СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02D29/06 F02D33/02 F02D9/02 

Изобретение относится к дизельным электрическим агрегатам, работающим на внешнюю переменную нагрузку в составе дизеля и электрического генератора, и предназначено для регулирования дизеля, входящего в состав электрического агрегата.

Известен способ регулирования дизеля, работающего в составе дизельного электрического агрегата на внешнюю переменную нагрузку при постоянной частоте вращения, заключающийся в том, что после запуска и начала его работы измеряют нагрузку электрического генератора и регулируют дизель путем изменения топливоподачи, а также известно устройство регулирования дизеля в составе электрического агрегата, работающего при постоянной частоте вращения на внешнюю переменную нагрузку электрического генератора, содержащее камеру дросселирования с воздушным дросселирующим элементом, следящий электрический привод воздушного дросселирующего элемента и систему управления следящего электрического привода (см. заявку Великобритании 1460632, МПК F 02 D 29/06, опубл. 06.01.1977).

Недостаток данного способа и устройства состоит в том, он не обеспечивает стабилизацию температурного режима дизельного двигателя и его топливную экономичность на частичных режимах вплоть до холостых. Задачей изобретения является поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха α во всем диапазоне рабочих режимов, включая частичные вплоть до холостых, а также поддержание оптимального температурного режима дизельного двигателя и повышение топливной экономичности.

Поставленная задача решается тем, что способ регулирования дизеля, работающего в составе дизельного электрического агрегата на внешнюю переменную нагрузку при постоянной частоте вращения, заключается в том, что после запуска и начала его работы измеряют нагрузку электрического генератора и регулируют дизель путем изменения топливоподачи, при этом согласно изобретению на частичных режимах работы электрического агрегата до холостого хода включительно, при постоянной частоте вращения коленчатого вала дизеля осуществляют стабилизацию коэффициента избытка воздуха α путем автоматического изменения положения воздушного дросселирующего элемента на входе во впускной коллектор дизеля в зависимости от внешней нагрузки электрического агрегата, причем при запуске, набросе нагрузки и максимальной нагрузке положение воздушного дросселирующего элемента оставляют неизменным, а при останове и аварийной защите дросселирующим элементом полностью закрывают вход во впускной коллектор дизеля.

Стабилизацию коэффициента избытка воздуха α можно осуществлять с учетом параметров воздуха окружающей среды с помощью корректирующего воздействия на положение воздушного дросселирующего элемента.

Поставленная задача может быть решена и тем, что устройство регулирования дизеля в составе электрического агрегата, работающего при постоянной частоте вращения на внешнюю переменную нагрузку электрического генератора, содержит камеру дросселирования с воздушным дросселирующим элементом, следящий электрический привод воздушного дросселирующего элемента и систему управления следящего электрического привода, при этом согласно изобретению в состав системы управления следящего электрического привода входят, блок запуска, регулирования и индикации параметров, измеритель электрической внешней нагрузки, датчик теплового состояния дизеля, блок питания, связанный силовыми шинами с дизелем через блок запуска, регулирования и индикации параметров, блок ручного управления дросселированием, регулятор стабилизации коэффициента избытка воздуха α, блок усиления и коммутации, блок индикации параметров дросселирования, при этом воздушный дросселирующий элемент последовательно связан со следящим электрическим приводом, блоком усиления и коммутации, регулятором стабилизации коэффициента избытка воздуха α, первый вход которого связан с выходом измерителя электрической нагрузки генератора, второй его вход связан с датчиком теплового состояния дизеля, третий его вход связан с выходом блока ручного управления дросселированием, а выход регулятора стабилизации коэффициента избытка воздуха α связан с первым входом блока усиления и коммутации, вход камеры дросселирования соединен с выходом воздушного фильтра, а выход камеры дросселирования - со входом впускного коллектора дизеля или входом воздушного компрессора дизеля.

Воздушный дросселирующий элемент непосредственно связан с первым выходом следящего электрического привода, вход которого связан с выходом блока усиления и коммутации, второй вход которого связан с силовым выходом блока запуска, регулирования и индикации, первый вход блока индикации параметров дросселирования связан с выходом датчика теплового состояния дизеля, второй его вход связан со вторым выходом следящего электрического привода, а третий его вход - с выходом регулятора стабилизации коэффициента избытка воздуха α.

Система управления следящего электрического привода дополнительно может быть снабжена корректором коэффициента избытка воздуха α, измерителями давления и температуры окружающей среды, при этом выходы измерителей давления и температуры связаны с соответственными входами корректора коэффициента избытка воздуха α и блока запуска, регулирования и индикации параметров, а питающий выход блока запуска регулирования и индикации параметров связан с питающими входами измерителей давления и температуры окружающей среды.

Воздушный дросселирующий элемент может быть выполнен в виде дроссельной заслонки. Воздушный дросселирующий элемент может быть выполнен в виде клапана. Воздушный дросселирующий элемент может быть выполнен в виде шибера. При этом все элементы системы управления могут быть выполнены из известных элементов.

Блок запуска, регулирования и индикации параметров может быть выполнен на основе силового щита [1, с. 127, 129, 130 и 163].

Измеритель электрической внешней нагрузки может быть выполнен в виде датчика тока на базе трансформаторов тока и диодной сборки [1, с. 152], [2, с.54].

Датчик теплового состояния может быть выполнен в виде термометра температуры ТУЭ - 48 [1, с.127, 129].

Блок ручного управления дросселированием может быть выполнен в виде задающего потенциометра уставки [1, с.152].

Регулятор стабилизации коэффициента избытка воздуха α может быть выполнен в виде контроллера [2, с. 122].

Блок усиления и коммутации может быть выполнен в виде устройства [3, с. 171, 275, 399].

Блок индикации параметров дросселирования может быть выполнен в виде электронного устройства индикации [4, с.54].

Корректор коэффициента избытка воздуха α может быть выполнен в виде контролерра [2, с.122].

Измерители давления и температуры окружающей среды могут быть выполнены в виде: мембранного тензометрического дифферициального монометра и ртутного электротермометра ТК - 7 [5].

На чертеже показана принципиальная схема заявленного устройства.

Устройство регулирования дизеля 1 в составе электрического агрегата, работающего при постоянной частоте вращения коленчатого вала на внешнюю переменную нагрузку электрического генератора 2, содержит камеру 3 дросселирования с воздушным дросселирующим элементом 4, следящий электрический привод 5 воздушного дросселирующего элемента 4 и систему управления следящего электрического привода. В состав системы управления следящего электрического привода 5 входят: блок 6 запуска, регулирования и индикации параметров, измеритель 7 электрической внешней нагрузки, датчик 8 теплового состояния дизеля, блок 9 питания, связанный силовыми шинами с дизелем 1 через блок 6 запуска, регулирования и индикации параметров, блок 10 ручного управления дросселирования, регулятор 11 стабилизации коэффициента избытка воздуха α, блок 12 усиления и коммутации и блок 13 индикации параметров дросселирования. Воздушный дросселирующий элемент 4 последовательно связан со следящим электрическим приводом 5, блоком 12 усиления и коммутации и регулятором 11 стабилизации коэффициента избытка воздуха α. Первый вход регулятора 11 стабилизации коэффициента избытка воздуха α связан с выходом измерителя 7 электрической нагрузки генератора, второй его выход связан с датчиком 8 теплового состояния дизеля 1, третий его вход связан с выходом блока 10 ручного управления дросселированием. Выход регулятора 11 стабилизации коэффициента избытка воздуха α связан с первым входом блока 12 усиления и коммутации. Вход камеры 3 дросселирования соединен с выходом воздушного фильтра 14, а выход камеры 3 дросселирования - со входом впускного коллектора дизеля 1, или с входом воздушного компрессора турбокомпрессора дизеля, в случае выполнения дизеля с наддувом (на чертеже не показан). Воздушный дросселирующий элемент 4 непосредственно связан с первым выходом следящего электрического привода 5, вход которого связан с выходом блока 12 усиления и коммутации, второй вход которого связан с силовым выходом блока 6 запуска, регулирования индикации. Первый вход блока 13 индикации параметров дросселирования связан с выходом датчика 8 теплового состояния дизеля, второй его вход связан со вторым выходом следящего электрического привода 5, а третий его вход - с выходом регулятора 11 стабилизации коэффициента избытка воздуха α.

Система управления следящего электрического привода может быть дополнительно снабжена корректором 15 коэффициента избытка воздуха α, измерителями давления и температуры 16 и 17 окружающей среды соответственно. Выходы измерителей 16 и 17 давления и температуры связаны с соответственными входами корректора 15 коэффициента избытка воздуха α и входами блока 6 запуска, регулирования и индикации параметров. Питающий выход блока 6 запуска, регулирования и индикации параметров связан с питающими входами измерителей давления и температуры окружающей среды 16 и 17.

Способ регулирования дизеля, работающего в составе дизельного электрического агрегата на внешнюю переменную нагрузку при постоянной частоте врещения коленчатого вала, показан на примере работы устройства.

В целях поддержания постоянным коэффициента избытка воздуха α дизеля электроагрегата осуществляют регулирование расхода воздуха в зависимости от электрической нагрузки электрогенератора. Запуск электроагрегата осуществляет с помощью блока 6 запуска, регулирования и индикации параметров, размещенного в штатном щите [1, с. 127, 129, 130, 163]. При этом перед запуском дизеля в работу блок 6 выдает команду на полное открытие воздушного дросселирующего элемента 4. После прогрева и приема дизелем нагрузки осуществляют измерение электрической нагрузки генератора (тока якоря) с помощью измерителя 7 внешней нагрузки, выходной сигнал которого поступает в регулятор 11 стабилизации коэффициента избытка воздуха α, где сравнивается с сигналом задающего блока 10 ручного управления. Результаты сравнения усиливаются в блоке 12 усиления и коммутации и поступают на следящий электропривод 5, который регулирует воздушный дросселирующий элемент 4 в камере 3 дросселирования, увеличивая расход воздуха во впускном коллекторе дизеля при повышении нагрузки (тока якоря) электроагрегата и уменьшая расход воздуха при снижении нагрузки.

Коррекция сигнала задания коэффициента избытка воздуха α в зависимости от давления и температуры окружающей среды осуществляется в корректоре 15 коэффициента избытка воздуха α.

Стабилизацию коэффициента избытка воздуха α осуществляют с учетом параметров воздуха окружающей среды с помощью корректирующего воздействия на положение воздушного дросселирующего элемента 4.

Источники информации
1. Алексеев А.П., Кудряшов Г.Ф., Чекменов В.Е. Дизельные элетроагрегаты и станции. - Справочник под ред. В.А. Андрейкова. - М.: Машиностроение, 1973.

2. Ушкар М. Н. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронной аппаратуре. / Под ред. Б.Ф. Высотского. - М.: Радио - связь, 1988, с.122.

3. Миловзоров В.П. Элементы информационных систем. - М.: Высшая школа, 1989, с. 399, 171, 275.

4. Поликер Б. Е. и др. Измерение в сельском хозяйстве. Труды ВНИИП МСХ СССР, 1972, с.54.

5. Поликер Б.Е. Влияние влажности и высоты слоя насыпки на некоторые механические характеристики хлопка-сырца. Сб. трудов ТИИИМЭХС. - Ташкент: Наука, 1967.

Изобретение относится к дизельным электрическим агрегатам, работающим на внешнюю переменную нагрузку в составе дизеля и электрического генератора, и предназначено для регулирования дизеля, входящего в состав электрического агрегата. Способ регулирования дизеля заключается в том, что после запуска и начала его работы измеряют нагрузку электрического генератора и регулируют работу дизеля путем изменения топливоподачи. На частичных режимах работы электрического агрегата до холостого хода включительно, при постоянной частоте вращения коленчатого вала дизеля осуществляют стабилизацию коэффициента избытка воздуха путем автоматического изменения положения воздушного дросселирующего элемента на входе во впускной коллектор дизеля в зависимости от внешней нагрузки электрического агрегата. При останове и аварийной защите дросселирующим элементом полностью закрывают вход воздуха во впускной коллектор дизеля. При запуске, набросе нагрузки и максимальной нагрузке положение воздушного дросселирующего элемента оставляют неизменным. Стабилизацию коэффициента избытка воздуха осуществляют с учетом параметров воздуха окружающей среды, с помощью корректирующего воздействия на положение воздушного дросселирующего элемента. Раскрыто устройство, реализирующее заявленный способ. Технический результат заключается в поддержании оптимального коэффициента избытка воздуха во всем диапазоне рабочих режимов, включая частичные вплоть до холостых, а также поддержание оптимального температурного режима дизельного двигателя и повышение топливной экономичности. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования дизеля, работающего в составе дизельного электрического агрегата на внешнюю переменную нагрузку при постоянной частоте вращения, заключающийся в том, что после запуска и начала его работы измеряют нагрузку электрического генератора и регулируют дизель путем изменения топливоподачи, отличающийся тем, что на частичных режимах работы электрического агрегата до холостого хода включительно, при постоянной частоте вращения коленчатого вала дизеля осуществляют стабилизацию коэффициента избытка воздуха α путем автоматического изменения положения воздушного дросселирующего элемента на входе во впускной коллектор дизеля в зависимости от внешней нагрузки электрического агрегата, причем при запуске, набросе нагрузки и максимальной нагрузке положение воздушного дросселирующего элемента оставляют неизменным, а при останове и аварийной защите дросселирующим элементом полностью закрывают вход во впускной коллектор дизеля. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стабилизацию коэффициента избытка воздуха α осуществляют с учетом параметров воздуха окружающей среды, с помощью корректирующего воздействия на положение воздушного дроссельного элемента. 3. Устройство регулирования дизеля в составе электрического агрегата, работающего при постоянной частоте вращения на внешнюю переменную нагрузку электрического генератора, содержащее камеру дросселирования с воздушным дросселирующим элементом, следящий электрический привод воздушного дросселирующего элемента и систему управления следящего электрического привода, отличающееся тем, что в состав системы управления следящего электрического привода входят блок запуска, регулирования и индикации параметров, измеритель электрической внешней нагрузки, датчик теплового состояния дизеля, блок питания, связанный силовыми шинами с дизелем через блок запуска, регулирования и индикации параметров, блок ручного управления дросселированием, регулятор стабилизации коэффициента избытка воздуха α, блок усиления и коммутации, блок индикации параметров дросселирования, при этом воздушный дросселирующий элемент последовательно связан со следящим электрическим приводом, блоком усиления и коммутации, регулятором стабилизации коэффициента избытка воздуха α, первый вход которого связан с выходом измерителя электрической нагрузки генератора, второй его вход связан с датчиком теплового состояния дизеля, третий его вход связан с выходом блока ручного управления дросселированием, а выход регулятора стабилизации коэффициента избытка воздуха α связан с первым входом блока усиления и коммутации, вход камеры дросселирования соединен с выходом воздушного фильтра, а выход камеры дросселирования - с входом впускного коллектора дизеля или с входом воздушного компрессора турбокомпрессора дизеля, воздушный дросселирующий элемент непосредственно связан с первым выходом следящего электрического привода, вход которого связан с выходом блока усиления и коммутации, второй вход которого связан с силовым выходом блока запуска, регулирования и индикации параметров, первый вход блока индикации параметров дросселирования связан с выходом датчика теплового состояния дизеля, второй его вход связан со вторым выходом следящего электрического привода, а третий его вход - с выходом регулятора стабилизации коэффициента избытка воздуха α. 4. Устройство регулирования дизеля по п. 3, отличающееся тем, что система управления следящего электрического привода дополнительно снабжена корректором коэффициента избытка воздуха α, измерителями давления и температуры окружающей среды, при этом выходы измерителей давления и температуры связаны с соответственными входами корректора коэффициента избытка воздуха α и блока запуска, регулирования и индикации параметров, а питающий выход блока запуска регулирования и индикации параметров связан с питающими входами измерителей давления и температуры окружающей среды. 5. Устройство регулирования дизеля по п. 3 или 4, отличающееся тем, что воздушный дроссельный элемент выполнен в виде дроссельной заслонки. 6. Устройство регулирования дизеля по п. 3 или 4, отличающееся тем, что воздушный дроссельный элемент выполнен в виде клапана. 7. Устройство регулирования дизеля по п. 3 или 4, отличающееся тем, что воздушный дроссельный элемент выполнен в виде шибера.