УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ХОЛОСТОГО ХОДА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при эксплуатации силовых установок мобильных (тракторов, автомобилей, комбайнов, автокранов, экскаваторов, трубоукладчиков и т.п.) и стационарных (ДВС-генератор, ДВС-насос доильной установки и т.п.) машин при работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на режиме холостого хода.
Известен способ снижения эксплуатационного расхода топлива силовой установкой и устройство для его осуществления [1]. Известное устройство содержит двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с установленным на нем топливным насосом высокого давления (ТНВД), снабженным органом управления топливоподачей (рейкой ТНВД), центробежным регулятором частоты вращения (РЧВ) коленчатого вала и задатчиком скоростного режима (рычагом управления РЧВ), датчик и измеритель частоты вращения, первый электромагнитный исполнительный механизм, кинематически связанный с органом управления топливоподачей, второй электромагнитный исполнительный механизм, ограничитель хода органа управления топливоподачей, логический блок, первый и второй электронные ключи, первый и второй компараторы, задатчики верхнего и нижнего пределов частоты вращения и блок питания, а также выключатель электрической цепи и датчик положения. При этом второй исполнительный механизм электрически соединен выходом выключателя, а его якорь односторонне связан с якорем первого исполнительного механизма через ограничитель хода, состоящий из регулируемой отводки с фиксатором, вворачиваемой в якорь второго исполнительного механизма. При этом ограничитель хода не препятствует перемещению якоря первого исполнительного механизма и связанного с ним органа управления топливоподачей в положение, соответствующее выключенной подаче топлива, и ограничивает их перемещение в сторону увеличения подачи топлива. Кроме того, задатчик скоростного режима в положении, соответствующем устойчивой минимальной частоте вращения коленчатого вала, обеспечивает
срабатывание датчика положения, выход которого электрически соединен с первым входом второго ключа, второй вход последнего - с выходом блока питания, а выход второго ключа - с входом выключателя.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции исполнительного механизма, в частности, связанная с необходимостью дополнительной установки на ДВС датчика и измерителя частоты вращения оборотов коленчатого вала, а также ограничение использования устройства в зависимости от типа конструкций ТНВД.
Заявленная полезная модель направлена на устранение отмеченных недостатков: упрощение конструкции исполнительного механизма и расширение возможности установки устройства на различные типы ТНВД.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве управления динамическим режимом холостого хода силовой установкой в качестве источника сигналов используется одна из фазных обмоток статора генератора, которая электрически последовательно соединена с усилителем сигнала, одновибратором, инвертором и первым электронным ключом. Первый электронный ключ электрически соединен с первым и вторым компаратором, логический блок электрически соединен со вторым электронным ключом, а второй электронный ключ, через концевой выключатель электрически соединен с исполнительным механизмом. При этом исполнительный механизм кинематически связан, с одной стороны, с задатчиком скоростного режима, а с другой - с рычагом управления топливоподачей, который в крайнем положении, соответствующем прекращению подачи топлива, механически воздействует на концевой выключатель.
На фиг.1 показана функциональная схема устройства управления динамическим режимом холостого хода; на фиг.2 схема исполнительный механизм (разрез).
Устройство управления динамическим режимом холостого хода силовой установкой содержит ДВС 1 с установленным на нем ТНВД 2, снабженным задатчиком скоростного режима 3, исполнительный механизм 4,
кинематически связанный с задатчиком скоростного режима 3 и рычагом управления топливоподачей 5, генератор 6, усилитель сигнала 7, одновибратор 8, инвертор 9, первый и второй электронные ключи 10 и 11, первый и второй компараторы 12 и 13, первый и второй задатчики уровня 14 и 15, логический блок 16, блок питания 17, концевой выключатель 18, механически связанный с рычагом управления топливоподачей 5, выключатель питания 19, ограничитель хода задатчика скоростного режима 20 и пружину якоря 21.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы задатчиками уровня 14 и 15 устанавливают целесообразный для "динамического" режима холостого хода интервал частот вращения коленчатого вала, а изменением положения ограничителя хода задатчика скоростного режима 20 требуемый для тактов разгона ход задатчика скоростного режима 3. Выключателем питания 19 переводим устройство в режим готовности к работе.
При переходе ДВС 1 силовой установки с некоторого эксплуатационного рабочего режима на "динамический" режим холостого хода рычагом управления топливоподачей 5 в крайнее положение, соответствующее полному прекращению подачи топлива. Рычаг 5 воздействует на концевой выключатель 18, посредством которого напряжение подается на блок питания 17, при этом обороты коленчатого вала снижаются, и одновременно блок управления начинает работать.
Сигнал определенной частоты, полученный с одной из фазных обмоток статора генератора 6, который синхронизирован с частотой вращения коленчатого вала двигателя, поступает на усилитель сигнала 7, повышающий напряжение сигнала. Усиленный сигнал поступает на одновибратор 8, который формирует импульсы постоянной длительности независимо от частоты входного сигнала. С одновибратора 8 импульсы через инвертор 9 поступают на первый электронный ключ 10. Инвертор 9 и первый электронный ключ 10 формируют постоянное напряжение с линейной зависимостью от частоты входящего сигнала. Напряжение, пропорциональное частоте вращения,
B
Н
B
Н
Н
поступает на первые входы первого и второго компараторов 12 и 13. На вторые входы первого и второго компараторов 12 и 13 поступают напряжения "уставки" (U, U, где U>U) с первого и второго задатчиков уровня 14 и 15. При достижении нижнего заданного уровня оборотов на выходах первого и второго компараторов 12 и 13 ив логическом блоке 16, формируется высокое напряжение, необходимое для срабатывания второго электронного ключа 11 и электромагнитного исполнительного механизма 4, перемещающего задатчик скоростного режима 3 в положение, заданное ограничителем хода задатчика скоростного режима 20. Топливо поступит в цилиндры ДВС 1, и начнется такт разгона. Обороты двигателя увеличиваются. При частоте вращения, превышающей нижний заданный уровень на выходе первого компаратора 12, формируется низкое напряжение (U), но на выходе логического блока 16 напряжение останется высоким, и такт разгона продолжится. При достижении верхнего заданного уровня частоты вращения появление на выходе второго компаратора 13 низкого напряжения приводит к переключению логического блока 16 и обесточиванию исполнительного механизма 4. Под действием пружины 21 задатчик скоростного режима 3 переместится в сторону прекращения подачи топлива. Топливо перестанет поступать в цилиндры ДВС 1, и начнется такт выбега. Процесс чередования тактов выбега и разгона повторится.
После включения устройства управления динамическим режимом холостого хода в работу, при необходимости производят подстройку верхнего и нижнего заданного уровня оборотов коленчатого вала с помощью первого и второго задатчиков уровня 14 и 15.
Продолжительность тактов выбега и разгона зависит от типа и назначения силовой установки, положения ограничителя хода задатчика скоростного режима 3, верхнего и нижнего уровня настройки, условий эксплуатации и технического состояния ДВС 1.
Для перехода ДВС 1 на рабочие режимы рычаг управления топливоподачей 5 переводится в положение, соответствующее заданному нагрузочному
режиму. При этом посредством концевого выключателя 18, напряжение на блок питания 17 перестанет поступать, работа устройства управления динамическим режимом холостого хода прекратится. Остановка силовой установки производится переводом рычага управления топливоподачей 5 в положение прекращения подачи топлива и выключателем питания 19.
Ограничение перемещения задатчика скоростного режима 3 осуществляется изменением положения ограничителя хода задатчика скоростного режима 20.
За счет использования штатного генератора тока ДВС в качестве источника сигнала, установки исполнительного механизма в разрыв тяги между рычагом управления подачей топлива и задатчиком скоростного режима, а также за счет того, что исполнительный механизм воздействует на задатчик скоростного режима позволяет значительно упростить конструкцию исполнительного механизма, исключить из схемы датчик и измеритель частоты вращения коленчатого вала двигателя, а также устанавливать предлагаемое устройство на силовые установки с различными типами ТНВД.
Источник информации
1 - Способ снижения эксплуатационного расхода топлива силовой установкой и устройство для его осуществления. - Патент RU №2170914. - Опубл. 20.07.2001 г., Бюл. №20.