ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДИЗЕЛЯ С ДУБЛИРУЮЩИМ МЕХАНИЗМОМ РЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F02D1/10 F02D41/30 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к регуляторам частоты вращения дизелей.

Существуют электронно-механические регуляторы частоты вращения дизелей, содержащие электронную и механическую системы регулирования (Пат. РФ №2231663, МПК F02D 1/08, пат. РФ №2230213, МПК F02D 1/08). Такие регуляторы содержат корпус, приводной вал, на котором установлены центробежные грузы, одновременно выполняющие функции и датчика, и исполнительного силового механизма, с помощью которого через систему рычагов и тяг перемещается рейка топливного насоса высокого давления, используемая в качестве органа дозирования топлива. Кроме того, такие регуляторы оснащены электронной системой управления (ЭСУ), содержащей электронный блок управления, как правило, электромагнитный исполнительный механизм, жгуты соединительных проводов и датчики параметров и состояния дизеля (Пат. РФ №2231663, МПК F02D 1/08, пат. РФ №2230213, МПК F02D 1/08). Механическая система может быть использована как в качестве дублирующей при отказе ЭСУ, так и в качестве основной, в случае использования ЭСУ для корректирующих функций, например для управления только внешней скоростной характеристикой или характеристикой пусковой подачи топлива (Пат. РФ №2231663, МПК F02D 1/08). Рассматриваемые электронные системы управления используются с топливными насосами как искусственно приспособленные к ним и не могут в полной мере соответствовать уровню мехатронных систем (Пат. РФ №2299342, МПК F02D 1/08, заявка на изобретение РФ №94011535, МПК F02D 31/00).

Недостатком таких электронных систем управления частотой вращения дизеля является то, что в случае аварийной ситуации в ЭСУ возникает невозможность управления дизелем и возникает необходимость остановки транспортного средства для переключения на механическое регулирование.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (Пат. РФ №2425998, МПК F02D 1/10.01).

Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля содержит корпус, педаль акселератора, шарнирно установленную в корпусе и поджимаемую к упору возвратной пружиной, приводной вал, державку грузов, жестко установленную на валу, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу с возможностью перемещения вдоль его оси, опирающуюся на главный рычаг, шарнирно установленный в корпусе регулятора и опирающийся на него винтом, главную пружину, связанную с главным рычагом, рейку топливного насоса, установленную в корпусе и соединенную посредством тяги с рычагом рейки, шарнирно установленным на муфте. Регулятор дополнительно оснащен дублирующим механизмом регулирования частоты вращения, состоящим из контакта электропитания электронного блока управления, рычага управления, шарнирно установленного в корпусе соосно с педалью акселератора, связанного через главную пружину с главным рычагом, двуплечего стопора, шарнирно установленного в корпусе и контактирующего с рычагом управления, пружины стопора, удерживающей двуплечий стопор в соприкосновении с контактом электропитания электронного блока управления, электромагнита, установленного в корпусе, тяги, соединяющей электромагнит с двуплечим стопором, рычага пуска, присоединенного к якорю электромагнита, и шарнирным соединением электромагнитного исполнительного механизма с рычагом рейки.

Электрическая часть регулятора содержит электромагнитный исполнительный механизм, неподвижно установленный в корпусе, электронный блок управления, электрически связанный с электромагнитным исполнительным механизмом, датчиком положения педали акселератора, датчиком частоты вращения дизеля, датчиком координаты рейки, датчиками давления и температуры воздуха во впускном коллекторе, датчиками давления и температуры топлива в магистрали низкого давления топлива.

Недостатком конструкции этого регулятора является работа дизеля с максимальной частотой вращения, при переключении на механическое регулирование, что может вызвать осложнения в работе агрегата с дизелем. Этого недостатка можно избежать, если применять электронно-механические регуляторы частоты вращения дизеля, оснащенные механической дублирующей системой регулирования, обеспечивающие его работу на минимальной частоте вращения, в момент переключения его работы с электронного на механическое регулирование и управление.

Задачей предлагаемого изобретения является создание механической конструкции для непосредственного переключения с электронного регулятора на механический и обратно, например, при сбое в работе электронной части регулятора не только вручную, но и автоматически, обеспечивая непрерывную работу дизеля и возможность продолжения работы агрегата с применением этого дизеля, начиная с минимального скоростного режима работы дизеля.

Задача решается следующим образом. Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля, содержащий корпус, приводной вал, державку грузов, жестко установленную на валу, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу с возможностью перемещения вдоль его оси, опирающуюся через пяту штока на главный рычаг, шарнирно установленный в корпусе регулятора и опирающийся на него винтом, главную пружину, связанную с главным рычагом, рейку топливного насоса, установленную в корпусе и соединенную с рычагом рейки, шарнирно установленным на муфте, электромагнитный исполнительный механизм, неподвижно установленный в корпусе и электрически связанный с электронным блоком управления, датчиком положения рычага управления, шарнирно установленного в корпусе, датчиком частоты вращения дизеля, датчиком координаты рейки, датчиками давления и температуры воздуха во впускном коллекторе, датчиками давления и температуры топлива в магистрали низкого давления топлива. Кроме этого, регулятор дополнительно оснащен дублирующим механизмом регулирования (ДМР) частоты вращения дизеля, отличающимся тем, что в регуляторе применен дублирующий механизм регулирования, содержащий трехплечий рычаг, поворотно установленный на главном рычаге, удерживаемый пружиной, связанной с главным рычагом, шарнирно связанный со штоком и контактирующий с шарнирно связанным с корпусом двуплечим рычагом, связанным тягой электрического управления и тягой ручного управления якорем электромагнита и удерживаемым связанной с корпусом пружиной в соприкосновении с контактом электронного блока управления и с запорным кольцом, подвижно установленным на связанном с корпусом поворотном рычаге, прижимаемом пружиной, винтом, к корпусу и имеющем связь тягой с дифференциальным рычагом, поворотно установленным на рычаге рейки и шарнирно сочлененным с электромагнитным исполнительным механизмом электронного блока управления.

Таким образом, в случае неполадок в электронной части предлагаемого изобретения, в работу подключается, автоматически или вручную, дублирующий механизм регулирования, который обеспечивает плавное переключение работы дизеля, обеспечивая непрерывную работу дизеля и возможность продолжения работы агрегата с применением этого дизеля, начиная с минимального скоростного режима работы дизеля, и возможность продолжения движения до станции технического обслуживания, что является актуальным в условиях недостаточно развитого сервиса на трассах большой протяженности в слабо заселенной местности.

На фиг.1 представлена кинематическая схема электронно-механического регулятора частоты вращения дизеля с ДМР в неподключенном состоянии; на фиг.2 изображена функциональная схема электронно-механического регулятора частоты вращения дизеля с ДМР; на фиг.3 изображена схема работы регулятора при включенном ДМР и работе дизеля на минимальном скоростном режиме: на фиг.4 изображена схема ЭМР с включенным ДМР при работе дизеля на максимальном скоростном режиме.

Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля с ДМР содержит корпус, приводной вал 1, державку грузов 2, жестко установленную на валу, центробежные грузы 3, шарнирно установленные в державке, муфту 4 центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу с возможностью перемещения вдоль его оси, опирающуюся через пяту штока 26 на главный рычаг 5, шарнирно установленный в корпусе регулятора и опирающийся на него винтом 6, главную пружину 7, связанную с главным рычагом, рейку 9 топливного насоса 1, установленную в корпусе и соединенную с рычагом рейки 10, шарнирно установленным на муфте, электромагнитный исполнительный механизм 11, неподвижно установленный в корпусе и электрически связанный с электронным блоком управления 30, датчиком 23 положения рычага управления 8, датчиком частоты вращения 28 дизеля 32, датчиком 29 координаты рейки 9, датчиками давления 33 и температуры 34 воздуха во впускном коллекторе, датчиками давления 35 и температуры 36 топлива в магистрали низкого давления топлива. Дублирующий механизм содержит поворотно установленный на главном рычаге трехплечий рычаг 24, удерживаемый пружиной 25, связанной с главным рычагом, шарнирно связанный со штоком и контактирующий с шарнирно связанным с корпусом двуплечим рычагом 17, связанным тягой 20 электрического управления и тягой 22 ручного управления якорем электромагнита 21 и удерживаемым связанной с корпусом пружиной 27 в соприкосновении с контактом 19 электронного блока управления 30 и с запорным кольцом 18, подвижно установленным на связанном с корпусом поворотном рычаге, прижимаемом пружиной 14, винтом 15 к корпусу и имеющем связь тягой 13 с дифференциальным рычагом 12, поворотно установленным на рычаге 10 рейки и шарнирно сочлененным с электромагнитным исполнительным механизмом 11 электронного блока управления 30.

Регулятор может работать по следующим двум вариантам.

Первый вариант: Регулятор работает от электронного блока управления 33, электромагнитного исполнительного механизма 11 и датчиков 23, 27, 28, 29, 30, 31, 32. Водитель, воздействуя на рычаг управления 8, при помощи датчика 23 подает сигнал в ЭБУ 33. Вместе с этим сигналом в ЭБУ 33 поступают показания от датчика 27 давления и 28 температуры воздуха во впускном коллекторе, датчика 29 давления и 30 температуры топлива в магистрали низкого давления топлива из топливного насоса высокого давления 34, датчика 31 частоты вращения дизеля, датчика рейки 29 топливного насоса. В соответствии со всеми этими сигналами из ЭБУ 33 по заранее заложенной в нем программе выдается сигнал на электромагнитный исполнительный механизм 11, который перемещает рейку 9 топливного насоса, получая необходимый оптимальный режим работы дизеля 35.

Вариант второй. В случае нештатной ситуации в электронно-механическом регуляторе и приборах, обеспечивающих его корректную работу (см. фиг.3), на панель приборов автомобиля подается сигнал о неисправности. Одновременно с этим подается электрический сигнал на электромагнит 21, который, поворачивая рычаг 17, размыкает контакт 19 электропитания ЭБУ и полностью отключает электропитание электронно-механического регулятора и приборов, обеспечивающих его корректную работу. Таким образом, автоматически активизируется дублирующий механизм регулирования. В случае полного отключения электропитания от всех приборов (в том числе и от электромагнита 21) водитель приводит в действие тягу 22 ручного управления и фиксирует ее.

В дальнейшем управление двигателем и его защита от разноса и заглохания немедленно осуществляется при помощи механического центробежного регулятора. Поворот рычага 17 выводит его из контакта (фиг. 3) с главным рычагом 5 и третьим плечом трехплечего рычага 24 и приводит их к освобождению. Пружина 25 поворачивает рычаг 24 против часовой стрелки и через шток 26 и муфту 4 перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива, предотвращая тем самым заглохание двигателя. Поворот рычага 17 одновременно перемещает запорное кольцо 18 так, что оно сочленяет рычаг 15 с рычагом управления 8, давая возможность водителю, через тягу 13 и двуплечий рычаг 12, непосредственно воздействовать на подачу топлива в двигатель. Автоматическая защита двигателя от разноса при таком управлении обеспечивается воздействием грузов 3 через главный рычаг 5 на главную пружину 7, деформация которой (фиг.4) приводит к перемещению муфты и рейки насоса в сторону уменьшения подачи топлива, чем осуществляется защита двигателя от чрезмерного увеличения частоты вращения. Такая работа механического регулятора подачи топлива полностью соответствует формированию частичных регуляторных характеристик при работе дизеля с двухрежимным регулятором, наиболее подходящим для автомобильного транспорта.

Предлагаемый электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля с дублирующим механизмом регулирования позволяет привести в действие механический регулятор автоматически или вручную, который обеспечивает плавное переключение работы дизеля, обеспечивая непрерывную работу дизеля и возможность продолжения работы агрегата с применением этого дизеля, начиная с минимального скоростного режима работы дизеля, и возможность продолжения движения до станции технического обслуживания, что является актуальным в условиях недостаточно развитого сервиса на трассах большой протяженности в слабо заселенной местности.

Изобретение может быть использовано в регуляторах частоты вращения двигателей внутреннего сгорания. Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля содержит корпус, приводной вал (1), державку (2) грузов, жестко установленную на валу (1), центробежные грузы (3), шарнирно установленные в державке (2), муфту (4) центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу с возможностью перемещения вдоль его оси, опирающуюся через пяту штока (26) на главный рычаг (5), шарнирно установленный в корпусе регулятора и опирающийся на него винтом. Главная пружина (7) связана с главным рычагом (5). Рейка (9) топливного насоса установлена в корпусе и соединена с рычагом (10) рейки, шарнирно установленным на муфте (4). Электромагнитный исполнительный механизм (11) неподвижно установлен в корпусе и электрически связан с электронным блоком управления, датчиком (23) положения рычага управления, шарнирно установленного в корпусе, датчиком частоты вращения дизеля, датчиком координаты рейки, датчиками давления и температуры воздуха во впускном коллекторе, датчиками давления и температуры топлива в магистрали низкого давления топлива. В регуляторе применен дублирующий механизм регулирования, содержащий трехплечий рычаг (24), поворотно установленный на главном рычаге (5), удерживаемый пружиной (25), связанной с главным рычагом, шарнирно связанный со штоком и контактирующий с шарнирно связанным с корпусом двуплечим рычагом (17). Двуплечий рычаг (17) связан с тягой (20) электрического управления и с тягой (22) ручного управления якорем электромагнита (21) и удерживается связанной с корпусом пружиной (27) в соприкосновении с контактом электронного блока управления и с запорным кольцом (18). Запорное кольцо (18) подвижно установлено на связанном с корпусом поворотном рычаге, прижимаемом пружиной (14) и винтом (15) к корпусу, и имеет связь тягой (13) с дифференциальным рычагом (12). Дифференциальный рычаг (12) поворотно установлен на рычаге (10) рейки и шарнирно сочленен с электромагнитным исполнительным механизмом (11) электронного блока управления. Технический результат заключается в обеспечении возможности ручного или автоматического переключения с электронного регулятора на механический и обратно. 4 ил.

Электронно-механический регулятор частоты вращения дизеля, содержащий корпус, приводной вал, державку грузов, жестко установленную на валу, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу с возможностью перемещения вдоль его оси, опирающуюся через пяту штока на главный рычаг, шарнирно установленный в корпусе регулятора и опирающийся на него винтом, главную пружину, связанную с главным рычагом, рейку топливного насоса, установленную в корпусе и соединенную с рычагом рейки, шарнирно установленным на муфте, электромагнитный исполнительный механизм, неподвижно установленный в корпусе и электрически связанный с электронным блоком управления, датчиком положения рычага управления, шарнирно установленного в корпусе, датчиком частоты вращения дизеля, датчиком координаты рейки, датчиками давления и температуры воздуха во впускном коллекторе, датчиками давления и температуры топлива в магистрали низкого давления топлива, отличающийся тем, что в регуляторе применен дублирующий механизм регулирования, содержащий трехплечий рычаг, поворотно установленный на главном рычаге, удерживаемый пружиной, связанной с главным рычагом, шарнирно связанный со штоком и контактирующий с шарнирно связанным с корпусом двуплечим рычагом, связанным тягой электрического управления и тягой ручного управления якорем электромагнита, и удерживаемым связанной с корпусом пружиной, в соприкосновении с контактом электронного блока управления и с запорным кольцом, подвижно установленным на связанном с корпусом поворотном рычаге, прижимаемом пружиной, винтом к корпусу и имеющем связь тягой с дифференциальным рычагом, поворотно установленным на рычаге рейки и шарнирно сочлененным с электромагнитным исполнительным механизмом электронного блока управления.