engine load (for example, by changing the gear ratio in the transmission of the car) and transfer the engine to the zone of the most favorable speed and load modes. 0 As soon as the engine load decreases, the metering body 8 under the action of the centrifugal sensing element 1 will take a reduced fuel supply position. Next, the spring 24 5 force will move the corrector rod 23 and open additional holes 21 in the piston, informing the working chamber 18 with the drain line. This will cause a decrease in pressure in the working chamber 18, the piston 13 under the action of the spring 16 will return in the position shown in Fig. 2, and will track the holes t the end face t of the spool 22.

При неполной зат жке главной пружины 9 рычагом 10 образуютс частичные ре-. 5 гул торные характеристики подачи топлива во всем рабочем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов, например характеристика п е (фиг.5).When the main spring 9 is not fully tightened with the lever 10, partial re- is formed. 5, the fuel characteristics of the fuel supply in the entire working range of speed and load modes, for example, characteristic pe (figure 5).

После остановки двигател давление в 0 системе смазки и в рабочей камере 18 уменьшаетс до нул , вследствие чего поршень 13 под действием пружины 16 перемещаетс в исходное пусковое положение (фиг.1).After the engine stops, the pressure at the lubrication system and in the working chamber 18 decreases to zero, as a result of which the piston 13 moves to the initial starting position under the action of the spring 16 (Fig. 1).

5 В случае использовани предлагаемого регул тора на дизел х с наддувом (фиг.4) положение золотника будет измен тьс в зависимости от давлени наддувочного воздуха , поступающего в датчик давлени над- 0 дува через штуцер 31. Воздействие давлени наддувочного воздуха на мембрану 27 вызывает сжатие пружины 29 и перемещение штока 28, который через рычаг 30 передвигает золотник 22 относительно кор- 5 пуса 15 пропорционально величине давлени наддува.5 In the case of using the proposed regulator on diesel engines with supercharging (Fig. 4), the position of the spool will vary depending on the pressure of the charge air entering the pressure sensor of the pre-0– Douve air through the fitting 31. The effect of the pressure of the charge air on the diaphragm 27 causes compression springs 29 and movement of the rod 28, which through the lever 30 moves the spool 22 relative to the housing 5, is proportional to the value of the boost pressure.

Изменение положени золотника 22 вы- зывает перемещение поршн 13, который, отслежива торец t золотника 22 (фиг.2), также займет положение, соответствующееA change in the position of the spool 22 causes movement of the piston 13, which, while tracking the end face t of the spool 22 (FIG. 2), also takes a position corresponding to

Конкретной величине давлени наддува. На фиг.5 крива Ь1- г1 соответстует режиму работы двигател при отсутствии или малом Давлении наддува, а крива Ь-г - режиму работы с нормальным давлением наддува При положении золотника 22 на упоре 32 (фиг.4). При промежуточных значени х давлени наддува подача топлива будет на- рсодитьс в зоне, ограниченной четырехугольником Ьгг1Ь1 (фиг.5).The specific value of the boost pressure. In Fig. 5, the curve L1-G1 corresponds to the engine operation mode with no or low boost pressure, and the curve L-d corresponds to the mode of operation with normal boost pressure. When the position of the spool 22 is on the stop 32 (Fig. 4). At intermediate values of the boost pressure, the fuel supply will increase in the zone bounded by the quadrilateral (Fig.5).

Аналогичным способом может осуществл тьс корректирование подачи топпива по любому другому параметру, например по температуре окружающего воздуха, атмосферному давлению, температуре отработав- ших газов, свойствам примен емого топлива и т.д.In a similar way, the toppive supply can be adjusted according to any other parameter, for example, ambient air temperature, atmospheric pressure, exhaust gas temperature, properties of the fuel used, etc.

Таким образом, предлагаемый регул тор обеспечивает отрицательное корректирование внешней характеристики, За счет этого снижаетс эксплуатационный расход топлива , уменьшаютс выбросы токсических компонентов в атмосферу и увеличиваетс ресурс двигател вследствие уменьшени термических и механических нагрузок на цилинд- ропоршневую группу,Thus, the proposed regulator provides a negative adjustment of the external characteristics. This reduces operational fuel consumption, reduces emissions of toxic components into the atmosphere and increases engine life due to a decrease in thermal and mechanical loads on the cylinder-piston group.

Claims

Invention Formula

The rotational speed regulator for an internal combustion engine, containing a centrifugal sensing element, is kinematically connected through the regulator to the fuel metering unit and the spring mechanical corrector interacting with the fuel metering unit and the maximum feed limiter. a housing with a drain line installed in it with the possibility of axial movement of a spring-loaded piston with an axial channel,

communicated through the main radial holes in the body of the piston with the working cavity formed by the surfaces of the piston and housing, and through additional radial holes in the body of the piston with the drain line, and the spool located in the axial channel of the piston, which differs from to improve the accuracy of regulation by introducing a negative correction on

The piston surface has a drain channel, the spring mechanical corrector is made in the form of a rod placed in the axial channel of the piston with the possibility of blocking additional radial holes and forming an additional cavity in the axial channel, communicating through the main radial holes in the body of the piston with the working cavity, and in the maximum position The distance from the end of the working cavity to the drain channel on the surface of the piston exceeds the distance from the end of the spool to the radial holes in the body rshn,

25

W 20

BUT

73

zi 16 g

/ I I

CDus., 2

Si

LI

Ј1 No. Si

/ / )WITH

GiSbiSt

5

P

PM PJ