Устройство для аварийной защиты двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F01M1/24 G05B11/16 

(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к двигателест оению, а именно к устройствам для аварийной зашиты двигателя внутреннего сгорания..

По основному авт.св. №901587 известно устройство, содержащее датчик контролируемого параметра, давления масла, и датчик работы двигателя,, например частоты вращения, связанные с исполнительным механизмом выключения двигателя, причем в линии связи датчика контролируемого параметра и исполнительного механизма установлен, выключатель с управлякяцим звеном, подключенным к датчику работы двигателя и датчику контролируемого параметра. Управляющее звено . подключено к датчику работы двигателя посредством основного элемента задержки. Выключатель с управляющим звеном может быть выполнен в виде электромагнитного реле.

Кроме того, устройство снабжено механизмами управления значением контролируемого параметра и включением двигателя и дополнительным элементом задержки причем механизм управления значением контролируемого параметра подключен к датчику Контролируемого параметра через дополнительный элемент задержки, а механизм управления включением двигателя через дополнительный элемент задержки связан с датчиком работы двигателя tl.

В известном устройстве длительная предпусковая подача рабочего тела, например.масла в двигатель без обеспечения условий для его ввода из двигателя может вызвать переполнение

10 систекы смазки (особенно для двигателей внутреннего сгорания с сухим картером) и проникновение масла в камеры сжатия цилиндров, что при по-следующей раскрутке двигателя механиз15мом управления включением двигателя может привести к возникновению гидроудара и илходу двигателя из строя. Кроме того, наилучшие. 5 словия смазки деталей движения двигателя и его под20готовки в предпусковой период могут . быть обеспечены лишь при создании замкнутого контура циркуляции масла через двигатель. Однако циркуляция холодного масла через двигатель может

25 обеспечить приемлелвле условия лишь, в главной.магистрали системы смазки. Учитывая динамику изменения давления масла с учетом его температурно-вяз|костных характеристик можно с доста30т очной степенью уверенности утверждать, что проникновение холодного масла в параллельные главной магистрали каналы системы, обладающие знач-ительным гидравлическим сопротивлением будет недостаточным, а разрешение на включение (запуск) двигателя по сигналу датчика давления масла в характерной точке системы смазки, т.е. в ее главной магистрали, осуществляемое по алгоритму функционирования известного устройства, может привести к запуску двигателя при наличии сухого и полусухого трения в деталях движения приводных агрегатов что послужит причиной их повышенного износа и последующего выхода из стро Кроме того, запуск непрогретого .двигателя,прокачанного холодным маслом, вызовет увеличение продолжитель ности стабилизации режимных параметров двигателя и его достаточно продолжительную работу при невключенной Зсмците в тяжелых условиях холодного запуска. Таким образотч, для ускорения стабилизации- режимных параметров.двигателя , уменьшения времени его работы без защиты и повышения надежности, необходимо создать условия для качественной смазки всех деталей движения двигателя и его прогрева. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве механизм уп- . равления значением контролируемого параметра выполнен в виде по меньшей мере двух последовательно соединенны исполнительных устройств.и снабжен блоком регулирования параметра состояния двигателя, включенным в линию соединения исполнительных устройств. Блок регулирования параметра состояния двигателя выполнен в виде источника рабочего тела, снабженного последовательно соединенными измерителем параметра состояния, управляющим логическим устройством и органом изменения параметра состояния. Исполнительные устройства механизма управления значением контролируемого параметра выполнены в виде автономных насосных агрегатов циркуляции рабочего, тела через двигатель. . На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Устройство состоит из исполнитель ного механизма 1 выключения двигателя 2, кинематически связанного с рей кой топливного насоса 3 и обеспечивающего прекращение подачи топлива в двигатель по сигналу датчика 4 контролируемого параметра (аварийного давления в системе смазки). в линии связи датчика 4 и исполнительного ме ханизма 1 выключения двигателя установлен выключатель с управляющим зва ном, выполненный в виде злектромагнитного реле 5. Управляющее звено (обмотка элект- ромагнитногореле 5) подключено к замыкающим контактам датчика 4 аварийного давления. Выключатель (первые замыкающие контакты реле 5) соединен с одной стороны с разамыкающими кон тактами датчика 4 аварийного давле ния, а с другой-- с исполнительным механизмом 1 выключения двигателя. Вторые замыкающие контакты реле 5 соединены с одной стороны с обмоткой реле 5 через развязывающий полупроводниковый диод 6, а с другой - с последовательно соединенными за1«ыкающими контактами датчика 7 рабо.ты двигателя, например частоты вращения, и элемента 8 задержки. Цепь запуска элемента 8 задержки связана с замыка.Юцими контактами датчика 7 частоты вращения. Параллельно выключателю (первым замыкающим контактом реле 5) подключены контакты тумблера 9 ручного включения. Сигнальная лампа 10 Защита включена через развязывающий полупроводниковый диод 11 и через вторую пару замыкающих контактов реле 5 соединена с последовательно соединенными контактами элемента 8 задержки и датчика 7 работы двигателя и через ограничительный резистор 12 и развязывающий диод 13 - с замыкающими контактами датчика 4 аварийного давления. Размыкающие контакты дг.тчика 4 . аварийного давления через первые замыкающие контакты реле 5 и полупроводниковый диод 14 подключены к расшифровывающему сигнализатору 15 Падение давления масса и обмотке электромагнитного реле 16. Замыкающие контакты реле 16 соедине.ны с одной стороны с сигнализатором 15 и с обмоткой реле 16 и с другой - с размыкающими контактами кнопки 17 разблокировки аварийного сигнала. Механизм 18 управления значением контролируемого параметра гидравлически связан с системой смазки двигателя и с датчиком 4 аварийного давления и электрически - с датчиком 7 работы двигателя и датчиком 4 аварийного давления посредством дополнительного элемента 19 задержки по цепи: размыкающий контакт датчика 7 частоты вращения - замыкающий контакт электромагнитного реле 20,обмотка которого подключена к командному органу 21 включения двигателя,размыкающий контакт дополнительного элемента 19 задержки, цепь запуска которого подключена к последовательно соединенным размыкающему контакту реле 20 и замыкающему контакту датчика 7 работы двигателя через третьи размыкаюцц е контакты реле 5 (срабатывающего посигналу датчика 4 аварийного давления) . Механизм 22 управления включением двигателя, например,, агрегат раскрутки двигателя, кинематически или пневматически связан с пусковой системой двигателя 2 и электрически с датчиком 7 работы двигателя и датчиком 4 аварийного давления масла посредством дополнительного элемента 19 задержки по цепи: размыкающий кон такт датчика 7 частоты вращения - за мыкающий контакт реле 20 - размыкающий контакт дополнительного элемента 19 задержки - четвертый замыкающий контакт реле 5, Третий и четвертый контакты реле 5 служа для размножения сигналов датчика 4 аварийного давления. Замыкающие контакты дополнительно го элемента 19 задержки подключены к расшифровывающему сигнализатору 15 Падение давления масла и обмотке электромагнитного реле 16. Обмотка реле 20 связана со своим размыкающим контактом через последовательно соединенные размыказодие кон .такты дополнительного элемента 19 за держки и развязывающий полупроводниковый диод 23. Механизм 18 управления значением контролируемого параметра выполнен в виде последовательно соединенных исполнительных устройств (автономных насосных агрегатов) 24 и 25 и снабжен блоком 26 регулирования функционально связанного с контролируемым (давлением масла) параметра состояния рабочего тела двигателя (температуры масла Блок 26 регулирования параметра состояния представляет собой источник 27 рабочего тела (цистерну циркуляционного масла), снабженный последовательно соединенными измерителем 28 параметра состояния (температуры масла) , управляющим логическим устройством 29 и органом 30 измерения парамет ра состояния (нагревателем). Автономный насосный агрегат 24 подачи масла в двигатель связан гидравлически своими всасывающей и напорной магистралями соответственно с цистерной циркуляционного масла 27 и с системой смазки двигателя 2 и датчиком 4 аварийного давления масла. Автономный насосный агрегат 25 откачки масла из двигателя связан гидравлически, своими всасывающей и напорной магистралями соответственно с системой смазки двигателя 2 и с цистерной циркуляционного масла 27. Электрически оба агрегата 24 и 25 запараллелены и связаны с датчиком 7 работы двигателя и датчиком 4 аварийного давления посредством дополнитель ного элемента 19 задержки по цепиг раз№1кающиЯ контакт датчика 7 частоты-вращения - замыкающий контакт реле 20 - размыкающий контакт дополнительного элемента 19 задержки, цепь запуска которого связана с датчиком 4 аварийного давления. Устройство работает следующим образом. При наличии в цистерне 27 xoJtloдного масла, температура которого ниже величины разрешения запуска двигателя, сигнал от измерителя 28 температуры масла поступает в управляю-. 1щее логическое устройство 29, которое включает нагреватель 30. Масло в дистерне начинает прогреваться. При достижении маслом в цистерне 27 температуры, величина которой разрешает запуск и быстрый прием двигателем нагрузки, сигнал от измерителя 28 температуры поступает в управлякяцее логическое устройство 29 и отключает нагреватель 30. При последующем остывании масла в цистерне 27 процесс повторяется. Таким образом, блок 26 обеспечивает (в простейшем случае двухпозиционное) регулирование температуры масла и ее нахождение в пределах величин, разрешающих запуск двигателя в любой момент по желанию оператора. Величины температур, при которых производится включение и отключение нагревателя 30, являются заданными и обычно определ/гются заводами-изготовителями двигателей. При воздействии оператора на командный орган 21 включения двигателя срабатывает электромагнитное реле 20, становится на самоблокировку по цепи: размыкающий контакт датчика 7 частоты вращения - закыкающий контакт реле 20 - раз№лкающий контакт дополнительного элемента 19 задержки диод 25 - обмотка реле 20, и включает механизм 18 управления значением контролируемого параметра. При этом включаются насосные агрегаты 24 и 25 и обеспечивают циркуляцию подогретого масла через двигатель 2. Контрольза циркуляцией масла через двигатель обеспечивается датчиком 4 аварийного давления масла и дополнительным элементом 19 задержки, сигнал на запуск которого поступает через третий размыкающий контакт реле 5 . При создании насосными агрегатами 24 н 25 в системе смазки двигателя 2 давления, величина которого превышает аварийное давление масла, датчик 4 замыкает свои замокающие контакты и включает электромагнитное реле 5, ра рывакяцее цепь запуска дополнительного элемента 19 звдержки и подготавливая цепь включения двигателя в работу и цепь включения защиты двигателя. При этом через диод 13 и огра.ничительный реаистор 12 загорается с пониженной якростью лампа 10, свидетельствуюадая о создании необходимо го давления в системе смазки. После срабатывания реле 5 через его четвертый замыкающий контакт соз дается цепь включения механизма 22 раскрутки двигателя. После осуществления запуска двига теля срабатывает датчик 7 частоты вращения, размыкает свои размыкающие контакты, обеспечивая отключение реле 20, насосных.агрегатов 24 и 25 и механизма 22 раскрутки двигателя, и /замыкает свои замыкающие контакты, обеспечивая подачу на запуск элемента 8 задержки, служащего для контроля времени стабилизации скоростного режима двигателя. Через вре мя, определяемое уставкой элемента 8 задержки, последнее замыкает свои замыкающие контакты, обеспечивая постановку электромагнитного реле 5 на самоблокироЁку через его вторые за 1ыкaюlдиe контакты. Элемент 8 задержки срабатывает только при постоянной подаче сигнала на его запускающий вход, осуществляя блокировку включения защиты до факти ческого запуска двигателя и исключая ложные срабатывания устройства из-за колебаний давления в системе смазки при работе непрогретого двигателя на холостом ходу. При колебаниях частоты вращения двигателя и связанных с ними колебаниях давления масла вблизи его авари ного значения электромагнитное реле 5 будет периодически Включаться и от ключаться по сигналам датчика 4 аварийного давления, обеспечивая блокировку прохождения аварийного сигнала на исполнительный механизм 1. После стабилизации скоростного ре жима работы двигателя и постановки реле 5 на самоблокировку через контакты датчика 7 работы двигателя и, элемент 8 задержки лампа 10 подключа ется на полное напряжение питания, сигнализируя об окончании процесса включения защиты и о нормальном функ ционировании всех элементов устройства. При падении давления в системе смазки датчик 4 аварийного давления замыкает свои размыкающие контакты и через замыкающие контакты электромаг нитное реле 5 подает сигнал на исполнительный механизм 1, обеспечивая прекращение пода и топлива в двигатель. Параллельно с прдачей сигнала аварийного снижения давления масла н исполнительный механизм 1, Этот сигнал поступает на обмотку электромагнитного реле 16. Реле 16 срабатывает и становится на самоблокировку.через размыкающие контакты кнопки 17 разблокировки аварийного сигнала, обеспечивая запоминание и расшифровку причины аварийной остановки двигателя с помощью сигнализатора 15, включаемого замыкающими контактами ре-, ле 16. При срабатывании исполнительного механизма 1 и выключении подачи топлива двигатель начинает останавливатьт ся и после снижения частоты вращения двигателя ниже уставки датчика 7 работы двигателя замыкающие контакты :последнег6 размыкаются, снимая реле 5 с самоблокировки. Цепь включения исполнительного механизма 1 разрывается. Электромагнитное реле 16 оста ется на самоблокировке и сигнализатор 15 продолжает гореть до Тех пор, пока оператор не снимет реле16 с самоблокировки нажатием кнопки 17 разблокировки аварийного сигнала после выяснения причины аварийной остановки двигателя. Для принудительного ручного включения защиты двигателя после его запуска в устройстве предусмотрен тумблер 9 ручного включения защиты. Сигналом о выходе из строя отдельных элементов устройства, например, дат-, чика 7 работы двигателя, элемента 8 задержки или электромагнитного реле 5, является горение лампы 10 с непол-, ным накалом (через ограничительный резистор 12) после запуска двигателя и стабилизации скоростного режима его работы. При падении давления масла и включенном тумблере 9 исполнительный механизм 1 срабатывает и обеспечивает остановку двигателя, но автоматического отключения механизма 1 не происходит . После остановки двигателя оператор должен отключить еговручную. В случае ненормального (предаварийного) состояния двигателя 2 или его системы смазки, в последней, при работе насосных агрегатов 24 и 25 не будет создаваться необходимое давле- ние масла, разрешающее раскрутку двигателя и включающее его защиту. При этом сигнал от размыкающих контактов датчика 7 работы двигателя о через последовательно соединенные замыкающий контакт реле 20 и размлкающий третий контакт реле 5 поступает на вход запуска дополнительного элемента 19. задержки. за время, определяемое уставкЪй этого элемента задержки, давление в системе смазки двигателя не превысит величины аварийного давления, датчик 4 аварийного давления не переключит свои контакты (т.е-, реле 5 не сработает и не разомкнет свой третий контакт), дополнительный элемент 19 задержки работает, своими выходными разгллкающими контактами снимет с самоблокировки реле 20, а своими выходными замыкающими контактами подаст сигнал на сигнализатор 15 Падение давления масла и на обмотку реле 16. Одновременно через размыкающие контакты дополнительного элемента 19 задержки снимается сигна с насосыых дгрегатов 24 и 25, которые отключаются и прекращают циркуля цию подогретого масла через двигатель. По сравнению с известным устройст вом для аварийной за111иты двигателя внутреннего сгорания предлагаемое устройство обеспечивает защиту двигателя от переполнения его системы смазки при предпусковой циркуляции )масла через двигатель и связанной с этим опасности возникновения гидро-i удара при последующей раскрутке дви.гателя, креме того, предлагаемое уст ройствЬ улучшает условия смазки дета лей движения двигателя за счет создания замкнутсзго контура циркуляции предпусковой период. При этом улучша ется тепловая подготовка двигателя в предпусковой период за счет его прокачки подогретым маслом. Устройство обеспечивает улучшение условий работ узлов и механизмом двигателя -в процессе пуска, ускорение Процесса стабилизации режимных параметров двигателя непосредственно после его запуска, сокращение времени работы гателя при невключенной защите. Формула изобретения 1.Устройство для аварийной защиты двигателя внутреннего сгорания по авт.св. 901587, отличающееся тем, что, с целью пошлоения надежности, механизм управления значением контролируемого параметра выполнен в виде по меньшей мере двух последовательно соединенных исполнительных устройств и снабжен блоком регулирования параметра состояния двигателя, включеннслм в линию соединения исполнительных устройств. 2.Устройство по пЛ, о т ли чающееся тем, что блок регулирования параметра состояния двигателя выполнен в виде источника рабочего т(%ла, снабженного по следовательно соединенными измерите ем параметра состояния, управляющим логическим элементом и органом изменения параметра состояния. 3.Устройство по ПП.1 и 2, о т л ичающееся тем, что исполнительные устройства механизма управления значением контролируемого параметра выполнены в виде автономных насосных агрегатов циркуляции рабочего тела через двигатель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 901587, кл. F 01 М 1/24, G05 В11/16, 1Э80.