РЕГУЛЯТОР ЧИСЛА ОБОРОТОВ Российский патент 1997 года по МПК F02D31/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности регулированию скорости двигателей, и может быть использовано для автоматического регулирования числа оборотов судовых малооборотных дизелей.

Известен регулятор числа оборотов двигателя с задающим электродвигателем, соединенным через дифференциал с регулируемым двигателем и регулирующим органом регулируемого двигателя, в котором при изменении числа оборотов регулируемого двигателя вследствие постоянной частоты вращения задающего двигателя приводится в движение выход дифференциала, связанный с регулирующим органом регулируемого двигателя [1]
Недостатками известного регулятора являются наличие постоянно работающего мощного задающего электродвигателя и, следовательно, источника энергии для его работы, а также необходимость поддерживать постоянную частоту вращения задающего электродвигателя.

Цель изобретения снижение стоимости и упрощение технологии изготовления регулятора привода за счет упрощения его конструкции и повышение качества регулирования за счет упрощения способа регулирования и увеличения мощности воздействия на регулирующий орган привода, а также повышение автономности и экономичности регулятора за счет исключения внешних источников энергии.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе числа оборотов, содержащем дифференциальный регулятор, вход которого связан с регулируемым двигателем, а один из выходов с регулирующим органом двигателя, второй выход дифференциального устройства связан с управляемым генератором электрического тока. При этом силовая обмотка возбуждения генератора связана с анализатором частоты, а обмотка возбуждения генератора с формирователем напряжения; анализатор частоты и формирователь напряжения находятся в блоке управления, шины питания которого подключены к силовой обмотке генератора. Генератор связан с блоком управления через управляемое разобщающее устройство. Регулирующий орган двигателя имеет собственный возвратный механизм для приведения его в нулевое положение.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от прототипа тем, что для воздействия на дифференциальный регулятор применяется связанный с ним электротормоз, выраженный в виде управляемого генератора электрического тока; в качестве воздействия используется изменение тока возбуждения, а для анализа параметров движения привода используются параметры вырабатываемой генератором электроэнергии; блок управления питается электрическим током, вырабатываемым генератором; для остановки привода при превышении им максимально допустимого числа оборотов применяется разобщающее устройство, отключающее генератор от блока управления.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Положительным эффектом является упрощение способа регулирования и конструкции регулятора.

Положительным эффектом является также отсутствие внешних источников энергии и регулятора.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие их от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "существенные отличия".

При работе дизеля вращение его вала через дифференциальный редуктор передают на ротор управляемого генератора электрического тока, вырабатывая в нем электрическую энергию, которую передают в анализатор частоты и логическое устройство блока управления для признание ее параметров с заданными. При отклонении числа оборотов дизеля от заданного в случае необходимости повышения оборотов формирователем напряжения увеличивают ток возбуждения генератора, увеличивая тем самым нагрузку на связанный с генератором выход дифференциального редуктора и, следовательно, приводя в движение связанную со вторым выходом дифференциального редуктора рейку топливных насосов дизеля в сторону увеличения подачи топлива. Указанное движение рейки производят до тех пор, пока не компенсируют созданное генератором увеличение нагрузки на связанный с ним выход дифференциального редуктора усилием возвратной пружины рейки топливных насосов.

В случае необходимости уменьшения числа оборотов дизеля уменьшают ток возбуждения генератора, уменьшая нагрузку на связанный с генератором выход дифференциального редуктора, заставляя тем самым рейку топливных насосов под действием усилия собственной возвратной пружины двигаться в сторону уменьшения подачи топлива до тех пор, пока не приведут в равновесие усилие возвратной пружины рейки топливных насосов и уменьшающуюся нагрузку на выход дифференциального редуктора.

При превышении дизелем максимально допустимой частоты вращения размыкают обмотку возбуждения генератора, снимая тем самым нагрузку со связанного с генератором выхода дифференциального редуктора и заставляя рейку топливных насосов под действием возвратной пружины возвратиться в положение нулевой подачи топлива.

Устройство регулятора числа оборотов дизеля показано на чертеже.

Регулятор состоит из связанного с валом регулируемого дизеля 1 дифференциального редуктора 2, управляемого генератора 3 электрического тока, ротор которого связан с выходом 4 дифференциального редуктора 2, и блока управления 5, имеющего связь с силовой обмоткой возбуждения генератора 3. Выход 6 дифференциального редуктора 2 связан с рейкой 7 топливных насосов, имеющей возвратную пружину 8 для приведения рейки 7 в положение нулевой подачи топлива. Связь обмотки возбуждения генератора 3 с формированием напряжения блока управления 5 осуществляется через размыкатель 9, имеющий датчик оборотов.

При работе дизеля 1 его вал через дифференциальный редуктор 2 передает вращение ротору генератора 3, в результате чего в его силовой обмотке вырабатывается электрический ток, используемый для питания блока управления 5, который с помощью анализатора частоты и логического устройства сравнивает параметры вырабатываемого тока с заданным. В результате сравнения при необходимости увеличения числа оборотов дизеля 1 формирователь напряжения блока управления 5 увеличивает ток в обмотке возбуждения генератора 3. При этом происходит увеличение нагрузки на выход 4 дифференциального редуктора 2, вследствие чего под действием вращения вала дизеля 1 вал выхода 6 дифференциального редуктора 2 приводит в движение связанную с ним рейку 7 топливных насосов, увеличивая тем самым подачу топлива дизеля 1. Движение рейки 7 происходит до тех пор, пока увеличение нагрузки на выход 4 дифференциального редуктора 2 не уравновесится усилием возвратной пружины 8 рейки 7 топливных насосов.

При необходимости уменьшения числа оборотов дизеля 1 формирователь напряжения блока управления 5 уменьшает ток возбуждения генератора 3, вследствие чего уменьшается нагрузка на выход 4 дифференциального редуктора 2, и рейка 7 топливных насосов под действием возвратной пружины 8 движется к нулевому положению, уменьшая тем самым подачу топлива дизеля 1 до тех пор, пока не уравновесятся усилия возвратной пружины 7 рейки 7 топливных насосов и уменьшавшаяся нагрузка на выход 4 дифференциального редуктора 2.

При превышении дизелем максимально допустимой частоты вращения прирабатывает датчик оборотов размыкателя 9, отключая обмотку возбуждения генератора 3 от формирователя напряжения блока управления 5, и снимается нагрузка с выхода 4 дифференциального редуктора 2, вследствие чего рейка 7 топливных насосов под действием возвратной пружины 8 возвращается в положение нулевой подачи топлива.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется снижением стоимости регулятора привода за счет упрощения его конструкции и технологии изготовления и повышением качества регулирования привода и улучшением показателей переходных процессов по частоте вращения привода за счет увеличения мощности регулятора, что позволяет продлить срок службы привода, а также экономией топлива за счет обеспечения автономности регулятора.

Использование: автоматическое регулирование числа оборотов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: регулятор числа оборотов двигателя внутреннего сгорания содержит дифференциальный редуктор 2, входное звено которого кинематически связано с валом двигателя 1, электрический генератор 3, ротор которого связан с первым выходным звеном 4 дифференциального редуктора 2, блок управления 5. Второе выходное звено 6 дифференциального редуктора 2 кинематически связано с дозирующей рейкой 7 топливных насосов. Пружина 8 установлена между корпусом двигателя 1 и дозирующей рейкой 7 с возможностью передачи усилия рейке 7 в сторону уменьшения подачи топлива. Силовая обмотка генератора 3 через шины питания блока управления 5 связана с анализатором частоты блока управления, а обмотка возбуждения генератора 3 связана с формирователем напряжения блока управления 5 через размыкающее устройство 9. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регулятор числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, содержащий дифференциальный редуктор, входное звено которого кинематически связано с валом двигателя, электрический генератор, ротор которого кинематически связан с первым выходным звеном редуктора, блок управления, электрически связанный с электрогенератором, причем второе выходное звено редуктора кинематически связано с дозирующей рейкой топливных насосов, отличающийся тем, что снабжен пружиной, установленной между дозирующей рейкой и корпусом двигателя с возможностью передачи усилия дозирующей рейке в сторону уменьшения подачи топлива, блок управления выполнен с анализатором частоты и формирователем напряжения, причем силовая обмотка генератора через питания блока управления связана с анализатором частоты, а обмотка возбуждения генератора с формирователем напряжения. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что снабжен управляемым устройством, причем обмотка возбуждения связана с формирователем напряжения через управляемое размыкающее устройство.