Система управления реверсированием двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1976 года по МПК F02D37/00 

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИРОВАНИЕМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Известны системы управления реверсированием двигателя внутреннего сгорания, например судового дизеля, с регулируемым топливным насосом, распределительными валами и главным воздушным пусковым клапаном, содержащие главный пульт управления с клапанами пиевмоснстемы (переднего .хода, заднего хода, выключения топливного насоса и пуска), датчик направления двигателя, связанный с устройством для управления топливным насосом.

Предлагаемая система отличается от известных тем, что в нее между клапанами и устройством для управления топливным насосом введен переключатель хода, соединенный с поршнем для перемещения распределительных валов и выполненный в виде аксиально перемещающегося золотника, включающего в крайнем положении подвод питания к устройству для управления топливным насосом, к главному воздушному пусковому клапану и к датчику направления вращения.

Устройство для управления топливным насосом может быть выполнено в виде моноблока с камерой, разделенной поршнем управления топливным насосом, имеющего золотник для перемещения поршня в одно из двух крайних положении по сигналу от датчнка sianpaBлеиия вращения и затвор, соединенный с запорным клапаном.

В устройство для управления топливным насосом в одном из вар.иантов в линию связи между золотником и поршнем включен дополнительный запорный клапан, полость которого отделена от лнннн питания электромагнитным клананом.

Датчик направлення вращения двнгателя может быть выполнен в виде двух поршней, жестко связанных с кулачками, контактирующими с валом двигателя для переключения каналов подвода воздуха к устройству для управления топливным насосом.

В одном из вариантов датчик направления вращения выполнен в виде шестеренчатого насоса, ириводимого во враи1,еиие двигателем, подающего жидкость из бака под давлением

к двум распределительным поршням для подачи воздуха под давлением в устройство для управления топливным насосом и регулируемого при помощи ползуна, дозирующего подачу жидкости из бака к топливному насосу.

В другом варианте датчик направления вращения выполнен в виде электрической мащины, ротор которой соединен с валом двигателя, а статор установлен свободно для переключения контактов управлення электромагннтных вентилей нодачн воздуха в устройство для унравлення топлнвным насосом. 7 1ежду клапаном пуска и переключателем хода может быть встроепо ручное управление топливным насосом. Такое выполнепие системы управления позволяет повысить надежность заш,иты двигателя. На фиг. 1 изображена предлагаемая система унравления реверсированием двигателя внутреннего сгорания с датчиком направления его вращения, выполненным в виде двух поршней; на фиг. 2 - система управления с датчиком направления вращения, выполненным в виде шестеренчатого насоса. Система управления содержит двигатель 1, с которым связаны узлы запуска, главный воздушный пусковой клапан 2, ручное приспособление 3 для проворачивания, устройство 4 для реверсирования и переключатель 5 хода; втулку 6, вращаемую двигателем и связанную с датчиком 7 направления вращения; и топливный насос 8 двигателя. Топливный насос соединен с устройством 9 управления, с которым связан предохранительный вентиль 10. Пневматическая система, питаемая от источника 11, подает сжатый воздух к клапану 2 и вентилю 10 непосредственно, а к устройству 4 для реверсирования, переключателю 5 хода, датчику 7 и устройству 9 для управления топливным насосом через главный пульт 12 управления с клапанами передпего 13 и заднего 14 хода, запорным клапаном 15 и клананом 16 пуска. Кроме того, система управления содержит органы регулирования; регулятор 17, устройство 18 для выключения двигателя при превышении скорости и датчик 19 напора, на который действует давление масла двигателя. Двигатель 1, изображенный на фиг. 1 в виде двух групп цилиндров 20 (показаны частично в разрезе), может быть, например, реверсивного типа. Он имеет распределительные валы 21 с кулачками управления, всасывающими и выпускными клапанами. Кулачки расположены на валах попарно, образуя два комплекта кулачков, - передний и задний, которые могут взаимно заменяться путем продольного перемещения распределительного вала. Главный воздушный пусковой клапан 2, который одновременно является блоком воздушного торможения защитного устройства, представляет собой дифференциальный клапан. Управление им осуществляют пневматически, путем подачи воздуха от клапана 16, или вручную с помощью рычага. Он содержит заслонку 22, удерживаемую в седле 3 пружиной 24. Заслонка имеет форму расширяющейся трубки, перемещается в камере 25 и делит камеру 25 на отсеки А и Б, сообща ощиеся между собой через отверстие а. Отсек А через отверстие б соединен с камерой 26 управления, в которой перемещается поршень 27, связанный штоком 28 с телом клапана 29, прикрывающим отверстие 6. В верхней части камеры 26 выполнено отверстие в для впуска воздуха, оказывающего давление на поршень 27, а в боковой стенке - отверстие г для выпуска воздуха. Рычаг 30, установленный снаружи камеры 26 и упирающийся в продолжение 31 штока 28, позволяет вручную открывать клапан 29. Ручное приспособление 3 для проворачивания имеет ось 32, скользящую в нанравляющей 33. На один конец оси насажена приводная ручка 34, на другой - шестерня 35, которая входит в зацепление с зубчатым колесом 36, пасаженным па вал двигателя. В нерабочем положении, когда шестерпя и зубчатое колесо не сцеплены, золотник 37, на который нажимает пружипа 38, обеспечивает через канал д доступ возуха в трубопровод, входящий в отверстие в клапана 2. Конец золотника имеет скошенную поверхность, позволяющую приподнимать его при нажиме на ручку 34, когда приспособлепие для проворачивания установлено в рабочее положение и шестерня 35 вошла в зацепление с зубчатым колесом 36. В этом случае канал д золотника 37 смещается и подача воздуха в пневматическое управляющее устройство главного клапана 2 прекращается. Устройство 4 для реверсирования содержит баллоны 39 и 40 с жидкостью под давлением, например с маслом, имеющие в верхней части отверстия для впуска воздуха и сообщающиеся нижней частью через трубопроводы 41 и 42 с отсеками В и Г рабочей камеры 43 двухходового поршня 44. Поршень штоком соединен с валом 45, с которым шарнирно соединены рычаги 46 с шаровыми цапфами, связанные с валами 21. Вал 45 имеет выступ 47, разделяющий два выреза е, в которые заходит кулачок 48 с 49. Действие пружины усиливается давлением масла в гнезде Д кулачка 48, соединенном с системой смазки двигателя. Кулачок с пружиной 49 обеспечивают блокировку, препятствующую перемещению вала 45, когда давление воздуха в баллоне 39 понижается. Переключатель 5 хода содержит золотник 50, связанный с валом 45 и имеющий каналы ж, 3, и, к, л, м, которые в предельных положениях поршня 44 устройства 4 для реверсирования обеспечивают непрерывность сообщений и прерывают эти сообщения в промежуточных положениях поршня 44. Датчик 7 направления вращения двигателя имеет поршни 5 и 52, расположенные симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через ось втулки 6. На средней части штока 53 поршня 51 установлен запорный ползун 54, а его свободный конец шарнирно связан с клиновидным кулачком 55, имеющим скошенную Е и прямую Ж поверхности. В дне 56 камеры 57 порщня 51 выполнено отверстие я для впуска воздуха, в дно 58 камеры и в ползуп 54 упирается пружина 59,

оттягивающая поршень 51. Боковые стенки камеры 57 имеют с одной стороны выпускное отверстие о и с другой стороны отверстие для ее сообщения с устройством 9 для управления топливным насосом. Упор 60, расположенный на удлиненной стенке камеры, образует опорную поверхность для прямой стенки кулачка 55.

Устройство для управления топливным насосом содержит корпус 61, в котором находятся главная рабочая камера с отсеками 3 и И для поршня 62 насоса двойного действия и камеры К, Л и М, расположенные одна за другой неред отсеком 3 главной камеры.

В камере К размещен золотник 63 с выточкой 64 и кромкой 6-5. Высота кромки и высота выточки соответствуют малому и большому расстояниям между отверстиями п для впуска воздуха, поступающего от клапана 16 главного пульта 12 управления, и р для выпуска воздуха в направлении отсека И главной рабочей камеры. Через золотник 63 в осевом направлении проходит канал, выходящий в поперечный канал нижним торцом и в выпускное отверстие верхним торцом, когда золотник находится в приподнятом положении. Возвратная пружица удерживает золотник в нижнем положении при отсутствии подачи воздуха через отверстие с.

Камера К каналом сообщена с камерой Л. Камера Л, В которой скользит золотник 66, являющийся предохранительной задвижкой, соединена трубопроводом 67 с вентилем 10 и боковыми каналами с камерой М.

Камера М, выполненная аналогично камере Л, содержит затвор 6-8, удерживаемый пружиной, трубопроводом 69 сообщена с клапаном 15 главного пульта управления и двумя боковыми каналами - с отсеком 3 главной камеры.

Шток 70 поршня 62 имеет паз, который служит направляющей для штифта 71, укрепленного на рычаге 72, связанном одним концом с осью 73, а другим с тягой 74, соединенной с топливным насосом 8.

На главном пульте 12 управления расположен рычаг 75 с рукояткой, перемещающийся в двух взаимно перпендикулярных направлениях по направляющей 76 Т-образной формы и снабженный нажимными планками 77 и 78, взаимодействующими с кнопками 79-82 соответственно клапанов 13-16. Рычаг на направляющей может занимать положения I, II, III и IV, соответствующие различным операциям, и так называемое «нормальное положение V, являющееся промежуточным между положениями III и IV.

Все четыре клапана главного пульта управления выполнены одинаково. Каждый из них содержит камеру 83, в нижней части которой выполнено впускное отверстие, а сбоку - ниже седла клапана выпускное отверстие г, а также отверстие у. Стержень 84 клапана несет запорный цилиндр 85, перекрывающий отверстие у, а на его свободном конце выполнена нажимная кнопка. Возвратная пружина 86 прижимает тело 87 клапана к седлу 88. Клапаны 15 и 16, служащие соответственно для остановки и пуска двигателя, несут на кнопках 81 и 82 своих стержней стопорные пластинки 89 и 90, с которыми взаимодействует кулачок 91 блокировочного устройства, установленного на корпусе 92 пульта управления. Кулачок прикреплен к этому корпусу, на оси

93 кулачка может качаться рычаг, один конец которого имеет выступ для фиксации пластинки 89, а другой образует точку опоры для пластинки 90. Рычаг связан с возвратной пружиной 94, прикрепленной одним концом к

корпусу.

В пневматическую систему включен золотник 95 с пояском 96, на штоке 97 которого выполнена кнопка 98. Золотник установлен между клапаном 16 и отверстием н для впуска воздуха датчика 7 направления вращения двигателя. В положении покоя поясок удерживается между впускным ф и выпускным х отверстиями при помощи пружины 99. Под пояском в корпусе золотника имеется отверстие ц.

С магистральным трубопроводом соединены воздухопровод 100, питающий электропневматический вентиль 10, воздухопровод 101 главного воздушного пускового клапана 2 и воздухопровод 102 клапанов главного пульта 12 управления. К воздухопроводу 102 подключены воздухопроводы впуска 103-106-, в которые встроены соответственно клапаны 13-

от того, как устанавливается сообщение, определяемое положением устройства для реверсирования: по каналу м или по каналу и золотника переключателя. Трубка 114 соединяет камеру поршня 51 датчика 7 направления вращения двигателя с отверстием п в основании золотника устройства 9 для управления топливным насосом. Эта трубка имеет ответвления 115 и 116, причем используется одно из них в зависимости от того, как осуществляется сообщение, устанавливаемое устройством для реверсирования: по каналу з или по каналу л золотника переключателя. Трубопровод 117 в устройстве 9 для управления топливным насосом сообщает камеры К и И.

Воздухопровод 118 соединяет выходное отверстие клапана 2 с одним из цилиндров двигателя.

Система обеспечивает автоматическое прекращение подачи топлива, если двигатель вращается в направлении, противоположном тому, которое задается положением устройства для реверсирования. Прикрытие трубки 111 золотником 95 в положении равновесия препятствует впрыску топлива в случае, когда двигатель вращается в направлении, противоположном заданному устройством для реверсирования. Следовательно, имеется дополнительное средство защиты, заключающееся в управлении впуском топлива в цилиндры двигателя, что позволяет осунаствлять проворачиваипе двигателя сжатым воздухом без подачи топлива. Золотник 95 можно исключить, замкнув трубки 111, что не ухудшает работу всей системы, которая виолне может быть переведена в режим автоматического деистВИЯ.

Надежность системы в работе обеспечивается благодаря наличию цепи предохранительного ЭоТектропневматического вентиля, который может быть приведен в действие, например, с помощью термоконтактов или какихлибо других приборов, коптролирующих исправпость работы двигателя. Использоваиие воздуха, впускаемого непосредственно в цилиндры во время хода сжатия порщия, когда двигатель вращается в «ненормальную сторону, дает мягкое тормол ение и не вызывает больших нагрузок на различные узлы двигателя.

Датчик 7 направления вращения двигателя может быть выполнен в виде насоса с корпусом 119 и системой зубчатых колес (шестерни) 120 и 121, приводимого в действие двигателем (см. фиг. 2). Шестерня 120 приводится во вращение от втулки 6, вращаемой двигателем. Шестерня 121 помещена в картер 122. Корпус 119 насоса содержит две цилиндрические камеры Н и две цилиндрические камеры О, расположенные попарно симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через оси щестерен. Камера Н включает порщень 123 с полым цилиндрическим корпусом, камера О - ползун 124, находящийся под действием пружины. Ползуны соединены стержнем 125. Бак 126 с жидкостью, например с маслом, сообщен с корпусом насоса через трубку 127 и с камерами Н через сливные трубки 128. Картер 122 образует с корпусом 119 симметричные полости П и Р, служащие для подъема масла из бака 126. Трубки 112 и 113 соединяют главный клапан 2 с камерами О соответственно. Ответвление 129 и 130 трубок 112 и ИЗ соответственно входят в боковые стенки камер Н через отверстия ш. В каждой камере Н отверстие э расположено диаметрально противоположно отверстию in и обеспечивает сообщение камер соответственно через трубки 115 и 116 с отверстием п устройства 9 для управления топливным насосом. Днище камер Н имеет сливные отверстия, которые в стационарно.м состоянии сообщаются с ответвлениями 131 и 132 трубок 115 и 116.

В другом варианте датчик направления вращения может быть выполнен в виде электрического устройства, содержащего ротор с ма1Ч1итами, приводимый во вращение от втулки, и статор, совершающий уг,товые качания в соответствии с направлением вращения. Статор воздействует на электрические контакты, замыкая цепь электропневматического вентиля и нитая воздухопроводы 115 и 116.

Фор м у л а и 3 о б р с т е и и я

под давлением в устройство для управления топливным насосом и регулируемого при помощи ползуна, дозирующего подачу жидкости из бака к топливному насосу.

установлен свободно для переключения контактов управления электромагнитных вентилей подачи воздуха в устройство для управления топливным насосом.

Фиг. 2