Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння

Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння, що містить орган дозування палива, чутливий елемент з двоплечим важелем, зв'язаний одним плечем важеля з органом дозування палива, а другим з розташованою між верхнім (3) та нижнім (4) наконечниками головною пружиною (2) і коректувальною пружиною (6), поворотний упор, встановлений у верхньому наконечнику, шток, що виконаний на нижньому наконе чнику та проходить крізь отвір у верхньому наконечнику, плоску опору у вигляді кільця, на якому встановлена коректувальна пружина з можливістю регулювання її положення, важіль керування поворотним упором (14), важіль керування регулятором і блок (47) електричного живлення який відрізняється тим, що його обладнано електромагнітним виконуючим механізмом (17), кінематично зв'язаним з двоплечим важелем (10), вимірювачем димлення відпрацьованих газів (35), вимірювачем (48) температури охолодної рідини в двигуні, з'єднаним з блоком електричного живлення, і електронним блоком керування (31), котрий містить блок порівняння (32) з двома входами, перший з яких з'єднано з вимірювачем димлення відпрацьованих газів (35), блок еталонного сигналу (33), вхід якого з'єднано з вимірювачем частоти обертання (36), а вихід із другим входом блока порівняння (32), та імпульсний підсилювач (34), вхід якого з'єднано з виходом блока порівняння, а вихід з електромагнітним виконуючим механізмом Винахід відноситься до галузі машинобудування, зокрема двигунобудування, а саме до регуляторів частоти обертання двигунів внутрішнього згоряння Відомо, ЩО при використанні трактора на польових сільськогосподарських роботах, коли вимагається підтримання постійною швидкості руху машинно-тракторного агрегату (МТА) при роботі двигуна як на номінальному, так і на часткових швидкісних режимах, застосовується всережимне регулювання частоти обертання колінчастого вала двигуна, а при використанні трактора з причепом для транспортних перевезень, коли відбувається часта зміна швидкості руху, вигідніше застосовувати двохрежимне регулювання, тоді, в цих умовах роботи, забезпечується зниження експлуатаційної витрати палива на 5-Ю % і зменшення димлення відпрацювавших газів /див статтю Головчук А Ф "Исследование регуляторов скорости автотракторных и комбайновых двигателей" в журналі "Двигателестроение", 1984, № 8, с 27-29/ Тому на тракторах доцільно застосовувати універсальні регулятори частоти обертання, котрі можуть працювати і як всережимні, і як двохрежимні Існують міждержавні стандарти на гранично допустимі норми димлення автомобільних /див ГОСТ 17 2 2 01-84 Дизели автомобильные Димність отработавших газов Нормы и методы измерений Издательство стандартов, 1985/, тракторних і комбайнових /див ГОСТ 17 2 2 02-98 Охрана природы Атмосфера Нормы и методы измерения димності отработавших газов тракторных и комбайновых дизелей Издательство стандартов, 1998/ дизелів, у ВІДПОВІДНОСТІ до яких, гранично допустима норма димлення відпрацювавших газів задається в залежності від робочого об'єму циліндрів (об'ємна витрата повітря, яке потрапляє в циліндри QB, ДМ3/С) та частоти обертання колінчастого вала дизеля Тобто, для кожного типу дизеля вона є функцією частоти обертання його кривошипа Димлення відпрацювавших газів може О О (О 1 ю 57160 го застосування лише на транспортних засобах перевищувати гранично допустимі норми при ро(автомобілях), які працюють в умовах виконання боті дизеля по ЗОВНІШНІЙ ШВИДКІСНІЙ характериститранспортних робіт з ВІДПОВІДНОЮ схемою регулюці, особливо на режимі пуску, максимального крутвання ного моменту (перевантаження), і при розгонах Слабкою ланкою цього ж технічного рішення є дизеля Тому дизелі необхідно обладнувати привикористання захисних ежекційних елементів осі строями для обмеження димлення відпрацювавяких зорієнтовані в напрямку руху автомобіля, а ших газів, щоб вони на будь-яких режимах роботи захисний ефект в них створюється лише при русі двигуна могли б забезпечити встановлені стандатранспортного засобу і чистій атмосфері Дана ртами норми димності, як при всережимному, так і конструкція не дозволяє ефективно використовупри двохрежимному регулюванні вати її на тракторних або комбайнових дизелях, які Відомий регулятор частоти обертання за авпрацюють в умовах підвищеної забрудненості наторським свідоцтвом СРСР № 928054 і додатко3 вколишнього середовища (пил, сніг, дощ, і т д) із вому до нього а с СРСР № 1216397 (М Кп F 02 всережимним (оранка, культивація, пряме комбайD 1/04), що містить чутливий елемент, зв'язаний нування) та двохрежимним (транспортні види с г через одне плече двохплечевого важеля з оргаробіт) регулюванням, або для стаціонарного прином дозування палива, а через інше - з розміщеводу (навантажувачі, скрепери) ною між верхнім і нижнім упорами головної пружини і коректуючою пружиною, і встановлений в Поставлена в основу винаходу задача полягає корпусі важіль керування регулятором, який для в тому, щоб забезпечити неможливість перевипереключення з всережимного регулювання на щення гранично допустимого рівня димлення віддвохрежимне обладнаний поворотним упором з працювавших газів, шляхом коректування подачі фіксатором, а нижній упор головної пружини - штопалива по сигналу дійсної величини димлення як ком при всережимному, так і при двохрежимному регулюванні автотракторних і комбайнових дизелів Регулятор по а с № 1216397 містить також відцентровий чутливий елемент, зв'язаний через В запропонованому винаході поставлена заодне плече двохплечевого важеля з органом додача вирішується за рахунок того, що регулятор зування палива, а через інше - з розміщеними між частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння, верхнім і нижнім наконечниками головної пружини котрий містить чутливий елемент, зв'язаний через і коректуючою пружиною, та встановлений в корплече двохплечевого важеля з органом дозування пусі важіль керування регулятором з поворотним палива, а через друге плече - з розташованою між упором для перемикання із всережимного на верхнім і нижнім наконечниками головної пружини двохрежимне регулювання, важіль керування пота коректуючою пружиною, поворотний упор, вставоротним упором, нижній наконечник головної новлений у верхньому наконечнику, шток виконапружини має шток, який проходить через отвір у ний на нижньому наконечнику, а також проходить верхньому наконечнику, а коректуюча пружина через отвір у верхньому наконечнику, плоску оповстановлена на плоскій опорі у вигляді кільця з ру у вигляді кільця, на якому встановлена корекможливістю регулювання її положення туюча пружина з можливістю регулювання її положення, важіль керування поворотним упором і Недолік регулятора полягає в тому, що в ньоважіль керування регулятором Регулятор містить му не забезпечується обмеження димлення віделектромагнітний виконуючий механізм, кінематипрацювавших газів на перехідних режимах і на чно зв'язаний з двохплечевим важелем, вимірювач режимах перевантаження, а це призводить до піддимлення відпрацювавших газів, вимірювач темвищення димлення відпрацювавших газів на цих ператури охолоджуючої рідини в двигуні, вимірюрежимах вач частоти обертання, електромагнітний блок Усунути цей недолік в регуляторах за авторськерування Електронний блок містить блок порівкими свідоцтвами СРСР № 928054 і 1216397 не няння, перший вхід якого з'єднаний з фотодимоміможна, так як в них не вимірюється дійсне димром, а другий вхід - з блоком еталонного сигналу лення відпрацювавших газів Задаючий імпульс блока еталонного сигналу форСеред відомих систем автоматичного регулюмується вимірювачем частоти обертання дизеля, а вання (CAP) димлення відпрацювавших газів (ВГ) живлення повнопоточного вимірювача димлення дизельного двигуна транспортного засобу найзабезпечується блоком електричного живлення, за більш близькою за технічною суттю запропоновакеруючим сигналом вимірювача температури охо5 ного винаходу є CAP (RU 2015385 М Кп F 02 D лоджуючої рідини Вихід імпульсного підсилювача 41/00, опубл 30 06 1994 Бюл № 12), яка передз'єднано з електромагнітним виконуючим механізбачає на транспортному засобі, наприклад автомом мобілі, виконавчий механізм, зв'язаний через блок керування фотоелектричного димоміра і мікропроЗавдяки введенню в універсальний регулятор цесорний пристрій з органом керування подачею частоти обертання вимірювача димлення з електпалива в циліндри двигуна, вимірювач і детектор ронним блоком керування і електромагнітного виоптичного випромінювання димоміра з оптичними конуючого механізму, діючого на орган дозування елементами в насадках, встановлених з протилепалива, забезпечується обмеження димлення віджних сторін вихлопної труби автомобіля на одній працювавших газів на рівні гранично допустимої оптичній осі норми на всіх режимах роботи дизеля Такий регулятор, є найбільш близьким по техВище згадані ВІДМІННІ ознаки являються суттєнічній суті до пропонованого винаходу і вибраний вими, так як лише за їх наявності виникають нові за прототип властивості в запропонованого регулятора - забезпечується обмеження гранично допустимого Недоліком відомого регулятора являється йо рівня димлення ВГ автотракторних дизелів, як при всережимному, так і при двохрежимному регулюванні На кресленні зображено принципову схему регулятора Регулятор містить чутливий елемент 1, головну пружину 2, розташовану між верхнім наконечником 3 і нижнім наконечником 4 із штоком 5, коректуючу пружину 6, стакан 7 коректуючої пружини 6, внутрішній стакан 8, ЗОВНІШНІЙ стакан 9, двохплечевий важіль 10, зв'язаний через перше плече з органом 11 дозування палива і чутливим елементом 1, а через друге плече, стакан 7 коректуючої пружини, коректуючу пружину 6, ЗОВНІШНІЙ стакан 9, внутрішній стакан 8 і нижній наконечник 4 - з головною пружиною 2 Верхній наконечник 3 за допомогою осі 12 зв'язаний з внутрішнім важелем 13 керування регулятором У верхньому наконечнику 3 існує паз, в якому розміщується поворотний упор 14, вільно посаджений на осі 12 Шток 5 нижнього наконечника 4 проходить через отвір у верхньому наконечнику 3, розміщеному навпроти поворотного упора 14 Коректуюча пружина 6 спирається на плоску опору у вигляді кільця 15, загвинченого в ЗОВНІШНІЙ стакан 9 Навпроти другого плеча двохплечевого важеля 10 розміщено рухомий упор 16 електромагнітного виконуючого механізму 17, котрий складається із корпуса 18, кришки 19 і електромагніта 20 Корпус 18 загвинчено в стінку 21 корпуса регулятора і зафіксовано за допомогою гайки 22 Якір 23 електромагніта 20 через елементи 24 - 26 з'єднаний з рухомим упором 16, котрий встановлено на осі 27 При відсутності струму в обмотці електромагніта 20, якір 23 притиснений до корпусу 18 пружиною 28, другий кінець якої впирається в регулювальний гвинт 29 з контргайкою ЗО 57160 захисні стекла 44 оптичного каналу усунуто шляхом застосування ежекційного підсмоктування повітря в зазори між захисними стеклами 44 та трубою 37 Дифузор 38 служить для збільшення швидкості потоку в зоні оптичного каналу для покращення підсмоктування повітря Підсмоктуване в зазори повітря перешкоджає потраплянню сажі на захисні стекла 44 Змішування підсмоктаного повітря з відпрацювавшими газами відбувається в потоці за межами оптичного каналу 41 і не впливає на результати вимірювань Вплив стороннього джерела світла на вимірювання димлення відпрацювавших газів усувається встановленням жалюзі 45 Вимірювач димлення 35 встановлено на випускній трубі 46 двигуна Електронний блок керування 31 і вимірювач 35 димлення відпрацювавших газів отримують живлення від бортової мережі електрообладнання машини, на якій встановлено двигун, через блок живлення 47, з яким з'єднано вимірювач 48 температури охолоджуючої рідини в системі охолодження двигуна Механізм керування регулятором складається із зовнішнього 49 і внутрішнього 13 важелів керування, які встановлено на валику 50, а механізм перемикання режимів регулювання складається із валика 51 і поворотного упора 14 Керування механізмом перемикання здійснюється важелем 52 Гвинт 53 служить для регулювання номінальної частоти обертання двигуна, гвинт 54 - для регулювання подачі палива на режимі максимального крутого моменту, гвинтова частина корпуса 18 виконуючого механізму - для регулювання граничного обмеження подачі палива, гвинт 29 - для регулювання початку дії виконуючого механізму 17, кільце 15 - для регулювання положення коректуючої пружини 6 Електромагніт 20 виконуючого механізму 17 з'єднано з електронним блоком керування 31, який містить блок порівняння 32, блок еталонного сигналу 33, імпульсний підсилювач 34 електричного сигналу, котрий передається до виконуючого механізму 17 Блок порівняння 32 має два входи і один вихід З першим входом блоку порівняння 32 з'єднано повнопоточний фотоелектричний вимірювач 35 димлення відпрацювавших газів 3 другим входом блока 32 з'єднано вихід блока 33 еталонного сигналу В блоці 33 формується величина електричного імпульсу за даними вимірювача частоти обертання дизеля 36 Сигнал розбалансування з блока 32 потрапляє на вхід імпульсного підсилювача 34, і далі в підсиленому вигляді він потрапляє на пропорційний електромагніт 17 Повнопоточний фотоелектричний вимірювач 35 димлення відпрацювавших газів містить трубу 37 з дифузором 38, джерело світла з лампою 39 і об'єктивом 40, оптичний канал 41, світлофільтр 43, фотодюд 42, захисні стекла 44 В об'єктиві 40 світло від лампи 39 формується в паралельний пучок, котрий пройшовши в дифузорі крізь потік відпрацювавших газів, потрапляє на фотодюд 42, який перетворює оптичний сигнал в електричний Світлофільтр 43 служить для приведення сумісної спектральної характеристики лампи і фотодюда до кривої видності Вплив відпрацювавших газів на Регулятор працює наступним чином Перед пуском дизеля ЗОВНІШНІЙ важіль 49 керування регулятором потрібно встановити так, щоб внутрішній важіль 13 вперся в гвинт 53 Завдяки цьому забезпечується максимальна подача палива, необхідна для полегшення пуску дизеля Після запуску дизеля, доки охолоджуюча рідина не прогріється до температури 80°С, вимірювач 48 температури двигуна вимикає вимірювач 35 димлення відпрацювавших газів від блока живлення 47 Після прогрівання двигуна, коли температура охолоджувальної рідини перевищує 80 °С, вимірювач димлення відпрацювавших газів вмикається Для ввімкнення регулятора на всережимне регулювання поворотний упор 14 за допомогою важеля 52 необхідно повернути так, як показано на кресленні В цьому випадку поворотний упор 14 не перешкоджає переміщення штока 5 в отворі верхнього наконечника 3, а регулювальний швидкісний режим задається зміною попереднього розтягу головної пружини 2 за допомогою зовнішнього важеля керування 49 і внутрішнього важеля 13 Для отримання зовнішньої швидкісної характеристики ЗОВНІШНІЙ важіль 49 необхідно повернути до упора внутрішнього важеля 13 в гвинт 53 При цьому двохплечевий важіль 10 впреться у гвинт 54, головна пружина 2 розтягнеться, а стакан 7 коректуючої пружини впреться в кільце 15 і коректуюча пружина 6 стиснеться на максимальну величину Із зростанням частоти обертання колінчастого вала двигуна відцентрова сила чутливого елемента 1 збільшується, і коли вона перевищує силу попереднього розтягу головної пружини 2, двохплечевий важіль 10 повертається, розтягуючи додатково головну пружину 2, і переміщуючи орган 11 дозування палива в сторону зменшення подачі палива В результаті формується зовнішня регуляторна гілка швидкісної характеристики Якщо внутрішній важіль 13 не доходить до гвинта 53, то попередній розтяг головної пружини 2 і стискання коректуючої пружини 6 зменшуються, в результаті чого, при ЗМІНІ частоти обертання формуються часткові регуляторні гілки Так як головна пружина 2 через стакани 7, 8, 9 і кільце 15 включена послідовно з коректуючою пружиною 6, то вони обидві беруть участь у формуванні часткових регуляторних гілок Для перемикання на двохрежимне регулювання необхідно ЗОВНІШНІЙ важіль 49 повернути так, щоб внутрішній важіль 13 вперся в гвинт 53, після чого встановити важіль 52 в положення, при якому поворотний упор 14 встановлюється навпроти штока 5 При такому положенні поворотного упора 14 головна пружина 2 регулятора виявляється зафіксованою в положенні, коли її розтяг відповідає формуванню регуляторної гілки на номінальному швидкісному режимі На всіх проміжних (часткових) режимах працює коректуюча пружина 6, котра забезпечує поступове збільшення подачі палива при зниженні частоти обертання Зовнішня швидкісна характеристика при двохрежимному регулюванні формується так само, як при всережимному регулюванні, і ЗОВНІШНІ характеристики, при цьому, отримуються однакові Для переходу на часткові ШВИДКІСНІ характеристики ЗОВНІШНІЙ важіль 49 потрібно повернути так, щоб внутрішній важіль 13 ВІДІЙШОВ ВІД гвинта 53 При цьому верхній наконечник 3 з поворотним упором 14, нижній наконечник 4 з штоком 5 разом із розтягнутою головною пружиною 2, внутрішнім стаканом 8 і ЗОВНІШНІМ стаканом 9 переміщуються вниз як одне ціле, а стакан 7 коректуючої пружини 6 зали 57160 8 шається нерухомим Це призводить до зменшення попереднього стискання коректуючої пружини 6 В результаті, із зростанням частоти обертання формується одна із часткових швидкісних характеристик в залежності від положення зовнішнього важеля 49 При досягненні номінальної частоти обертання, як і при всережимному регулюванні, коректуюча пружина 6 вимикається і починає розтягуватись головна пружина 2 Як результат, утворюються ЗОВНІШНІ регуляторні гілки часткових швидкісних характеристик Ділянки часткових швидкісних характеристик двохрежимного регулятора мають від'ємний нахил, за рахунок чого забезпечується стійка робота двигуна на всіх часткових швидкісних режимах і покращуються його тягові властивості В регуляторі немає спеціальних від'ємного та додатного коректорів зовнішньої швидкісної характеристики, так як їхні функції виконує електронний блок керування 31 Для цього електричний сигнал, пропорційний виміряному у вимірювачі 35 дійсного значення димлення відпрацювавших газів, постійно порівнюється в блоці порівняння 32 з еталонним імпульсом, який виробляється в блоці еталонного сигналу 33 у ВІДПОВІДНОСТІ З інформацією, яка надходить із вимірювача 36 про частоту обертання колінчастого вала двигуна Різниця між дійсним та еталонним значенням регульованої величини подається в імпульсний підсилювач 34, із якого сигнал потрапляє на електромагніт 20, котрий за допомогою якоря 23 і елементів 24-26, 16 і 10 створює механічну дію на орган 11 дозування палива таким чином, щоб дійсне значення димлення відпрацювавших газів не перевищувало гранично допустимої норми для даної частоти обертання Завдяки електромагнітному виконуючому механізму з електронним блоком керування, забезпечується коректування подачі палива по заданому значенню гранично допустимого димлення відпрацювавших газів на всіх режимах роботи двигуна при всережимному і двохрежимному регулюванні, що значно покращує екологічні та паливноекономічні показники машини, на якій встановлено двигун із запропонованим регулятором 57160 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва 10 Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна