Центробежный регулятор частоты вращения и мощности Советский патент 1986 года по МПК F02D23/02 

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания и предназначено для регулирования скоростного режима и мощности дизелей транспортных средств, преимущественно тепловозных дизель-генераторов.

Цель изобретения - повьппение устойчивости системы регулирования дизель-генератора и расширение зоны не устойчивости.

На фиг. 1 представлена, схема регулятора; на фиг. 2 - зависимость основных параметров дизель-гев:ерато- ра по времени в виде осциллограмм переходного процесса; частоты вращения п, хода рейки (органа дозирования топливоподачи) h, мощности генератора Р, тока генератора I. I

Регулятор содержит центробежный измеритель I скорости, кинематически связанный с одной стороны со веере- жимной пружиной 2, а с другой - с золотниковым распорядительным элементом 3, соединяющим между собой масло- систему и поршень 4 СлИлового сервомотора, связанного с органом дозирования топливоподачи. Последний посре;,- ством рычажной передачи 5 соединен с золотником 6 сервомотора 7 затяжки всережимной пружины. Причем рычажная передача имеет подвижную опору 8 и упор 9 максимальной частоты вращения коленчатого вала, а один из элементов рычажной передачи содержит упругий элемент 10 расположенный в подвижном соединении, и опору П. Вспомогательная (нижняя) полость сервомотора 7 связана с напорной масляной магистралью посредством дросселя 12 и с золотником 6 непосредственно, рабочая (верхняя) - с золот- ндком б через чувствительный элемент переходных процессов в вщ5;е буферного цилиндра с подпружиненным с обоих сторон поршнем 13, расположенного в канале между золотником 6 и сервомотором 7. Поршнем 13 буферный цилиндр разделен на две полости, соединенные между собой дросселем 14. Одновременно они подсоединены к управляющим полостям следящего гидроусилителя 15, между которыми расположен подпружиненный золотник с исполнительным органом, связанным с узлом 16 управления мощности генератора. Гибкая отрицательная обратная связь

12294012

выполнена через изодромный сгрвомо-- тор с поршнем I7.

Регулятор частоты вращения и мощности работает cлeдyющи образом. 5 При холостом ходе дизеля и в ре- ж-гме малых нагрузок (до 20% от номинальной мощности), когда опора 1 обеспечивает зазор, устойчивая частота вращения коленчатого вала под 10

дер кивается с помощью центробежного

измерителя i скорости золотникового распорядительного элемента 3 и поршня 4 силового сервомотора. При этом частота вращения коленчатого eaxta соответствует минимальному значению. Как только зазор Е опоре П выбран, алгоритм регулированик изменяется. Предположим, что в этот момент нагрузка дизеля увеличилась. Из-за не20

соответствия крутящего момента и момента сопротивлений частота вращения просядет, что будет отработано центробежным измерителем 1 золотниковым распорядительным элементом 3

25 и поршнем 4 силового сервомотора как команда на увеличение подачи топлива. При этом через рычажную передачу 5 движение поршня 4 передается золотнику 6, открьюающему доступ масла из

30 маслосистемы в одну из полостей буферного щ-шиндра к поршню 13. Он смещается относительно среднего положения, что приводит и к перемещению поршня сервомотора 7 на увеличение

35 затяжки г)сережимной пружины 2.

Одновременно с этим в полостях буферного цилиндра возникает разница давлений,, которая воспринимается следящим гидроусилителем 15. Испол40 нительный орган золотника гидроусилителя 15 приводит в действие узел 16 управления мощности генератора. Последний несколько снижает мощность нагрузки, что способствует более ак45 тивному разгону двигателя и сокращению времен:и переходного процесса. В процессе разгона двигателя масло из напорной магистрали через дроссель 4 перетекает в полость сервоЗд мотора 7, а поршень 13 перемещается в положение исходного состояния. Давление в полостях буферного цилиндра .выравнивается и следящий гидроусилитель 15 через узел 16 уп55 равления мощности устанавливает не- обходд мый уровень мощности генератора. Скоростной режим двигателя увеличивается.., Теперь необход - ную мощдер кивается с помощью центробежного

измерителя i скорости золотникового распорядительного элемента 3 и поршня 4 силового сервомотора. При этом частота вращения коленчатого eaxta соответствует минимальному значению. Как только зазор Е опоре П выбран, алгоритм регулированик изменяется. Предположим, что в этот момент нагрузка дизеля увеличилась. Из-за не20

соответствия крутящего момента и момента сопротивлений частота вращения просядет, что будет отработано центробежным измерителем 1 золотниковым распорядительным элементом 3

25 и поршнем 4 силового сервомотора как команда на увеличение подачи топлива При этом через рычажную передачу 5 движение поршня 4 передается золотнику 6, открьюающему доступ масла из

30 маслосистемы в одну из полостей буферного щ-шиндра к поршню 13. Он смещается относительно среднего положения, что приводит и к перемещению поршня сервомотора 7 на увеличение

35 затяжки г)сережимной пружины 2.

Одновременно с этим в полостях буферного цилиндра возникает разница давлений,, которая воспринимается следящим гидроусилителем 15. Испол40 нительный орган золотника гидроусилителя 15 приводит в действие узел 16 управления мощности генератора. Последний несколько снижает мощность нагрузки, что способствует более ак45 тивному разгону двигателя и сокращению времен:и переходного процесса. В процессе разгона двигателя масло из напорной магистрали через дроссель 4 перетекает в полость сервоЗд мотора 7, а поршень 13 перемещается в положение исходного состояния. Давление в полостях буферного цилиндра .выравнивается и следящий гидроусилитель 15 через узел 16 уп55 равления мощности устанавливает не- обходд мый уровень мощности генератора. Скоростной режим двигателя увеличивается.., Теперь необход - ную мощность двигатель может реализовать при меньшей подаче топлива. В силу этого поршень 4 силового сервомотора переходит в положение меньшей подачи топлива, что приводит к уста новке золотника 6 в положение перекрыши. РОСТ скорости коленчатого вала прекращается.

При достижении сервомотором 7 положения, соответствующего максимально заданной частоте вращения, рычажная передача 5 становится на упор 9. В этом случае регулятор работает как изодромный, поддерживая постоянной частоту вращения на уровне номинального режима. Перемещение поршня 4 силового сервомотора компенсируется упругим элементом 10. Наклон тепловозной характеристики дизетял регулируется изменением положения подвижной опоры 8. Преодоление неэкономичных режимов малых нагрузок ре294014

гулятором производится при постоянной частоте вращения. Настройка ширины зоны нечувствительности при помощи опоры 1 позволяет устанавли- 5 вать его на дизеля с различными экономическими характеристиками.

Уменьшение нагрузки дизеля приводит к обратному процессу перестройки, в результате которой частота вра- 10 щения коленчатого вала уменьшается. Кроме того, процессы изменения скоростного режима двигателя (фиг. 2) протекают плавно без значительных колебаний и. перерегулирования по ча- 15 стоте вращения. Величины отклонений параметров двигателя во время переходных процессов соответствуют требованиям к регуляторам частоты вращения и мощности подобного класса. 20 Использование регулятора позволит снизить расход топлива дизелем и увеличить силу тяги тепловоза.

10

фиг.1

11

.-I

Холостой ход Частота вращения п

iOOO

мин

Ход рейки ft

Мощность генератора Р

3,5 кВт

Ток генератора I

Составитель В.Ищенко Редактор И.Дербак Техред В.Кадар

Заказ 431/31 Тираж 523Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2

Корректор А.Обручар