ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ РЕГУЛЯТОР ДИЗЕЛЯ С НЕРЕГУЛИРУЕМЫМИ РЕЖИМАМИ Российский патент 1995 года по МПК F02D1/10 F02D1/04 

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

Известны центробежные регуляторы частоты вращения дизелей, содержащие корпус, рычаг управления, приводной вал, две пары центробежных грузов с двумя коаксиально расположенными муфтами, которым противодействуют, как правило, одна-три пружины, причем муфты кинематически связаны с рейкой топливного насоса [1,2]
Такие регуляторы обеспечивают автоматическое регулирование частоты вращения во всем скоростном и нагрузочном диапазоне, либо неавтоматическое управление водителем [1] в случае, когда центробежные регуляторы обеспечивают регулирование только минимальных и максимальных скоростных режимов. Однако анализ скоростных характеристик крутящего момента с нанесенными на них кривыми одинакового эффективного расхода топлива (комбинированные характеристики) позволяет констатировать, что чем больше дизель будет работать на режимах, соответствующих характеристикам с меньшим эффективным расходом топлива, тем меньше будет эксплуатационный расход топлива транспортного дизеля. Это можно осуществить, не позволяя дизелю работать на режимах с повышенным эффективным расходом топлива, например, обеспечив отрицательную величину фактора устойчивости статических регуляторных характеристик. Работа дизеля при отрицательных значениях фактора устойчивости практически не возможна, поэтому режимы, где фактор устойчивости отрицателен, дизель как бы "проскакивает". Водителю приходится самому выбирать необходимый равновесный режим.

Техническое решение предлагаемого регулятора наиболее близко к конструкции регулятора частоты вращения, описанной в [2]
Конструкция регулятора-прототипа содержит приводной вал, вращающуюся крестовину с двумя парами центробежных грузов, установленных с возможностью поворота относительно крестовины, основную муфту с пружиной максимальных скоростных режимов, установленную с возможностью взаимодействия с первой парой центробежных грузов и с возможностью осевого перемещения, вспомогательную муфту, установленную с возможностью взаимодействия со второй парой центробежных грузов и с возможностью осевого перемещения, рычаг управления, кинематически связанный через пружину максимальных скоростных режимов с осевой муфтой, суммирующий рычаг, кинематически связанный с рейкой топливного насоса дизеля, два двуплечих рычага, кинематически связанные с суммирующим рычагом, пружины минимальных и промежуточных скоростных режимов, причем основная муфта связана с первым двуплечим рычагом, а вспомогательная муфта со вторым двуплечим рычагом.

Недостаток конструкции прототипа состоит в том, что он не обеспечивает выбора нагрузочного режима с наименьшим эффективным расходом топлива. Предлагаемая конструкция обеспечивает работу дизеля на режимах, соответствующих наименьшим значениям эффективного часового расхода топлива. С этой целью регулятор снабжен зубчатой пеpедачей, кинематически связывающей кpестовину с пpиводным валом, пеpвая и втоpая паpы центробежных гpузов установлены с возможностью повоpота в противоположных направлениях, причем пружина минимальных скоростных режимов установлена между пружиной максимальных скоростных режимов и основной муфтой с возможностью взаимодействия с последними, а пружина промежуточных скоростных режимов размещена между вспомогательной муфтой и рычагом управления с возможностью взаимодействия с последним.

На фиг.1 представлена кинематическая схема регулятора; на фиг.2 его статические характеристики, где К координата рейки, а С частота вращения.

Регулятор состоит из следующих элементов. Приводной вал 1 через зубчатые колеса 2 и 3 связан с крестовиной 4, на которой установлены первая пара центробежных грузов 5 и вторая пара центробежных грузов 12 с возможностью поворота в противоположных направлениях, причем пара грузов 5 установлена с возможностью взаимодействия с основной муфтой 6, имеющей возможность взаимодействовать с последовательно расположенными пружиной минимальных скоростных режимов 7 и через тарелку 8 с пружиной максимальных скоростных режимов 9 в стакане 10. Рычаг управления 11 шарнирно установлен в корпусе с возможностью взаимодействия через пружины 7 и 9 с основной муфтой 6 и через тягу 18 и пружины промежуточных скоростных режимов 14 и 16 со вспомогательной муфтой 13, установленной с возможностью взаимодействия с второй парой грузов 12. Поворот грузов 5 ограничен упорами 19, а грузов 12 упорами 20. Рейка 21 топливного насоса 22 связана тягой 23 с суммирующим рычагом 24, одним шарнирно сочлененным с первым двуплечим рычагом 25, установленным в корпусе и шарнирно связанным с муфтой 6, а другим через кулису 26 со вторым двуплечим рычагом 27, шарнирно установленным на муфте 13 и прижатым к упору 28 пружиной 29. Регулировочный винт 30 ввернут в корпус топливного насоса 22 с возможностью ограничения перемещения рейки 21. Поворот рычага управления 11 ограничен упорами 31 и 32.

Регулятор работает следующим образом. Если рычаг управления 11 прижат к упору 31, то он воздействует через тягу 18, стакан 17,пружину 16 и тарелку 15 на пружину 14, вызывая максимальный преднатяг. Муфта 13 занимает крайнее правое положение, прижимая грузы 12 к упорам 20. С другой стороны рычаг управления 11 прижимает через стакан 10 предварительно сжатую пружину 9 и через тарелку 8 пружину 7 (вызывая ее минимальный преднатяг), муфту 6, рычаги 25 и 24 и тягу 23, рейку 21 к упору 30. Это положение рейки соответствует номинальному К_н (фиг.2).

Вращение приводного вала 1 через шестерни 2 и 3 передается крестовине 4. Грузы 5 и 12 развивают центробежные силы. Под действием центробежной силы, возникающей от вращения грузов 5 и передающейся через муфту 6 пружине 7, последняя сжимается, позволяя муфте 6 смещаться вправо и поворачивать рычаг 25 по часовой стрелке, а рычаг 25 в свою очередь поворачивает рычаг 24 по часовой стрелке вокруг неподвижной верхней точки рычага 27. Рейка, связанная с рычагом 24 через тягу 23, выдвигается на уменьшение подачи, формируется характеристика а-б (фиг. 2). Пружины 9, 14 и 16 не успевают срабатывать, так как при данной частоте вращения центробежной силы, развиваемой грузами 5 и 12, недостаточно для сжатия пружин.

Если рычаг управления 11 переместится в какое-то промежуточное положение, то положение других рычагов, муфт и тяг сохранится и будет соответствовать координате рейки К_н. Однако предварительное натяжение пружины 7 увеличится, а пружины 14 уменьшится.

Грузы 5 развивают центробежную силу, которая воздействует на муфту 6. Как только центробежная сила превысит усилие предварительного натяжения пружины 7, так она начинает сжиматься, поворачивая рычаг 25 по часовой стрелке и через рычаг 24 и тягу 23 выдвигая рейку 21 на уменьшение подачи топлива. Координата рейки К (фиг.2) начинает уменьшаться по линии ц-х. При частоте вращения С₁ муфта 6 через тарелку 8 упирается в пружину 9. Поскольку пружина 9 установлена в стакане 10 с преднатягом, то дальнейшего изменения координаты рейки не происходит (участок характеристики х-в). В точке "в" центробежная сила грузов 12 превышает предварительное натяжение пружины 14 и сжимает ее, перемещая тем самым муфту 13, пока она не упирается через тарелку 15 в пружину 16, установленную в стакане 17 с преднатягом. Муфта 13 поворачивает рычаг 27 против часовой стрелки, а рычаг 24 по часовой, перемещая рейку 21 на увеличение подачи топлива, формируя характеристику в-г. Дальнейшее увеличение частоты вращения вала 1 не приводит к перемещению рейки 21 (участок г-д), пока не начнет сжиматься пружина 16, что позволит перемещаться муфте 13 влево, а рейке 21 соответственно на увеличение подачи топлива (характеристика д-е). При частоте вращения С₄ муфта 13 через тарелку 15 упирается в стакан 17 и выключает из работы пружину 16, зато начинает сжиматься пружина 9 максимальных скоростных режимов. Рычаг 25 поворачивается по часовой стрелке, рычаг 24 также по часовой стрелке, выдвигая рейку 21 на уменьшение подачи (е-и).

Если рычаг управления 11 повернуть по часовой стрелке, то стакан 10 сместится влево и увеличит преднатяг пружины 7; шток 18 будет перемещен также влево, но преднатяг пружины 14 при этом уменьшится. Поэтому пружина 7 начнет сжиматься при большей частоте вращения грузов (в точке "и"), а пружина 14 при меньшей частоте (в точке "о"). В дальнейшем формирование характеристики и-т-о-р-н-п-л-м происходит аналогично ц-х-в-г-д-е-к.

Если рычаг управления 11 занимает максимальное положение, то есть прижат к упору 32, то пружина 7 сжата настолько, что выключена из работы, при этом муфта 6 упирается непосредственно в тарелку 8, а пружина 14 имеет минимальный преднатяг. Пока вал 1 не вращается, рейка 21 прижата к упору 30. Увеличение частоты вращения грузов 12 приводит к сжатию пружины 14, а затем и 16 и перемещению муфты 13 влево, Однако рейка 21 упирается в регулировочный винт 30, и верхний конец рычага 27 неподвижен, а нижний поворачивается по часовой стрелке, растягивая пружину 29. Изменения координат рейки 21 К_н не происходит до тех пор, пока при частоте вращения грузов 5 С₄ не начнет сжиматься пружина максимальных скоростных режимов 9. Таким образом, формируется характеристика а-л-м, то есть внешняя.

Таким образом, предлагаемый регулятор частоты вращения с нерегулируемыми режимами обеспечит работу дизеля на режимах с наименьшим удельным эффективным расходом топлива и исключит работу на режимах с повышенным эффективным расходом топлива. Технико-экономический эффект от внедрения данных типов регуляторов на транспортных дизелях следует ожидать от уменьшения расхода топлива.

Использование: центробежные регуляторы частоты вращения дизелей. Сущность изобретения: регулятор дизеля с нерегулируемыми режимами содержит приводной вал 1, рычаг управления 11, вращающуюся крестовину 4 с двумя парами центробежных грузов 5 и 12, установленных с возможностью поворота относительно крестовины 4, две коаксиально расположенные муфты 6 и 13, установленные с возможностью осевого перемещения и кинематически связанные с рейкой 21 топливного насоса 22. Регулятор выполнен с зубчатой передачей, кинематически связывающей крестовину 4 с приводным валом 1, первая 5 и вторая 12 пары центробежны грузов установлены с возможностью поворота в противоположных направлениях, причем пружина минимальных скоростных режимов 7 установлена между пружиной максимальных скоростных режимов 9 и основной муфтой 6 с возможностью взаимодействия с последними, а пружина промежуточных скоростных режимов 14 размещена между вспомогательной муфтой 13 и рычагом 11 с возможностью взаимодействия с последними. Регулятор не позволяет дизелю работать на некоторых неблагоприятных режимах. 2 ил.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ РЕГУЛЯТОР ДИЗЕЛЯ С НЕРЕГУЛИРУЕМЫМИ РЕЖИМАМИ, содержащий приводной вал, вращающуюся крестовину с двумя парами центробежных грузов, установленных на рычагах с возможностью поворота относительно крестовины, основную муфту с пружиной максимальных скоростных режимов, установленную с возможностью взаимодействия с первой парой центробежных грузов и с возможностью осевого перемещения, вспомогательную муфту, установленную с возможностью взаимодействия с второй парой центробежных грузов и с возможностью осевого перемещения, рычаг управления, кинематически связанный через пружину максимальных скоростных режимов с основной муфтой, суммирующий рычаг, кинематически связанный с рейкой топливного насова дизеля, два двуплечих рычага, кинематически связанных с суммирующим рычагом, пружины минимальных и промежуточных скоростных режимов, причем основная муфта связана с первым двуплечим рычагом, а вспомогательная муфта с вторым двуплечим рычагом, отличающийся тем, что регулятор снабжен зубчатой передачей, кинематически связывающей крестовину с приводным валом, первая и вторая пары центробежных грузов установлены с возможностью поворота в противоположных направлениях, причем пружина минимальных скоростных режимов установлена между пружиной максимальных скоростных режимов и основной муфтой с возможностью взаимодействия с последними, а пружина промежуточных скоростных режимов размещена между вспомогательной муфтой и рычагом управления с возможностью взаимодействия с последними.