Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля

 

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля содержит корпус, приводной вал, две рейки топливного насоса, державку грузов, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленную с возможностью перемещения вдоль оси приводного вала, рычаг муфты, поворотно установленный в корпусе и кинематически связанный с муфтой и первой рейкой топливного насоса. Рычаг регулятора шарнирно установлен в корпусе с возможностью взаимодействия с ним через регулировочный винт. Рычаг управления поворотно установлен в корпусе с возможностью взаимодействия через пружину с рычагом регулятора. Двуплечий рычаг реек кинематически связан с обеими рейками топливного насоса. Регулятор оснащен пропорциональным электромагнитом, установленным с возможностью взаимодействия с одной из реек топливного насоса, датчиком положения рейки, жестко установленным в корпусе, датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля и электронным блоком управления. Технический результат заключается в повышении топливной экономичности и уменьшении вредных выбросов в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно - к регуляторам частоты вращения дизелей.

Известны автоматические центробежные регуляторы частоты вращения дизелей, содержащие корпус, приводной вал, державку грузов, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту, установленную с возможностью перемещения вдоль оси приводного вала и взаимодействия с центробежными грузами, рейку топливного насоса, рычаг муфты, кинематически связанный с муфтой и с рейкой топливного насоса, рычаг регулятора, шарнирно установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с ним через регулировочный винт, рычаг управления, кинематически связанный с педалью акселератора и поворотно установленный в корпусе с возможностью взаимодействия через пружину с рычагом регулятора [1,2,3].

Такие регуляторы автоматически обеспечивают поддержание скоростного и нагрузочного режима во всем рабочем диапазоне частот вращения и крутящего момента дизеля и реверсивное корректирование внешней скоростной характеристики крутящего момента.

Известны также электронно-механические регуляторы дизелей [4, 5, 6].

Такие регуляторы обеспечивают автоматическое поддержание частоты и нагрузки во всем рабочем диапазоне. Однако настройка необходимой формы внешней скоростной характеристики крутящего момента вызывает значительные сложности. Сами по себе механизмы прямого и обратного корректоров, корректора по наддуву также существенно усложняют конструкцию регулятора. Дальнейшие требования, связанные с учетом вязкости топлива, температуры воздуха и двигателя и др., еще больше усложняет механизм регулятора.

Техническое исполнение заявляемого регулятора частоты вращения наиболее близко к конструкции регулятора частоты вращения дизеля, описываемого в авторском свидетельстве СССР N 1033783 [1].

Регулятор содержит корпус, приводной вал, две рейки топливного насоса, державку, установленную на валу, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленной с возможностью осевого перемещения вдоль оси приводного вала, рычаг муфты, поворотною установленный в корпусе кинематически связанный с муфтой и первой рейкой топливного насоса, рычаг регулятора, шарнирно установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с ним через регулировочный винт, рычаг управления, поворотно установленный в корпусе и связанный с главным рычагом регулятора через главную пружину, двуплечий рычаг реек, кинематически связанный с обеими рейками топливного насоса, промежуточный двуплечий рычаг, шарнирно установленный на рычаге муфты с возможностью взаимодействия с ней и с первой рейкой топливного насоса, прямой корректор, установленный на рычаг регулятора с возможностью взаимодействия с рычагом муфты, обратный корректор, установленный в рычаге муфты с возможностью взаимодействия с промежуточным двуплечим рычагом, рычаг управления через стартовую пружину соединен с двуплечим рычагом реек.

Недостаток конструкции состоит в том, что невозможно обеспечить заранее точную регулировку протекания внешней скоростной характеристики, поднастройки неудобны и сложны. Кроме того, регулятор не обеспечивает регулирования топлива в соответствии с давлением наддува, температурой воздуха и топлива.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности транспортных дизелей и уменьшение вредных выбросов в атмосферу путем повышения точности настройки внешней скоростной характеристики крутящего момента в зависимости от частоты вращения, температуры и давления наддувочного воздуха, вязкости топлива, а также за счет выбора регуляторных характеристик, наиболее подходящих для данного транспортного средства и более всего соответствующих режиму движения.

Указанная цель достигается тем, что регулятор оснащен пропорциональным электромагнитом, установленным с возможностью взаимодействия с одной из реек топливного насоса, пружиной, подпружинивающей одну из реек топливного насоса, датчиком положения рейки, установленным в корпусе, датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля. Причем в механической части регулятора отсутствует прямой и обратный корректоры, стартовая пружина и промежуточный двуплечий рычаг.

Сопоставительный анализ регулятора с другими конструкциями электронно-механических и центробежных регуляторов позволяет сделать вывод о том, что в них не применялось пропорционального магнита для обеспечения настройки и корректировки внешней характеристики, не применялось конструкции регулятора, который бы по желанию водителя перестраивался целиком на электронное управление подачей топлива при сохранении механической части в качестве аварийной, на случай "отказа" электроники.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема регулятора; на фиг. 2 - блок-схема электронной части; на фиг. 3 - статическая характеристика регулятора (H - координата рейки; n - частота вращения).

Регулятор состоит из следующих элементов. Приводной вал 1 с установленной на нем державкой 2 передает крутящий момент центробежным грузам 3, шарнирно установленным в державке 2 с возможностью взаимодействия с муфтой 4, установленной на приводном валу 1 с возможностью перемещения вдоль него, причем муфта 4 шарнирно соединена с рычагом 5 муфты, поворотно установленном в корпусе с возможностью взаимодействия с первой рейкой 6. Рычаг регулятора 7 поворотно установлен в корпусе с возможностью взаимодействия с ним через регулировочный винт 8 и с возможностью взаимодействия с рычагом 5 муфты через винт 9 регулировки стартовой подачи. Рычаг 10 управления, поворотно установленный в корпусе, соединен пружиной 11 с рычагом 7 регулятора. Первая рейка 6 через двуплечий рычаг реек 12, поворотно установленный в корпусе, связана со второй рейкой 13. В корпусе регулятора установлен пропорциональный электромагнит 14 с возможностью взаимодействия через якорь 15 со второй рейкой 13. Стартовая пружина 16 установлена с возможностью взаимодействия с первой рейкой 6 через шток 17. Поворот рычага 10 управления в сторону, соответствующую увеличению подачи, ограничен упором 18, а в сторону уменьшения подачи - упором 19.

Кроме того, регулятор оснащен датчиком 20 рейки (см. фиг. 2), датчиком 21 частоты вращения дизеля, датчиком 22 положения педали акселератора 23, соединенной с рычагом управления 10 тягой 24 с возможностью отсоединения от него по желанию водителя, датчиком температуры 25 и давления 26 наддувочного воздуха и датчиком 27 температуры топлива. Электрические сигналы от датчиков передаются в электронный блок управления (ЭБУ) 28. ЭБУ 28 анализирует полученные сигналы и в соответствии с заданным алгоритмом выдает управляющий сигнал на электромагнит 14.

Регулятор работает по следующим трем вариантам.

Первый вариант: с помощью части регулятора, а именно ЭБУ 28, электромагнита 14 и датчиков 20,21,25,26,27, формируется внешняя скоростная характеристика а-б-в-г-д-е (фиг. 3). Регуляторные характеристики при разных положениях рычага 10 управления (Yl, Y2,.,Ymax) осуществляются механической частью, в которой роль датчика частоты вращения дизеля и источника энергии для привода реек 6 и 13 исполняют центробежные грузы 3. В этом случае педаль акселератора 23 соединена с рычагом управления 10 тягой 24.

Пусть рычаг управления 10 повернут против часовой стрелки до упора 18, пружина 11 имеет максимальный преднатяг. Во время пуска дизеля якорь 15 электромагнита занимает крайнее правое положение, и рейки 6 и 13 с помощью пружины 16 занимают положение, соответствующее пусковой подаче H1. Приводной вал 1 начинает вращаться, и центробежная сила, возникающая от грузов 3, при этом передается через муфту 4 на рычаг 5, который, поворачиваясь по часовой стрелке, перемещает рейку 6 вправо, сжимая пружину 16. Рычаг 5 останавливается при соприкосновении с винтом 9 регулировки стартовой подачи. Формируется участок характеристики к-м, а координата рейки 6 уменьшается с H1 до H2. Координата рейки H2 соответствует максимальной величине крутящего момента. Настройка его осуществляется с помощью регулировочного винта 8. В памяти микропроцессора, являющего составной частью ЭБУ 28, хранится характеристика, соответствующая координате рейки H в зависимости от частоты вращения n H = f(n), т. е. а-б-в-г-д-е. В зависимости от частоты вращения, регистрируемой датчиком 21, электронный блок управления 28 изменяет электроток, протекающий через катушку электромагнита 14, тем самым увеличивая или уменьшая усилие на якоре 15, от которого зависит величина сжатия пружины 16. В результате, в то время как рычаг 5 муфты прижат центробежной силой грузов 3 к винту 9, а рычаг 7 регулятора при помощи пружины 11 прижат через регулировочный винт 8 к корпусу, поскольку усилие грузов 3 меньше усилия предварительного натяжения пружины 11, с помощью электромагнита 14 можно перемещать рейки 6 и 13 в сторону, не превышающую по координате рейки Н2. При частоте вращения ne величина центробежной силы грузов 3 становится равной величине предварительного натяжения пружины 11, и при увеличении частоты вращения сверх ne пружина 11 растягивается, рычаги 5 и 7 поворачиваются по часовой стрелке и выдвигают рейки 6 и 13 на уменьшение подачи топлива, формируя таким образом характеристику е-ж. При этом часть времени, соответствующую мнимой характеристике и-е, механический регулятор работает вхолостую до тех пор, пока рычаг 5 не соприкоснется снова с плечом рейки 6. Формирование участка характеристики е-ж сопровождается сжатием пружины 16 и образованием, а затем и увеличением зазора H. Если координата рычага управления соответствует YI, то формирование регуляторной характеристики осуществляется также. При частотах вращения nв-nг рычаг 5 соприкасается с рейкой 6, и формирование регуляторных характеристик осуществляется непосредственно.

Электронный блок управления 28, получая через датчики 25, 26 и 27 информацию о температуре и давлении наддува и температуре топлива, осуществляет корректировку внешней характеристики в соответствии с заданными алгоритмами.

Вариант второй. В случае поломки электронного регулятора обмотка электромагнита 14 обесточивается и предлагаемый электронно-механический регулятор продолжает работать как механический только без корректировки внешней характеристики. Рекомендуется для работы в режиме "хромания домой".

Вариант третий. Формирование и внешней, и регуляторных характеристик осуществляется электронным блоком управления 28 посредством электромагнита 14. Рычаг управления 10 с помощью регулируемого упора 19 прижат к упору 18, что соответствует максимальной частоте вращения. Тяга 24, соединяющая педаль 23 акселератора и рычаг 10 управления, отсоединена.

Если для первого варианта необходимый ход якоря 15 составляет величину от H2 до H4, то для третьего варианта величина электромагнитного регулирования составляет весь диапазон, т.е. ход якоря 15 по координате рейки должен составлять от H1 до H5.

Формирование регуляторных характеристик осуществляется в зависимости от положения Y педали 23 акселератора, определяемого датчиком 22 положения педали акселератора. Причем, если форма регуляторной характеристики по первому варианту зависит только от жесткости пружины, то форма регуляторной характеристики по третьему варианту зависит от алгоритма, занесенного в память микроконтроллера ЭБУ 28. Практически она может быть любой как угодно близко приведенной к теоретически необходимой. Например, по желанию водителя при помощи ЭБУ 28 регуляторная характеристика может принимать вид, наиболее приспособленный к городским условиям движения, горным, магистральный, карьерный, к условиям движения по бездорожью и т.д.

Механический регулятор работает только в аварийном режиме в случае поломки электронного, ограничивая увеличение частоты вращения, чтобы дизель "не ушел в разнос".

Предлагаемый регулятор позволяет с большой точностью формировать протекание внешней скоростной характеристики, настраивать необходимую величину вредных выбросов на минимальных оборотах, позволяет осуществить любые регуляторные характеристики, наиболее подходящие транспортному средству, на который устанавливается дизель, и режиму движения с целью экономии топлива.

Иcточники информации 1. А. С. 1033783 (СССР). Центробежный регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания /П. Р. Козин, Л. М. Малышев. 1983, Бюл. N 29 (прототип).

2. А. с. 1204763 (СССР). Трехрежимный центробежный регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания /Е.И. Блаженнов, Ю.Е. Хрящев, Г.С. Корнилов, А.В. Чистяков /Открытия. Изобретения. 1986, N 2, с.132.

3. А.с. 966264 (СССР). Всережимный регулятор дизеля с турбонаддувом /В. И. Крутов, В. А. Горшков, И.В. Леонов, В.И. Шатров /Открытия. Изобретения. 1982, N 38.

4. Заявка 4221685 ФРГ Электронно-механический регулятор.

5. Пат. 5036815 (США). Механический регулятор топливного насоса с электронным регулированием крутящего момента.

6. Пат. 4683854 (США). Электронная и механическая топливоподающая система.

Формула изобретения

1. Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля, содержащий корпус, приводной вал, две рейки топливного насоса, державку грузов, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленную с возможностью перемещения вдоль оси приводного вала, рычаг муфты, поворотно установленный в корпусе и кинематически связанный с муфтой и первой рейкой топливного насоса, рычаг регулятора, шарнирно установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с ним через регулировочный винт, рычаг управления, поворотно установленный в корпусе с возможностью взаимодействия через пружину с рычагом регулятора, двуплечий рычаг реек, кинематически связанный с обеими рейками топливного насоса, отличающийся тем, что регулятор оснащен пропорциональным электромагнитом, установленным с возможностью взаимодействия с одной из реек топливного насоса, датчиком положения рейки, жестко установленным в корпусе, датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля и электронным блоком управления.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что рычаг управления кинематически связан с педалью акселератора.

3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что педаль акселератора кинематически не связана с рычагом управления, а регулятор дополнительно оснащен датчиками педали управления, давления воздуха, температуры воздуха, температуры топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к устройствам для испытания регуляторов скорости непрямого действия двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей

Изобретение относится к системам регулирования топливоподачи дизелей и может быть использовано в машиностроении, преимущественно, в двигателестроении

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а конкретнее к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в регуляторах частоты вращения двигателей внутреннего сгорания. Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля содержит корпус, приводной вал (1), державку (2) грузов, жестко установленную на валу (1), центробежные грузы (3), шарнирно установленные в державке (2), муфту (4) центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу с возможностью перемещения вдоль его оси, опирающуюся через пяту штока (26) на главный рычаг (5), шарнирно установленный в корпусе регулятора и опирающийся на него винтом. Главная пружина (7) связана с главным рычагом (5). Рейка (9) топливного насоса установлена в корпусе и соединена с рычагом (10) рейки, шарнирно установленным на муфте (4). Электромагнитный исполнительный механизм (11) неподвижно установлен в корпусе и электрически связан с электронным блоком управления, датчиком (23) положения рычага управления, шарнирно установленного в корпусе, датчиком частоты вращения дизеля, датчиком координаты рейки, датчиками давления и температуры воздуха во впускном коллекторе, датчиками давления и температуры топлива в магистрали низкого давления топлива. В регуляторе применен дублирующий механизм регулирования, содержащий трехплечий рычаг (24), поворотно установленный на главном рычаге (5), удерживаемый пружиной (25), связанной с главным рычагом, шарнирно связанный со штоком и контактирующий с шарнирно связанным с корпусом двуплечим рычагом (17). Двуплечий рычаг (17) связан с тягой (20) электрического управления и с тягой (22) ручного управления якорем электромагнита (21) и удерживается связанной с корпусом пружиной (27) в соприкосновении с контактом электронного блока управления и с запорным кольцом (18). Запорное кольцо (18) подвижно установлено на связанном с корпусом поворотном рычаге, прижимаемом пружиной (14) и винтом (15) к корпусу, и имеет связь тягой (13) с дифференциальным рычагом (12). Дифференциальный рычаг (12) поворотно установлен на рычаге (10) рейки и шарнирно сочленен с электромагнитным исполнительным механизмом (11) электронного блока управления. Технический результат заключается в обеспечении возможности ручного или автоматического переключения с электронного регулятора на механический и обратно. 4 ил.

Изобретение может быть использовано в системах регулирования топливоподачи дизельных двигателей. Система регулирования многотопливного дизеля содержит центробежный датчик (1) с подвижной муфтой (2), главный рычаг (3), установленный с возможностью взаимодействия с подвижной муфтой (2), рычаг (9) управления, связанный через пружину (8) с главным рычагом (3), и орган дозирования топлива. Связь главного рычага (3) с органом дозирования осуществляется через две зубчатые рейки (4) и (5), приводимые в движение шестернями (6) и (7), установленными на дополнительных валах. Передаточное отношение шестерен (6) и (7) равно отношению теплоты сгорания основного и альтернативного топлив. Технический результат заключается в повышении точности регулирования дизельного двигателя, работающего на альтернативных видах топлива. 1 ил.

Изобретение относится к области регулирования дизельных двигателей (ДВС). Техническим результатом является повышение точности управления ДВС и обеспечение работы дизеля с турбонаддувом на переходных режимах по экономической характеристике, улучшение качества рабочего процесса в цилиндре и снижение расхода топлива. Сущность изобретения заключается в том, что в двухимпульсную систему автоматического управления скорости (САРС) вводится дополнительный пневматический чувствительный элемент, компенсирующий на переходных режимах ДВС усилие затяжки пружины от рычага управления скорости и позволяющий управлять подачей топлива по экономической характеристике дизеля в зависимости от удаления от режима наибольшей экономичности, определяемого как скоростью вращения вала дизеля, так и подачами топлива и воздуха в цилиндр дизеля. Для обеспечения возможности работы дизеля на переходных режимах по экономической характеристике к главному рычагу механического центробежного чувствительного элемента подсоединяют дополнительный пневматический чувствительный элемент, соединенный с впускным трубопроводом дизеля с турбонаддувом и компенсирующий резкое изменение усилия затяжки пружины от рычага управления скоростью вала, делая возможной работу дизеля по экономической характеристике за счет запаздывания изменения давления наддувочного воздуха от соответствующих изменений подачи топлива и скорости вращения вала дизеля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в регуляторах частоты вращения транспортных дизелей. Электронно-механический регулятор частоты вращения транспортного дизеля содержит корпус, приводной вал (1), две рейки (6) и (19) топливного насоса, связанные между собой двуплечим рычагом (20) реек, державку (2) грузов, жестко установленную на приводном валу (1), центробежные грузы (3), шарнирно установленные в державке (2), и муфту (4) центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу (1) с возможностью перемещения вдоль него. Рычаг (5) муфты шарнирно связан с муфтой (4) и контактирует с первой рейкой (6) топливного насоса, подпружиненной относительно корпуса. Рычаг (8) регулятора шарнирно соединен с рычагом (5) муфты, опирается на корпус через регулировочный винт (9), ввернутый в него, и соединен через пружину (10) регулятора с рычагом (11) управления. Рычаг (11) управления шарнирно установлен в корпусе и связан посредством тросика (12) с педалью (13) акселератора, установленной в кабине транспортного средства. Поворот рычага (11) управления ограничен упором (14) максимальной частоты вращения и упором (15) минимальной частоты вращения. Электромагнитный исполнительный механизм установлен в корпусе с возможностью воздействия на одну или обе рейки (6), (19) топливного насоса. Имеются датчик положения реек топливного насоса, жестко установленный на корпусе, датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля, подпедальный датчик положения педали акселератора, установленный на ней, датчики температуры и давления топлива в магистрали низкого давления топливного насоса, датчики температуры и давления воздуха во впускном коллекторе дизеля. Электронный блок управления электрически соединен со всеми датчиками и электромагнитным исполнительным механизмом. Регулятор дополнительно оснащен рычагом (21) переключения, установленным в кабине транспортного средства. Рычаг (16) минимальной частоты вращения кинематически связан с рычагом (21) переключения и шарнирно установлен в корпусе с возможностью поворота совместно с рычагом (11) управления до соприкосновения с упором (14) максимальной частоты вращения. Упор (15) минимальной частоты вращения ввернут в рычаг (16) минимальной частоты вращения с возможностью соприкосновения с рычагом (11) управления. Электрический контакт в цепи электропитания электронного блока управления установлен с возможностью размыкания цепи электропитания при повороте рычага (21) переключения на механический вариант работы. Технический результат заключается в уменьшении управляющих усилий, прилагаемых к педали акселератора при работе регулятора по электронному варианту работы. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение может быть использовано в области автоматического управления двигателями внутреннего сгорания. Способ управления дизеля (1) с турбонаддувом заключается в изменении подачи топлива в цилиндр дизеля (1) по отклонению от заданной рычагом (18) управления скорости вращения вала дизеля с помощью отрицательной обратной связи по скорости и положительной обратной связи давления наддувочного воздуха путем суммирования двух импульсов при помощи суммирующего механизма с числом степеней свободы w=2. Дополнительно обеспечивают изменение подачи топлива в цилиндр дизеля (1) по отклонению от положения точки минимального удельного расхода топлива с помощью импульса давления наддувочного воздуха при помощи суммирующего механизма с числом степеней свободы w=1. Раскрыт регулятор дизеля с турбонаддувом. Технический результат заключается в обеспечении возможности работы дизеля по экономической характеристике и повышении точности управления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх