Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння

Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння, що містить відцентровий датчик частоти обертання з рухомою муфтою, з якою взаємодіє головний важіль регулятора, а також до якої кінематично приєднано рейку паливного насоса, важіль керування швидкісним режимом двигуна, з'єднаний через пружину з головним важелем, додатковий двоплечий важіль, встановлений шарнірно на рухомій муфті відцентрового датчика частоти обертання, а також дифузор, розташований у впускній трубі двигуна, який відрізняється тим, що він споряджений повітряною заслінкою, встановленою у впускному трубопроводі двигуна і зв'язаною з важелем керування швидкісним режимом двигуна, дозуючим вакуумним циліндром, сполученим з впускним трубопроводом, з діафрагмою, пружиною і закріпленим на діафрагмі штоком, з'єднаним з газовою заслінкою, коректорним вакуумним циліндром, сполученим з горловиною дифузора з діафрагмою пружиною, і закріпленим на діафрагмі штоком, штовхачем, двоплечим важелем переключення з дизельного режиму роботи двигуна на газодизельний і навпаки, на одному плечі якого встановлений пружинний фіксатор, що взаємодіє з нерухомим сектором з двома западинами, а інше плече шарнірно з'єднано з штовхачем, електричним вимикачем, установленим у колі електромагнітного запірного газового клапана, і який взаємодіє з важелем переключення з дизельного режиму роботи двигуна на газодизельний і навпаки, коректорним двоплечим важелем, що встановлений шарнірно на штовхачі, проміжним двоплечим важелем, причому коректорний двоплечий важіль одним плечем шарнірно з'єднаний зі штоком діафрагми коректорного вакуумного циліндра, а друге плече взаємодіє з одним плечем проміжного двоплечого важеля, друге плече якого через додатковий двоплечий важіль кінематичне зв'язано з рейкою паливного насоса О 00 ю Пропозиція належить до регулювання двигунів внутрішнього згорання, зокрема до систем регулювання частоти обертання двигунів, працюючих як на одному рідкому паливі, так і одночасно на двох паливах - рідкому і газовому Регулятор може бути використано на автомобілях, тракторах та інших машинах з дизельними двигунами внутрішнього згорання для застосування па двигунах як рідкого, так і суміші рідкого з газовим паливом і забезпечує всережимне регулювання роботи двигуна на будь-якому з цих палив, а також забезпечує коректування витрат рідкого палива при роботі за газодизельним циклом Відома система регулювання частоти обер тання двигуна внутрішнього згорання, працюючого як на одному рідкому паливі по дизельному циклу або одночасно на двох паливах - газовому і рідкому по газодизельному циклу (див авторське свідоцтво СРСР №1539357, Мкл 5 F02fl 19/06, 1990р) Система (регулятор) містить у собі відцентровий датчик з рухомою муфтою, котра кінематично зв'язана з рейкою паливного насосу і клапаном регулювання подачі газу, важіль керування, пружину, головний важіль, з котрим зв'язана рухома муфта Головний важіль з'єднаний через регулюєму тягу з клапаном подачі газу Система містить також додатковий важіль виключення подачі пали 57181 ва з пружинним фіксатором, електричний вимикач, включений у ланцюг живлення електромагніту і запірного електромагнітного клапану, поворотний упор для взаємодії з торцем рейки, що керується електромагнітом, двоплечий важіль системи, що опирається на рухому муфту зв'язаний ВІДПОВІДНО з рейкою і через пружну ланку з додатковим важелем виключення подачі рідкого палива При роботі за ЗОВНІШНІЙ характеристиці у газодизельному режимі рейка паливного насосу залишається нерухомою Але відомо, що в паливних насосах з дозованою ВІДСІЧКОЮ подачі палива у КІНЦІ нагнітання, які мають найбільше застосування на сучасних двигунах, що працюють одночасно на газовому і рідкому паливах, при зниженні частоти обертання від максимальної до мінімальної холостого ходу, циклова подача запальної дози дизельного палива суттєво зменшується (див, наприклад, книгу Григорьева ЕТ и др Газобаллонные автомобили М , Машиностроение, 1989, стр 46, рис 15, кривая 2) Тому при переході на газодизельний цикл рейку встановлюють у таке положення, при якому забезпечується достатня запальна доза при мінімальній частоті обертання Через це при збільшенні частоти обертання до максимальних запальна доза зростає і становить більше необхідної, яка забезпечує робочий процес двигуна Для того, щоб сумарна КІЛЬКІСТЬ газового і рідкого палива не перевищувала номінального значення, треба зменшувати подачу газового палива з підвищуванням частоти обертання двигуна, в наслідок чого зменшується доля газового палива при роботі двигуна у газодизельному режимі і погіршуються економічні показники процесу Тобто бажано, щоб при збільшенні частоти обертання циклова подача запальної дози рідкого палива залишалась незмінною Окрім цього, зусилля відцентрового датчика недостатньо для надійного переміщення клапана регулювання подачі газу з конічним затвором, який застосовується у цій системі регулювання Відомий також регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання (прототип, авторское свидетельство СССР №1537859, М кп 5 Р02Д 19/06, 1990г), котрий забезпечує всережимне регулювання подачі як рідкого для роботи двигуна по дизельному режимі, так і одночасно рідкого і газового палив у газодизельному режимі Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання (регулятор) містить у собі відцентровий датчик частоти обертання (обертові тягарці) з рухомою муфтою (муфтою), з якою взаємодіє головний важіль регулятора На рухомій муфті шарнірно встановлено додатковий двоплечий важіль, до якого під'єднані рейка паливного насосу і важіль виключення подачі рідкого палива До головного важіля через пружину приєднаний важіль керування швидкісним режимом 3 торцем рейки взаємодіє профільний поворотний кулачок, з котрим через важільну передачу зв'язаний важіль виключення подачі рідкого палива До головного важіля під'єднана також газова заслінка (орган керування подачею газу), яка розміщена у газовій магістралі, у котрій до газової заслінки (по ходу газу) встановлено запірний електромагнітний газовий клапан До газової магістралі після газової заслінки під'єднай дифузор (газовий змішувач), розташований у впускній трубі двигуна У відомому регуляторі при роботі двигуна по ЗОВНІШНІЙ ШВИДКІСНІЙ характеристиці рейка паливного насоса також знаходиться у зафіксованому положенні, тому запальна доза рідкого палива збільшується із зростанням частоти обертів двигуна Щоб запальна доза рідкого палива залишалася постійно із зміненням частоти обертання двигуна, необхідно коректувати положення рейки у залежності від частоти обертання Здійснити таке коректування у цьому регуляторі неможливо, тому що для цього рейка паливного насосу повинна переміщуватися у бік зменшення подачі рідкого палива із збільшенням частоти обертання двигуна, що не дозволяє профільний кулачок, поставлений у положення роботи у газодизельному режимі Окрім того, у цьому регуляторі для регулювання подачі газу застосована газова заслінка, для переміщення якої на повний робочий кут потрібна кінематична передача до муфти регулятора з великим передаточним числом, що призводить до зменшення переставної сили, передаваемої від муфти до заслінки і зниженню надійності регулювання подачі газу В основу винаходу поставлене завдання удосконалення регулятора частоти обертання двигуна внутрішнього згорання, працюючого або на одному рідкому паливі у дизельному режимі, або одночасно на двох паливах - газовому і рідкому у газодизельному режимі, в якому у результаті введення повітряної заслінки у впускний трубопровід двигуна, дозуючого вакуумного циліндру, з'єднаного з газовою заслінкою, а також коректорного вакуумного циліндру, кінематичне зв'язаного з рейкою паливного насосу, зменшуються експлуатаційні витрати рідкого палива, з забезпеченням всережимного регулювання обертання двигуна при роботі одночасно на двох паливах - газовому і рідкому, виключаються доробки штатних деталей регулятора, завдяки чому підвищується надійність роботи регулятора Поставлене завдання вирішено тим, що регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згорання, що містить відцентровий датчик частоти оберту з рухомою муфтою, з якою взаємодіє головний важіль регулятора, а також до якої кінематичне під'єднано рейку паливного насосу, важіль керування швидкісним режимом двигуна, з'єднаний через пружину з головним важелем, додатковий двоплечий важіль, вставлений шарнірно на рухомій муфті відцентрового датчика частоти оберті, а також дифузор, розташований у впускній трубі двигуна, згідно пропозиції, споряджений повітряною заслінкою, встановленою у впускному трубопроводі двигуна і зв'язаною з важелем керування швидкісним режимом двигуна, дозуючим вакуумним циліндром, сполученим з впускним трубопроводом з диафрагмою пружиною і закріпленим на діафрагмі штоком, з'єднаним з газовою заслінкою, коректорним вакуумним циліндром, сполученим з горловиною дифузора, з диафрагмою, пружиною і закріпленим на діафрагмі штоком, штовхачем, двоплечим важелем переключення з дизельного режиму роботи двигуна на газодизельний і навпаки, на одному плечі котрого 57181 встановлений пружинний фіксатор, що взаємодіє з нерухомим сектором із двома западинами, а інше плече шарнірно з'єднано з штовхачем, електричним вимикачем, установленим у колі електромагнітного запірного газового клапану і взаємодіючого з важелем переключення з дизельного режиму роботи двигуна на газодизельний і навпаки, коректорним двоплечим важелем, що встановлений шарнірно на штовхачі, проміжним двоплечим важелем, при/чому коректорний двоплечий важіль одним плечем шарнірно з'єднаний зі штоком діафрагми коректорного вакуумного циліндра, а друге плече взаємодіє з одним плечем проміжного двоплечого важіля, друге плече котрого через додатковий двоплечий важіль кінематично зв'язано з рейкою паливного насосу Введення повітряної заслінки до впускної труби двигуна, з'єднаної з важелем керування швидкісним режимом двигуна, створює необхідний за величиною і напрямом керуючий сигнал (змінення тиску за повітряною заслінкою) для переміщення мембрани дозуючого вакуумного циліндру Шток, зв'язаний з мембраною і газовою заслінкою, відкриває газову заслінку при відкритті повітряної заслінки і навпаки, збільшуючи чи зменшуючи подавання газу через газову заслінку при відкритті чи закритті повітряної заслінки Таким чином, одночасно зі зміненням розрідження у горловині дифузора, залежащим від витрат повітря, регулятор дозує подачу газу ВІДПОВІДНО З витратами повітря, яке надходить до двигуна, на усіх режимах роботи двигуна Вакуумна порожнина коректуючого вакуумного циліндру під'єднана трубопроводом до вузького місця (горловини) дифузора, а шток його кінематичне) через систему важілів зв'язаний з рейкою паливного насосу, завдяки цьому при збільшенні обертів двигуна (і ВІДПОВІДНО збільшенню витрати повітря, що проходить через дифузор) розрідження у надмембранній порожнині зростає, пружина стискається і шток переміщує рейку паливного насосу у бік зменшення подачі дизельного палива Завдяки цьому встановлена спочатку запальна доза дизельного палива, що забезпечує роботу двигуна на холостому ході, зостається практично постійною у всьому діапазоні чисел обертів роботи двигуна На кресленні наведена принципова схема регулятора Регулятор частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння містить відцентровий датчик (обертові тягарці) частоти обертання 1 з рухомою муфтою 2, з якою контактує головний важіль 3, до якого через пружину 4 під'єднаний важіль 5 керування швидкісним режимом двигуна До важіля 5 через тягло 6 з регульованою довжиною і гвинтову втулку 7 під'єднана повітряна заслінка 8, то встановлена у впускному трубопроводі 9 двигуна У впускному трубопроводі 9 розташований дифузор 10, до якого через газову магістраль 11 з газовою заслінкою 12 і електромагнітний запірний клапан 13 підключений до виходу з газового редуктора (на кресленику не вказаний) До впускного трубопроводу 9 за напрямком повітря після повітряної заслінки 8 через трубку 14 приєднаний дозуючий вакуумний циліндр 15 з діафрагмою 16, пружиною 17 і регулюючим гвинтом 18, котрий штоком 19 з регулюємою довжиною, закріпленим на діафрагмі 16, зв'язаний з газовою заслінкою 12 До дифузора 10 через трубку 20, під'єднаний коректорний вакуумний циліндр 20, що містить діафрагму 22, пружину 23, регулюючий гвинт 24 і закріплений на діафрагмі 22 шток 25 До штока 25 під'єднано коректорний двоплечий важіль 26 до котрого шарнірно під'єднано штовхач 27 До важіля 26, на котрому розташований гвинт 28 встановлення КІЛЬКОСТІ запальної дози дизельного палива, під'єднано проміжний двоплечий важіль 29 з регулюючим гвинтом ЗО для регулювання номінальної подачі дизельного палива при роботі двигуна у дизельному режимі На корпусі регулятора 31 шарнірно закріплений проміжний важіль 29, до якого під'єднаний додатковий штатний двоплечий важіль 32, встановлений шарнірно на рухомій муфті 2 До додаткового двоплечего важіля 32 під'єднана рейка 33 паливного насосу 34 і зворотна пружина 35, закріплена другим своїм кінцем на корпусі наливного насосу 34 До штовхача 27 одним плечем під'єднано двоплечий важіль 36 переключення з дизельного режиму на газодизельний і навпаки, на другому плечі котрого встановлено пружинний фіксатор 37, який сполучено з нерухомим сектором 38 з двома западинами І і II Важіль переключення 36 має два положення І - робота у дизельному режимі, II - робота у газодизельному режимі Важіль переключення 36 має можливість взаємодіяти з електричним вимикачем 39, установленим у електричному колі запірного електромагнітного клапану 13 Двоплечий важіль 40 примусової зупинки двигуна через проміжний важіль 29 і додатковий важіль 32 зв'язаний з рейкою 33 паливного насосу Регулятор працює наступним чином Для роботи на одному рідкому паливі у дизельному режимі важіль переключення 36 потрібно установити у положення І При цьому розмикаються контакти вимикача 39 і електромагнітний запірний газовий клапан 13 не подає газ у дифузор 10 Штовхач 27 зміщується догори, повертаючи коректорний важіль 26 за годинниковою стрілкою, а проміжний важіль 29 під дією зворотної пружини 35 здійснює поворот до упору гвинта ЗО у стінку корпуса 31 регулятора, що призводить до зміщення рейки 33 через додатковий важіль 32 у положення номінальної подачі рідкого палива При зростанні частоти обертання колінчастого валу двигуна зростає і відцентрова сила, створюєма давачем 1 Частота обертання, при якій відцентровий давач 1 починає зміщувати рейку 33 у положення зменшення подавання рідкого палива, залежить від попередньої деформації пружини 4, котру залають важелем керування 5 Цим забезпечується всережимність регулювання частоти обертання двигуна Коли важіль керування 5 повернутий до упору ліворуч (на кресленні не вказано), двигун працює по ЗОВНІШНІЙ ШВИДКІСНІЙ характеристиці на номінальній частоті обертання, а коли - до упору праворуч (на кресленні не вказано) двигун працює на холостому ході Для переключення на роботу одночасно на газовому і рідкому паливах у газодизельному режимі необхідно при працюючому двигуні на холостом) 57181 8 трубопроводі 9 після повітряної заслінки 8, необході у дизельному режимі встановити важіль перехідне для переміщення діафрагми 16, буде більше ключення у положення II При цьому контакти виі деформація пружини 17 дозуючого вакуумного микача 39 замикають, відкривають електромагнітциліндру 15 (що призводить і до зменшення подачі ний запірний клапан 13 і газ надходить у дифузор газу завдяки прикриттю газової заслінки 12) відбу10, штовхач 27 повертає важіль 26 проти годиннивається при меншій частоті обертання, ніж номінакової стрілки, гвинт 28 упирає у проміжний важіль льна Попередня деформація пружини 4 також 29 і повергає його донизу, додатковий важіль 32 зменшена, що призводить до продовження її деповертає по годинниковій стрілці і переміщує рейформації (тобто зменшенню подачі рідкого палива ку 33 паливного насосу у бік зменшення подачі рейкою 33) ВІДПОВІДНО при меншій частоті обердизельного палива до величини, що відповідає тання, ніж номінальна Це забезпечує регулюванподачі запальної дози рідкого палива при роботі ня обертів двигуна при часткових навантаженнях двигуна у газодизельному режимі При роботі по ЗОВНІШНІЙ ШВИДКІСНІЙ характериЗмінення положення повітряної заслінки 8 нестиці важіль керування 5 необхідно повернути лізначною мірою впливає на величину розрідження воруч до упору При цьому повітряну заслінку 8 перед нею, отже і незначною мірою впливає на відкривають на максимальну величину, а пружина робочу коректорного вакуумного циліндру 21 Ре4 отримає попередню деформацію, що відповідає гулюванням довжини тяги 6 і положення гвинтової початку зменшення рідкого палива на номінальнім втулки 7 забезпечують необхідну синхронізацію ШВИДКІСНІМ режимі кутів повороту важеля керування 5 і повітряної заслінки 8 Зріст частоти обертання колінчастого валу двигуна призводить до збільшення витрат повітря Для перевірки роботи регулятора були провеі, ВІДПОВІДНО, до збільшення розрідження у горлодені дорожні випробування автомобіля - самосвавині дифузора 10 Збільшене розрідження дефорлу КрАЗ-256 Б, держ №59-13 КІУ з двигуном ЯМЗмує діафрагму 22 у коректор-нім вакуумнім цилін238 Випробування проводились на дорозі загальдрі 21, стискає пружину 22 і шток 25 повертає ного користування з асфальтобетонним покриттям коректорний важіль 26 проти годинникової стрілки при реальній роботі автомобіля на перевезенні Таке переміщення коректорного важіля 26 поверщебеня зі складу на об'єкт та виміром витрат притає важіль 29 і 32 і поступово переміщує рейку 33 родного газу і дизельного палива Довжина мірної паливного насосу 34 у бік зменшення подачі рідкоДІЛЬНИЦІ дорівнювала 34,4км (з них 10,3км - магісго палива, що підтримує приблизно постійно велитральний цикл руху, 24,1 міський цикл руху з під'чину запальної дози рідкого палива їздами до місць навантаження і розвантаження) Маса корисного вантажу дорівнювала 12000кг, Коли частота обертання двигуна стає вище повна маса автомобіля 22850кг Вимірювання прономінальної, дозуючий вакуумний циліндр 15 поводились при русі автомобіля в один бік - з вантачинає діяти на газову заслінку 12 у бік зменшення жем, у інший бік без вантажу подачі газу аж до повнолго її припинення Збільшення частоти обертання відцентрового датчика 1 З літературних джерел відомо, що у системах продовжує деформувати пружину 4, що переміщує газодизеля без корекції запальної дози дизельного рейку 33 у бік зменшення подачі рідкого палива палива (як у прототипі), тобто коли рейка паливноТака ПОСЛІДОВНІСТЬ припинення подачі газу і початго насосу високого тиску залишається нерухомою ку припинення подачі палива необхідна для того, при роботі двигуна у газодизельному режимі заміщоб при роботі двигуна у режимі моторного гальщення дизельного палива природним газом скламування у циліндри двигуна не надходив газ при дає 50 60% (див журнал "Двигателестроение", відсутності подачі запальної дози рідкого палива №1, 1999г Долганов КЕ и др "Система питания и регулирования для переоборудования дизелей в При роботі по частковим швидкісним характегазодизели", стр 37) Порівняння результатів виристикам важіль керування 5 встановлюють в одне пробувань з даними по прототипу наведені у табіз проміжних положень між лівим і правим упоралиці ми При цьому повітряна заслінка 8 частково прикрита, у результаті цього розрідження у впускному № Дизельний режим руху Витрати дизпалива, 1 2 3 ОдЛітр 20,4 13,3 Прототип Газодизельний режим руху Витрати дизпалива, Одлітр Витрати газу, \/г,м3 6,4 3,8 18,6 11,6 Примітки 1 Рух автомобіля з вантажем 2 Рух автомобіля без вантажу 3 Літературні данні по прототипу Таким чином, застосування пропонуємого регулятора на автомобілях, тракторах та інших самохідних машинах має такі переваги Заміщення дизпалива газом, % 68,7 71,4 50 60 дозволяє економити рідке паливо за рахунок більшого його заміщення газовим паливом із забезпеченням всережимного регулювання роботи двигуна у газодизельному режимі, виключає доробки деталей штатного регулятора, завдяки чому підвищується надійність роботи регулятора 57181 Комп'ютерна верстка Е Ярославцева 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