СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОДИЗЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F02D19/06 F02M21/02 F02B69/04 

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно двигателестроения.

Известна система регулирования газодизеля, содержащая всережимный регулятор, орган дозирования газообразного топлива, механизма привода, тяги управления [1].

Недостатком указанной системы является невозможность работы по всережимной характеристике и нарушение установленного заводом-изготовителем закона подвода теплоты в цилиндры дизеля.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной является система регулирования [2].

Недостатком указанной системы является нарушение установленного заводом-изготовителем закона подвода теплоты в цилиндры дизеля.

Существенным отличием предлагаемой системы регулирования от всех ранее известных решений является то, что значение безразмерной кинематической постоянной выражается зависимостью вида
m = b/r + 1,
где m - безразмерная кинематическая постоянная;
b - длина тяги привода рычага поворота заслонки;
r - длина рычага поворота заслонки,
а ее величина лежит в пределах 10 - 25.

Преимущества предлагаемой системы регулирования обуславливаются следующими обстоятельствами.

Известно, что зависимость цикловой подачи дизельного топлива [1] и теплоты, вносимой с этим топливом в цилиндры дизеля [2] от хода органа дозирования жидкого топлива или хода основного рычага регулятора (h) могут быть представлены линейными (фиг. 2).

При переводе дизеля на другой вид жидкого топлива зависимость [1] не изменяется, но закон подвода теплоты в цилиндры дизеля нарушается, что требует внесения изменений в систему регулирования топливоподачи.

В случае газодизеля при известном значении перемещения органа дозирования жидкого топлива или перемещения основного рычага регулятора (h) регулировками длины тяги b, передающей перемещение рычагу поворота заслонки, и регулировками длины r рычага поворота заслонки можно добиться такого положения, что нулевому значению h будет соответствовать закрытое положение заслонки, а наибольшему значению h - полностью открытое положение. Изменением диаметра заслонки (проходного сечения) при фиксированном значении давления газа в системе после понижающего редуктора (а значит, и скорости потока) можно добиться такого состояния, что при полностью открытой заслонке в цилиндры дизеля будет вноситься столько же теплоты, что и с дизельным топливом при наибольшем перемещении h органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора, или любое требуемое ее значение. То есть точки O и B (фиг. 2) совпадут для случаев применения жидкого дизельного топлива и замены его (в любом процентном соотношении) газообразным.

В то же время количество вносимой с газом теплоты будет пропорционально проходному сечению
Q_g= πr²(1-cosϕ),
где ϕ- угол поворота заслонки.

Если принять πr²=1 (точки B на фиг. 2 совпадают для случаев применения жидкого и газообразного топлив), то
Q_g=1-cosϕ.
При сохранении линейной зависимости между перемещением органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора и углом поворота заслонки пропорциональному изменению перемещения органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора h, а значит, необходимому количеству вносимой с жидким топливом теплоты Q_н (таблица) будет соответствовать пропорциональное изменение угла поворота заслонки ϕ (таблица). При этом действительное значение теплоты, вносимой с газом Q_g (таблица), равное
Q_g=1-cosϕ,
что также видно по графику (линия 3 на фиг. 2), будет значительно отличаться от необходимого.

Для сохранения идентичности работы дизеля на жидком и газообразном топливе при пропорциональном перемещении органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора управляемая ими заслонка должна поворачиваться на равные необходимые углы ϕ_н (таблица), значение которых может быть определено из выражения
ϕ_н= arccos(1-Q_н).
Известно, что изменение угла поворота заслонки может быть аналитически описано зависимостью вида

причем
где ϕ- текущее значение угла поворота заслонки (рычага поворота заслонки),ϕ = 0...90^o;
m=b/r+1 - безразмерная кинематическая постоянная;
b - длина тяги привода заслонки (тяги, соединяющей орган дозирования жидкого топлива или основной рычаг регулятора, в данном случае двуплечий рычаг, с рычагом поворота заслонки);
r - длина рычага поворота заслонки;
h_k - текущее значение перемещения органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора, в данном случае конца двуплечего рычага, соединенного с тягой, выраженное в долях величины h;
h - полный ход (перемещение) органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора, в данном случае конца двуплечего рычага, соединенного с тягой.

Подбирая различные значения соотношения b/r (различные значения безразмерной кинематической постоянной m), видим, что в пределах m = 10 - 25 достигается удовлетворительное совпадение значений необходимых углов поворота заслонки. При этом наименьшая погрешность наблюдается при m = 21 (таблица).

На фиг. 1 показана кинематическая схема привода заслонки системы регулирования газодизеля.

Тяга привода заслонки 1 соединена с рычагом поворота заслонки 2, который, поворачиваясь, открывает заслонку 3, подпружиненную возвратной спиральной пружиной 4, изменяя количество подаваемого смесителем 5 газообразного топлива.

Система регулирования газодизеля работает следующим образом.

При изменении скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля центробежный датчик посредством системы рычагов и тяг задает перемещение свободного конца тяги привода заслонки 1. Тяга привода заслонки 1, перемещаясь, поворачивает рычаг поворота заслонки 2, а с ним и заслонку 3 на определенный угол, изменяя количество подаваемого смесителем 5 в цилиндры дизеля газообразного топлива. При этом при равномерном перемещении конца рычага привода заслонки 1, связанного с центробежным датчиком, рычаг поворота заслонки 2 и заслонка 3 поворачиваются на неравные углы, что вызывает равномерное изменение проходного сечения смесителя 5.

Технико-экономическое обоснование предлагаемого изобретения заключается в возможности получения от дизеля дополнительной мощности на промежуточных режимах его работы за счет сохранения установленного заводом-изготовителем закона подвода теплоты в цилиндры.

Система регулирования газодизеля относится к области машиностроения и может быть использована в двигателестроении. Центробежный датчик с подвижной муфтой системы регулирования газодизеля кинематически связан с органом дозирования жидкого и газообразного топлива. Кинематическая связь главного рычага с органом дозирования жидкого топлива выполнена в виде двуплечего рычага с подпружиненным сектором. Кинематическая связь главного рычага с органом дозирования газообразного топлива в виде заслонки выполнена в виде двуплечего рычага и соединенной с одним из его концов тяги. Длина тяги b привода рычага поворота заслонки и длина рычага r поворота заслонки связаны между собой зависимостью вида m = b/r + 1, где m - безразмерная кинематическая постоянная, лежащая в пределах от 10 до 25. Технический результат заключается в возможности получения от дизеля дополнительной мощности на промежуточных режимах его работы. 2 ил., 1 табл.

Система регулирования газодизеля, содержащая центробежный датчик с подвижной муфтой, кинематически связанной с органом дозирования жидкого и газообразного топлив, причем кинематическая связь главного рычага с органом дозирования жидкого топлива выполнена в виде двуплечего рычага с жестко закрепленным на его конце подпружиненным сектором, установленным с возможностью взаимодействия своей криволинейной поверхностью со свободным концом главного рычага, а кинематическая связь главного рычага с органом дозирования газообразного топлива выполнена в виде двуплечего рычага и соединенной с одним из его концов тяги, а свободный конец главного рычага имеет хвостовик, установленный с возможностью взаимодействия со свободным концом двуплечего рычага, главный рычаг, рычаг управления, главную пружину, установленную между рычагом управления и главным рычагом, орган переключения режима работы, орган дозирования газообразного топлива, выполненный в виде заслонки, подпружиненной возвратной спиральной пружиной, причем центробежный датчик установлен с возможностью взаимодействия своей подвижной муфтой с главным рычагом, отличающаяся тем, что значение безразмерной кинематической постоянной выражается зависимостью вида
m = b/r + 1,
где m - безмерная кинематическая постоянная;
b - длина тяги привода рычага поворота заслонки;
r - длина рычага поворота заслонки,
а ее величина лежит в пределах 10 - 25.