RU2140554C1

RU2140554C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: RU2140554C1
Application number: RU98105884/06A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Дронов; В.В. Эфрос; В.В. Панов; В.В. Белов; А.Н. Бессонов; Н.Л. Платонов; А.А. Плешанов
Original assignee: Дронов Евгений Анатольевич; Эфрос Виктор Валентинович; Панов Виктор Васильевич; Белов Владимир Владимирович; Бессонов Анатолий Николаевич; Платонов Николай Львович; Плешанов Альберт Александрович
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; agriculture; transport; small-size internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed internal combustion engine has fuel injection pump 1 with rack 2 providing metering out of fuel, centrifugal speed governor 3 coupled with bellcrank 4 installed on axle 5. First arm 6 of bellcrank 4 is connected with control rack 2, and second arm 7, through spring 8, is coupled with control lever 9. Bellcrank 4 is coupled with adjustable stop 10 through flexible link 11 secured on second arm 7. Flexible link 11 is made in form of bar of equal bending resistance. EFFECT: simplified design of engine, improved performance characteristic. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано при конструировании и разработке малогабаритных двигателей внутреннего сгорания для сельскохозяйственной техники, электроагрегатов и транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and can be used in the design and development of small-sized internal combustion engines for agricultural machinery, electrical units and vehicles.

Известен двигатель внутреннего сгорания, оснащенный регулятором частоты вращения (см. АС СССР N 928054, F 02 D 1/4, опубл. 15.05.82), содержащий центробежный измеритель частоты вращения, связанный через одно плечо двуплечего рычага с органом дозирования топлива топливного насоса высокого давления, а через другое - с расположенной между верхним и нижним упорами главной пружиной и корректирующей пружиной, и рычаг управления с поворотным упором. A known internal combustion engine equipped with a speed controller (see AS of the USSR N 928054, F 02 D 1/4, publ. 15.05.82), containing a centrifugal speed meter connected through one shoulder of the two shoulders of the lever with the fuel metering body of the fuel pump high pressure, and through another - with the main spring located between the upper and lower stops and the correction spring, and a control lever with a rotary stop.

Недостаток данного двигателя заключается в сложности конструкции вследствие совмещения главной и корректирующей пружин в одном узле. Кроме того, использование цилиндрической пружины для корректирования внешней скоростной характеристики двигателя обеспечивает ее улучшение в узком скоростном диапазоне. The disadvantage of this engine is the design complexity due to the combination of the main and correcting springs in one node. In addition, the use of a coil spring to adjust the external speed characteristics of the engine provides its improvement in a narrow speed range.

Известен также двигатель внутреннего сгорания, оснащенный всережимным регулятором частоты вращения (см. АС СССР N 1040201, F 02 D 1/04, опубл. 07.09.83). Этот двигатель содержит центробежный измеритель частоты вращения, связанный с двуплечим рычагом, установленным на оси. Первое плечо рычага связано с тягой и через последнюю с органом дозирования топлива топливного насоса высокого давления, а второе соединено с корректором и через пружину регулятора - с рычагом управления, причем тяга связана с плечом рычага с возможностью перемещения относительно него и подпружинена, а к первому плечу рычага шарнирно подсоединен дополнительный двуплечий рычаг, один конец которого имеет продольный паз для размещения пальца, закрепленного в корпусе регулятора, а другой может контактировать с органом дозирования топлива на режиме холостого хода. Also known is an internal combustion engine equipped with an all-speed speed controller (see AS of the USSR N 1040201, F 02 D 1/04, publ. 07.09.83). This engine contains a centrifugal speed meter associated with a two-arm lever mounted on an axis. The first arm of the lever is connected with the thrust and through the last with the fuel metering unit of the high pressure fuel pump, and the second is connected to the corrector and through the regulator spring with the control lever, and the thrust is connected to the lever arm with the possibility of moving relative to it and is spring loaded, and to the first shoulder an additional two-arm lever is pivotally connected, one end of which has a longitudinal groove for accommodating a finger fixed in the regulator body, and the other can come into contact with the fuel metering body and idling.

Данный двигатель, принятый за прототип, также отличается сложностью конструкции, несмотря на то, что корректор выполнен отдельно от главной пружины и имеет большие габаритные размеры. This engine, adopted as a prototype, also differs in design complexity, despite the fact that the corrector is made separately from the main spring and has large overall dimensions.

Применение пружинного корректора, как и в первом случае, улучшает внешнюю скоростную характеристику в узком скоростном диапазоне. The use of a spring corrector, as in the first case, improves the external speed response in a narrow speed range.

Кроме того, у малоразмерных двигателей для уменьшения их габаритных размеров топливный насос высокого давления и регулятор частоты вращения выполняются отдельно, что усложняет размещение и настройку пружинного корректора. In addition, for small engines, to reduce their overall dimensions, the high-pressure fuel pump and speed controller are performed separately, which complicates the placement and adjustment of the spring corrector.

Задачей, решаемой изобретением, является упрощение конструкции двигателя и улучшение внешней скоростной характеристики во всем скоростном диапазоне. The problem solved by the invention is to simplify the design of the engine and improve the external speed characteristics in the entire speed range.

Поставленная задача решается тем, что в известном двигателе внутреннего сгорания, содержащем топливный насос высокого давления с дозатором топлива, центробежный измеритель частоты вращения, связанные с одним плечом двуплечего рычага, установленного на неподвижной оси, а второе плечо этого рычага через пружину - с рычагом управления, причем двуплечий рычаг связан с регулируемым упором посредством упругого звена, закрепленного на втором плече рычага. The problem is solved in that in the known internal combustion engine containing a high-pressure fuel pump with a fuel metering device, a centrifugal speed meter associated with one shoulder of a two-shouldered lever mounted on a fixed axis, and the second shoulder of this lever through a spring with a control lever, moreover, the two-arm lever is connected with an adjustable emphasis by means of an elastic link fixed to the second arm of the lever.

Поставленная задача решается также тем, что упругое звено выполнено в форме балки равного сопротивления изгибу. The problem is also solved by the fact that the elastic link is made in the form of a beam of equal bending resistance.

Использование на двигателе регулируемого упора двуплечего рычага позволяет устанавливать цикловую подачу топлива на номинальном режиме непосредственно на двигателе, а упругое звено, связывающее двуплечий рычаг с регулируемым упором, обеспечивает формирование внешней скоростной характеристики во всем рабочем скоростном диапазоне, при этом также упрощается конструкция двигателя и уменьшаются его габаритные размеры. The use of a two-shoulder lever adjustable stop on the engine allows you to set the cyclic fuel supply in nominal mode directly on the engine, and the elastic link connecting the two-shoulder lever with an adjustable stop provides the formation of an external speed characteristic in the entire operating speed range, while the engine design is also simplified and its size is reduced dimensions.

Выполнение упругого звена в форме балки равного сопротивления изгибу обеспечивает его минимальные размеры. The implementation of the elastic link in the form of a beam of equal resistance to bending ensures its minimum dimensions.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема системы управления двигателем. In FIG. 1 shows a structural diagram of an engine control system.

На фиг. 2 приведена кинематическая схема системы управления двигателем. In FIG. 2 shows the kinematic diagram of the engine control system.

На фиг. 3 дана скоростная характеристика двигателя. In FIG. 3 shows the speed characteristic of the engine.

Двигатель внутреннего сгорания содержит топливный насос высокого давления 1 с рейкой 2, служащей для дозирования топлива путем поворота плунжера насоса высокого давления, центробежный измеритель частоты вращения 3, связанный с двуплечим рычагом 4, установленным на оси 5, первое плечо 6 которого соединено с рейкой 2 топливного насоса 1, а второе плечо 7 через пружину 8 связано с рычагом управления 9. Для ограничения перемещения двуплечего рычага 4 служит регулируемый упор 10, с помощью которого устанавливается подача топлив на номинальном режиме. Рычаг 4 связан с упором 10 посредством упругого звена 11, закрепленного на втором плече 7. Упругое звено 11 выполнено в форме балки равного сопротивления изгибу. Рычаг управления 9 снабжен упором 12. The internal combustion engine contains a high pressure fuel pump 1 with a rail 2, which serves to dispense fuel by turning the plunger of the high pressure pump, a centrifugal speed meter 3, connected to a two-arm lever 4 mounted on axis 5, the first arm 6 of which is connected to the fuel rail 2 pump 1, and the second arm 7 through a spring 8 is connected to the control lever 9. To limit the movement of the two shoulders of the lever 4 is an adjustable stop 10, with which the fuel supply is set to nominal . The lever 4 is connected with the stop 10 by means of an elastic link 11 fixed to the second shoulder 7. The elastic link 11 is made in the form of a beam of equal bending resistance. The control lever 9 is provided with a stop 12.

Настройку системы управления осуществляют на работающем двигателе. Рычагом управления 9 выбирают усилие пружины 8, которому соответствует номинальный скоростной режим двигателя, и это положение рычага фиксируют упором 12. Затем регулируемым упором 10 устанавливают цикловую подачу топлива, соответствующую номинальному режиму работы (номинальной мощности). The control system is set up on a running engine. The control lever 9 selects the force of the spring 8, which corresponds to the nominal speed of the engine, and this position of the lever is fixed by the stop 12. Then, the adjustable stop 10 sets the cyclic fuel supply corresponding to the nominal mode of operation (rated power).

Перемещение рейки 2 топливного насоса 1 в результате деформации упругого звена 11 определяют из выражения

где E - модуль упругости материала упругого звена,
J - момент инерции поперечного сечения упругого звена,
L₁ - длина плеча 6 рычага 4,
L₂ - длина плеча 7 рычага 4,
L₃ - расстояние от оси 5 до оси центробежного измерителя частоты вращения 2,
L₄ - длина упругого звена 11,
P_п - усилие пружины 8,
P_ц = mrw² - центробежная сила инерции центробежного измерителя частоты вращения 2,
m - масса грузов, r - радиус вращения грузов, w - угловая скорость измерителя,
ΔL - перемещение рейки 2 топливного насоса высокого давления 1.The movement of the rail 2 of the fuel pump 1 as a result of deformation of the elastic link 11 is determined from the expression

where E is the modulus of elasticity of the material of the elastic link,
J is the moment of inertia of the cross section of the elastic link,
L ₁ - the length of the shoulder 6 of the lever 4,
L ₂ - the length of the shoulder 7 of the lever 4,
L ₃ - the distance from the axis 5 to the axis of the centrifugal speed meter 2,
L ₄ - the length of the elastic link 11,
P _p - spring force 8,
P _n = mrw ² - the centrifugal force of the centrifugal inertia meter 2 speed,
m is the mass of cargo, r is the radius of rotation of the cargo, w is the angular velocity of the meter,
ΔL - movement of the rail 2 of the high pressure fuel pump 1.

Перемещение ΔL рейки 2 топливного насоса 1 вследствие деформации упругого звена 11 обеспечивает корректирование цикловой подачи топлива в зависимости от скоростного режима: чем меньше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем больше цикловая подача и, следовательно, больше крутящий момент. The movement ΔL of the rail 2 of the fuel pump 1 due to the deformation of the elastic link 11 provides the correction of the cyclic fuel supply depending on the speed mode: the lower the rotational speed of the crankshaft of the engine, the greater the cyclic feed and, therefore, the greater the torque.

Работает двигатель следующим образом. На номинальном режиме рычаг управления 9 находится на упоре 12, а упругое звено 11 касается регулируемого упора 10, но так как при номинальной частоте вращения момент от центробежной силы инерции измерителя 3 относительно оси 5 равен моменту силы пружины 8, то упругое звено 11 не деформировано и двуплечий рычаг 4 находится в положении, соответствующем номинальной подаче топлива. The engine operates as follows. In the nominal mode, the control lever 9 is on the stop 12, and the elastic link 11 touches the adjustable stop 10, but since at the nominal speed the moment from the centrifugal inertia force of the meter 3 relative to axis 5 is equal to the moment of spring force 8, the elastic link 11 is not deformed and two shoulders lever 4 is in the position corresponding to the nominal fuel supply.

При увеличении скоростного режима выше номинального центробежная сила инерции измерителя 3 возрастает и ее момент относительно оси 5 становится больше момента силы пружины, рычаг поворачивается в сторону уменьшения цикловой подачи топлива, при этом его плечо 7 отходит от упора 10, упругое звено 11 не деформируется, а двигатель образует регуляторную ветвь, переходя на холостой ход. When the speed mode increases above the nominal centrifugal inertia force of the meter 3 increases and its moment relative to the axis 5 becomes greater than the moment of the spring force, the lever rotates in the direction of decreasing the cyclic fuel supply, while its shoulder 7 moves away from the stop 10, the elastic link 11 is not deformed, and the engine forms a regulatory branch, switching to idle.

При уменьшении скоростного режима ниже номинального центробежная сила измерителя 3 уменьшается и ее момент становится меньше момента силы пружины. Под действием разности этих моментов упругое звено 11 прижимается к упору 10 с усилием, что вызывает его деформацию, которая, в свою очередь, приводит к дополнительному повороту двуплечего рычага 4 вокруг оси 5, дополнительному перемещению рейки ΔL увеличению цикловой подачи топлива и увеличению крутящего момента двигателя, что улучшает его характеристику. When reducing the speed mode below the nominal centrifugal force of the meter 3 decreases and its moment becomes less than the moment of the spring force. Under the action of the difference of these moments, the elastic link 11 is pressed against the stop 10 with force, which causes its deformation, which, in turn, leads to an additional rotation of the two shoulders lever 4 around the axis 5, additional movement of the rack ΔL to increase the cyclic fuel supply and increase the engine torque , which improves its performance.

В отличие от известных корректоров подачи топлива данное устройство обеспечивает увеличение цикловой подачи топлива во всем скоростном диапазоне работы дизеля (фиг. 3), что улучшает его внешнюю скоростную характеристику. In contrast to the known fuel feed correctors, this device provides an increase in the cyclic fuel feed in the entire speed range of the diesel engine (Fig. 3), which improves its external speed characteristic.

Предлагаемый двигатель был изготовлен и проведены его стендовые испытания, в результате которых установлено, что максимальное увеличение цикловой подачи топлива вследствие деформации упругого звена может достигать 12 - 15%, при этом увеличение крутящего момента двигателя составляет 10 - 12%. Дальнейшее увеличение подачи топлива не целесообразно по причине выхода двигателя за пределы дымления. The proposed engine was manufactured and bench tests were carried out, as a result of which it was found that the maximum increase in the cyclic fuel supply due to the deformation of the elastic link can reach 12-15%, while the increase in engine torque is 10-12%. A further increase in fuel supply is not advisable due to the engine leaving the smoke limits.

Claims

1. An internal combustion engine comprising a high-pressure fuel pump with a fuel metering device, a centrifugal speed meter, connected by one arm of a two-shouldered lever mounted on a fixed axis, and the second shoulder of this lever through a spring connected to a control lever, characterized in that the two-arm lever is connected with an adjustable emphasis by means of an elastic link fixed on its second shoulder.

2. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the elastic link is made in the form of a beam of equal bending resistance.