Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння

Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння, що включає в себе систему вузлів, умовно розподілену на три функціональних блоки, зв'язаних між собою кінематичними елементами, при цьому перший з блоків містить механізм переключення способів регулювання, другий блок містить вузол фіксації пружин в розтягнутому стані, а третій блок містить коректор, який складається з розміщених у напрямних обоймах основної та допоміжної коректуючих пружин зі штоками всередині, який відрізняється тим, що основна та допоміжна пружини коректора встановлені СПІВВІСНО з єдиним загальним штоком, а напрямні обойми виконані у вигляді складеного стакана зі стаціонарною та рухомою частинами, причому попередньо деформована допоміжна пружина розташована у рухомій частині стакана і її попередня деформація здійснена з можливістю регулювання в залежності від положення важеля керування регулятором кулачком, жорстко закріпленим на осі важеля керування регулятором Винахід належить до двигунобудування, а саме до регуляторів частоти обертання двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) ВІДОМІ механічні регулятори частоти обертання ДВЗ Такі регулятори приводяться в обертання від кулачкового вала паливного насоса високого тиску (ПНВТ) Вантажі під дією відцентрових сил, переборюючи зусилля пружини регулятора, діють за посередництвом системи важелів на рейку насоса Відцентрова сила і сила пружності пружини знаходяться в стані рівноваги, встановлюючи рейку в положення, відповідне подачі палива для заданої потужності Зменшення частоти обертання при підвищенні навантаження функціональних блоки, зв'язаних кінематичними елементами між собою, при цьому перший з блоків містить механізм переключення способів регулювання, другий блок містить вузол орієнтації пружини регулятора в розтягнутому стані і третій блок містить коректор, який складається з розміщених поряд у напрямних обоймах основної та допоміжної коректуючи пружин, всередині кожної з яких розміщені штоки [Див А С СРСР №1778339, мкл F0281/04, 1990р] Недоліком прототипу є наявність двох коректуючих пружин з паралельними осями, що працюють спільно на ДІЛЯНЦІ ВІД частоти обертання, що відповідає максимальному крутному моменту до частоти обертання, що відповідає номінальній потужності, що в свою чергу призводить до спотворення зовнішньої швидкісної характеристики по крутному моменту приводить до ВІДПОВІДНОГО зменшення відцентрової сили, і пружина регулятора переміщає обертові вантажі, а разом з ними і рейку насоса в напрямку підвищення КІЛЬКОСТІ впорскуваного палива до тих пір, поки не відновиться рівновага [Див Кругов ВИ Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания - М Машиностроение, 1989 -с 78 79] Найбільш близьким за технічною суттю аналогом до пристрою, що заявляється є регулятор частоти обертання ДВЗ, що включає в себе систему вузлів, умовно розподілену на три на вказаній ДІЛЯНЦІ В основу винаходу поставлене завдання у відомому регуляторі частоти обертання шляхом зміни конструкції його коректорів отримати новий технічний результат, що виражається в оптимізацм зовнішньої швидкісної характеристики по крутному моменту Поставлене завдання вирішується наступним чином, у відомому регуляторі частоти обертання ДВЗ, що включає в себе систему вузлів, умовно ю 54971 розподілену натри функціональні блоки, зв'язаних кінематичними елементами між собою, при цьому перший з блоків містить механізм переключення способів регулювання, другий блок містить вузол фіксації пружини в розтягнутому стані, а третій блок містить коректор, який складається з розміщених в напрямних обіймах основної та допоміжної коректуючих пружин зі штоками всередині, згідно з запропонованим винаходом основна та допоміжна пружини коректора встановлені СПІВВІСНО з єдиним загальним штоком, а напрямні обійми виконані у вигляді складеного стакана зі стаціонарною та рухомою частинами, причому попередньо деформована допоміжна пружина розташована у рухомій частині стакана і її попередня деформація здійснена з можливістю регулювання в залежності від положення важеля керування регулятором кулачком, жорстко закріпленим на осі важеля керування регулятором Усі суттєві ВІДМІННІ ознаки спрямовані на досягнення єдиної мети - оптимізацм зовнішньої швидкісної характеристики по крутному моменту Запропонована конструкція забезпечує окрему дію основної та допоміжної пружин коректора за рахунок того, що при положенні важеля керування на упорі рухома частина допоміжної пружини стає на жорсткий упор і в подальшому формуванні характеристики не бере участі Застосування нової конструкції коректора дозволяє отримати оптимальну форму зовнішньої швидкісної характеристики по крутному моменту На кресленнях, що додаються представлено схематично регулятор частоти обертання ДВЗ Так на фігурі 1 - схема регулятора частоти обертання ДВЗ, на фігурі 2 - схема взаємодії важелів та зусиль, що передаються, на фігурі 3 - закон переміщення муфти регулятора при одно режимному регулюванні, на фігурі 4,5 передбачувані ШВИДКІСНІ характеристики паливного насоса з заявленим регулятором Регулятор містить муфту 1 відцентрового чутливого елемента, яка контактує з упорною п'ятою 2 проміжного важеля 3, з'язаного з рейкою 4 паливного насоса Пружина 5 регулятора з'єднує основний важіль 6 з важелем 7 управління регулятором Параллельно пружині 5 регулятора на продовжених осях 8 і 9 її кріплення шарнірно встановлені напрямна втулка 10 і шток 11, який вільно входить в осьовий отвір направляючої втулки 10 Вісь 12 основного і проміжного важелів, яка встановлена з можливістю повертатися в отворах корпуса регулятора, на цій осі нерухомо закріплені ззовні корпуса важіль 13 переключення способів регулювання, а всередині корпуса - ексцентрик 14, На основному важелі 6 встановлена з можливістю руху вздовж важеля пластина - штовхач 15, яка утримується на важелі гвинтами 16, які проходять крізь поздовжні пази, зроблені в пластині - штовхачі 15 нижній Г подібний кінець пластини - штовхача 15 спирається на ексцентрик 14, верхній кінець пластини - штовхача, який має складну форму (Г подібний і зміщений в горизонтальній площині в сторону напрямної втулки 10), встановлений з можливістю дотику до фіксатора 16, встановленого з можливістю переміщення в поперечному отворі направляючої втулки 10 і підпружиненим з одного боку пружиною 17 з постійним притисканням до верхньої площини пластини - штовхача 15 В фіксаторі 16 виконано отвір, крізь який, коли він знаходиться в певному положенні, може проходити шток 11 Проміжний важіль з'єднаний з рейкою 4 тягою 18 На проміжному важелі 3 регулятора встановлений коректор 19, який складається з основної 20 і допоміжної 21 коректуючих пружин Допоміжна пружина 21 встановлена в рухомій частині стакана і її попередній стиск регулюється в залежності від положення важеля управління кулачком 22, жорстко закріпленим на осі важеля 7 управління регулятором Аналогічно до прототипу в конструкції регулятора частоти обертання ДВЗ, що заявляється можна виділити наступні основні вузли та механізми (фіг 1, де умовні функціональні блоки позначені штриховими ЛІНІЯМИ) I механізм переключення способів регулювання, до якого відносяться важіль 13, ексцентрик 14, пластина-штовхач 15, пружина 23, II - вузол фіксації пружини регулятора в розтягнутому стані, до якого відносяться напрямна втулка 10 і шток 11, встановлені на осях 8 і 9, фіксатор 16, пружина 17, III - коректор, до якого відноситься основна 20 і допоміжна 21 коректуючі пружини, кулачок 22 та шток 24 Регулятор частоти обертання ДВЗ працює таким чином При всережимному регулюванні важіль 13 переключення способів регулювання встановлений в положення, при якому виступ ексцентрика 12 піднімає пластину - штовхач 15 і фіксатор 16 вверх так, що навпроти штока 11 в напрямній втулці 10 виявиться отвір в фіксаторі 16 і шток 11 вільно проходить крізь нього При переміщенні важеля 7 управління регулятором пружина 5 регулятора має можливість розтягуватись на величину, відповідну заданому швидкісному режиму Для переключення регулятора на однорежимне регулювання важіль 13 переключення способів регулювання переміщують в положення, коли виступ ексцентрика 12 відходить від пластини - штовхача 15 і остання під дією пружини 23 зміщується вниз, звільнюючи фіксатор 16 Переключення відбувається тоді, коли дизель вийде на номінальну частоту обертання, при цьому пружина 5 регулятора розтягнеться настільки, що шток 11 вийде з отвору в фіксаторі 16 і останній під дією пружини 17 опуститься вниз, перекривши отвір в направляючій втулці 10 Тепер при зниженні частоти обертання шток 18 впреться в фіксатор 16, в результаті чого пружина 5 регулятора виявиться жорстко зафіксованою в розтягнутому стані в положенні, відповідаючому номінальному швидкісному режиму Таким чином, при переміщенні важеля 7 управління регулятором, пружина 5 регулятора буде рухатися як жорстка ланка і оператор отримає можливість безпосередньо діяти на рейку паливного насоса, встановлюючи необхідну подачу палива 54971 При положенні важеля управління 7 на упорі І між основним важелем 6 і рухомим упором 24 коректора є зазор „а" (Фігура 2), який дає можливість виключати пускову подачу Таким чином формується гілка Z - d швидкісної характеристики (Фігура 3) Між стаканом основної пружини 20 коректора 19 і допоміжної пружини 21 є зазор „б" (Фігура 2), який при положенні важеля управління 7 на упорі І використовується для виключення подачі від точки „а" до точки „d" В точці „d" проміжний важіль З переміщається на деяку величину, тоді упор 24 коректора починає контактувати з основним важелем 6 і при підвищенні частоти обертання формується часткова характеристика d ~ в, при цьому в точці 1 (Фігура 3) забезпечується Якщо ж повертати важіль далі, то допоміжна пружина отримає попередню деформацію і буде формуватися ділянка характеристики а - п - р При положенні важеля управління на упорі II рухомий стакан допоміжної пружини стає на жорсткий упор „с" і в подальшому формуванні характеристики участі не бере Таким чином отримується зовнішня швидкісна характеристика робота ДИЗеЛЯ В реЖИМІ Птщхх Пн пуск~Пнм, По мірі повороту важеля управління 7 зазор „б" зменшується і часткова характеристика починає формуватися при меншому значенні координати муфти Z, наприклад в точці „с" (гілка с - d), при подальшому повороті важеля 7 управління регулятором отримується гілка є - f ,при цьому в точці „f" (при частоті обертання, відповідаючій Мктах) допоміжна пружина 21 виключається із роботи (стає на жорсткий упор „с") і далі до номінальної частоти обертання характеристика формується в залежності від основної 20 пружини коректора (гілка f - к і ш) Після ЦЬОГО розтягується регуляторна пружина і формується регулювальна гілка При подальшому повороті важеля управління зазор продовжує зменшуватись і зникає повністю при формуванні ділянки характеристики а - о ФІГ.1 Передбачувані ШВИДКІСНІ характеристики паливного насоса високого тиску з регулятором, що заявляється при всережимному і однорежимному регулюванні показані на фігурі 4,5 На швидкісних характеристиках виділені чотири ділянки 1 ділянка пускових частот від п п і до пП2 відповідаюча координаті рейки паливного насоса 2 ділянка від частоти обертання пП2 до п н при максимальному крутному моменті, відповідаюча координаті рейки паливного насоса hHH, 3 ділянка від частоти обертання п н до номінальної частоти обертання п н відповідаюча координаті рейки паливного насоса пНм-пНмом, 4 ділянка від номінальної частоти обертання п н до максимальної частоти обертання пнакс, при якій відбувається повне виключення передачі палива регулятором З наведених характеристик видно, що пускові, ЗОВНІШНІ характеристики і граничні регулювальні вітки при всережимному і однорежимному регулюванні одинакові, ВІДМІННІСТЬ заключається тільки в проходженні часткових швидкісних характеристик Фіг.2 54971 z,,. Фіг.З Фіг.4 ФІГ.5 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24