DE2507288C3

DE2507288C3 - Drehzahlregler für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2507288C3
Application number: DE19752507288
Authority: DE
Inventors: Boris Petrovitsch Kolosov; Vladimir Nikolaevitsch Seregin
Original assignee: Kolomenskij Teplovozostroitelnyj Zavod Imeni Vv Kujbyscheva Kolomna Moskowskaya Oblast (sowjetunion)
Current assignee: Kolomenskij Teplovozostroitelnyj Zavod Imeni Vv Kujbyscheva Kolomna Moskowskaya Oblast (sowjetunion)
Priority date: 1975-02-20
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2507288B2; DE2507288A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlregler für eine Brennkraftmaschine, mit einem Fliehkraftdrehzahlmesser, dessen Muffe mit einem im Zusammenwirken mit einem feststehenden Steuerungsteil zur Steuerung eines hydraulischen Mediums zur Beaufschlagung je eines Kolbens zweier Servomotoren dienenden Schieber verbunden ist, wobei die Kolben über ein Waagebalkengestänge mit einer mit dem Schieber und dem Steuerungsteil zur Steuerung des hydraulischen Mediums zur Beaufschlagung des einen der Kolben zusammenwirkenden, gegenüber Schieber und Steuerungsteil beweglichen Buchse verbunden sind, die Muffe sich gegen das ein: Ende einer Regelfeder abstützt, deren anderes Ende sich an einem Gegenlager abstützt, welches durch ein Stellglied verstellbar ist und der eine der Kolben mit einem Zumeßglied für die Kraftstoffzufuhr zur Maschine verbunden ist. Ein solcher Drehzahlregler ist aus der US-Patentschrift 13 072 bekannt.

Dieser bekannte Regler unterliegt einem astatischen oder nahezu astatischen Regelungsgesetzt. Ein Dieselmotor, dessen Leistung über eine Strömungskupplung weitciüberiragen wird, wird jedoch wirtschaftlicher nach dem Drehzahlverhalten betrieben. Mit dem bekannten Regler ist eine solche Regelung des Motorbetriebs nach dem Drehzahlverhalten nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Drehzahlreglers, mit dem die Brennkraftmaschine in speziellen Betriebszuständen wirtschaftlicher betrieben werden kann, und zwar bei einer unter dem Nennwert liegenden Belastung. Außerdem soll die

Gleichmäßigkeit des Obergangs auf den Betrieb mit der Strömungskupplung verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe steht erfindungsgemäß der andere der Kolben mit einer Abstützung des Stellgliedes sowie mit einem Anschlag für den Schieber in Wirkverbindung und ein die Trennung einer Verbindung des Stellgliedes mit dem Gegenlager bewirkender Umschalter ist mit dem Gegenlager fest verbunden.

Als Umschalter kann ein beliebiger Schalter verwendet werden, dessen Leistungsfähigkeit zur Verstellung des Gegenlagers unter Überwindung der Kraft der Feder des Drehzahlmessers ausreicht, dessen Schaltgeschwindigkeit auf die Füllungsdauer der Strömungskupplung abgestimmt ist und der über ein Element verfügt, welches die Eingabe des Signals zum Ansprechen der Strömungskupplung ermöglicht. Zur Erfüllung dieser Bedingungen ist der Umschalter in einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung als hydraulischer Servomotor mit Differentialkolben als Stellglied ausgebildet, wobei die beiden Stirnseiten des Differentialkolbens über eine Drossel und ein Rückschlagventil, die parallel angeordnet sind, in Verbindung stehen.

Bei einer solchen Ausbildung ist eine gleichmäßige, auf die Füllung der Strömungskupplung abgestimmte Vorspannung der Feder des Drehzahlmessers gewährleistet.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Wirkverbindung des anderen der Kolben mit dem Anschlag über einen hydraulischen Verstärker hergestellt. Dadurch können Kraftbelastungen des Gestänges vermieden werden.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnung weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt das Prinzipschema eines Drehzahlreglers gemäß der Erfindung.

Der Drehzahlregler hat einen Fliehkraft-Drehzahlmesser 1, dessen Gewicht auf eine Muffe einwirken, die mit einem Schieber 2 verbunden ist. Der Schieber 2

so verstellt sich in einem feststehenden Steuerungsteil 3 und in einer gegenüber Schieber und Steuerungsteil beweglichen Buchse 4 und steuert einen Kolben 5 eines Kraftstoffservomotors und einen anderen Kolber 6 eines Zusatzservomotors. Der Kolben 5 des Kraftstoffservomotors und der Kolben 6 des Zusatzservomotors sind mittels eines Waagebaikengestänges 7 mit der beweglichen Schieberbuchse 4 gelenkig verbunden.

Zur Änderung der Drehzahl hat die Feder 8 des Fliehkraft-Drehzahlmessers 1 ein bewegliches Gegenla-

W) ger 9. Als Gegenlager 9 dient eine Zahnstange, die mit einem Zahnsektor 10 in Eingriff steht, bei dessen Schwenken die Lage des Gegenlagers 9 geändert wird. Der Zahnsektor 10 weist einen einseitigen Anschlag 11 auf, auf den der Anschlag 12 eines zur Drehzahlsteue-

b^r> rung dienenden Stellgliedes 13 wirkt, mit dem die Einstellung vorgenommen wird.

An der anderen Seite ist das Gegenlagcr 9 mit einem Umschalter 14 verbunden, welches" als hydraulischer

Servomotor mit Differentialkolben ausgeführt ist. Die beiden Stirnseiten des Differentialkolbens stehen miteinander über eine Drossel 15 und ein Rückschlagventil 16 in Verbindung, welche parallel geschultet sind. Der Kolben des Umschalters 14 wird von einem Schieber 17 gesteuert, auf den ein Elektromagnet 18 wirkt Die Speisung des Elektromagneten 18 geschieht durch ein Signal von einer Strömungskupplung (nicht gezeigt) nach deren Füllung. Der Schieber 17 ist durct eine Feder 19 k.-5astet

Zugleich ist das Gegenlager 9 über einen Hebel 20 und eine Abstützung 21 mit dem Stellglied 13 und über einen Hebel 22, eine Zugstange 23 und einen Hebel 24 mit dem anderen Kolben 6 des Zusatzservomotors sowie mit dem Schieber 25 eines hydraulisches Verstärkers 26 verbanden.

Der Kolben des hydraulischen Verstärkers 26 ist mit einem Anschlag 27 gekoppelt, der über eine Mutter 28 und eine Zugstange 29 auf den Schieber 2 wirkt Der Hydraulikverstärker 26 wird von einem Schieber 30 gesteuert, auf den beim Starten der Brennkraftmaschine ein Elektromagnet 31 einwirkt Der Schieber 30 ist durch eine Feder 32 belastet

Die Strömungsrichtung des hydraulischen Mediums im Regler ist durch Pfeile 33 gekennzeichnet Die Pfeile 34 mit dem Minuszeichen zeigen die Bewegung des Kolbens 5 des Kraftstoffservomotors im Sinne der Verminderung der Kraftstoffzufuhr sowie die Verstellung des Drehzahlstellglieds 13 im Sinne der Drehzahlabnahme. Die Pfeile 34 mit dem Pluszeichen zeigen die Bewegung des Kolbens S des Kraftstoffservomotors im Sinne der Vergrößerung der Kraftstoffzufuhr sowie die Verstellung des Drehzahlstellgliedes 13 im Sinne der Drehzahlerhöhung.

Der Betrieb des beschriebenen Drehzahlreglers verläuft wie folgt:

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine, z. B. eines Dieselmotors, wird nach astatischen Kennlinien der Elektromagnet 31 erregt, während der Elektromagnet

18 stromlos bleibt Der Anker des Elektromagneten 31 wird eingezogen, während der Kern des Elektromagneten 18 zusammen mit dem Schieber 17 durch die Feder

19 in der oberen Stellung gehalten wird. Somit ist der obere Hohlraum des Umschalters 14 über den Schieber 17 mit dem Ablaufkanal 35 verbunden und der Zahnsektor 10 ist unter Einwirkung der Feder 8 mit seinem Anschlag gegen den Anschlag 12 des Stellglieds 13 abgestützt.

Beim Schwenken des Stellglieds 13 ändert sich die Lage des Zahnsektors 10 und damit auch die des so Gegenlagers 9 sowie des Kolbens des Umschalters 14, wodurch die Kraft der Feder 8 geändert wird.

So entspricht jeder Stellung des Stellglieds 13 eine bestimmte Kraft der Feder 8 und eine entsprechende Drehzahl des Motors, bei dem die Kraft der Feder 8 5^r> durch die Fliehkraft der Gewichte des Drehzahlmessers 1 ausgeglichen wird.

Der Schieber 2 schließt mit seinen Burden die öffnungen in der beweglichen Buchse 4 und im Steuerungsteil 3 und die Kolben 5 und 6 der mi Servomotoren bleiben unbeweglich. Zwischen dem Anschlag 27 und der Mutter 28 entsteht ein Spielraum und es kommt nicht zu einer Zusammenwirkung zwischen dem Stellglied 13 und dem Schieber 2.

Beim Übergang auf den Betrieb über die Strömungs- fa'i kupplung wird der Elektromagnet 18 erregt, sein Anker wird eingezogen und versenkt den Schieber 17, welcher den oberen Hohlraum des Umschalters !4 mit der Druckleitung 36 verbindet Dadurch wird das Gegenlager 9 der Feder 8 über den Zahnsektor IG unabhängig von der Lage des Stellglieds 13 durch den Kolben des Umschalters 14 in die Stellung verschoben, welche der Nenndrehzahl des Motors entspricht Bei der Bewegung des Kolbens des Umschalters 14 nach unten unter Einwirkung des Druckunterschieds wird das Rückschlagventil 16 geschlossen und das hydraulische Medium über die Drossel 15 aus dem unteren Hohlraum in den oberen verdrängt, wodurch eine stoßfreie, gleichmäßige Umschaltung zustandekommt

Im Ergebnis bewegt sich der Kolben 5 des Kraftstoffservomotors nach unten im Sinne der Vergrößerung der Kraftstoffzufuhr und der Kolben 6 des Zusatzservomotors nach oben. Der Kolben 6 des Zusatzservomotors verstellt über den Hebel 22, die Stange 23 und den Hebel 24 den Schieber 25 und den ihm folgenden Nachlaufkolben des Hydraulikverstärkers 26. Bei der Bewegung des Kolbens des Hydraulikverstärkers 26 nach oben wird der Anschlag 27 verschwenkt, der Spielraum zwischen ihm und der Mutter 28 wird aufgehoben und der Schieber 2 über die Stange 29 nach oben bewegt, bis er mit seinen Bunden die öffnungen in dem Steuerungsteil 3 und der beweglichen Buchse 4 abschließt. Die Kolben 5 und 6 der Servomotoren kommen zum Stillstand.

Beim Schwenken des Stellglieds 13 im Sinne der Drehzahlerhöhung wird der Schieber 25 und der Kolben des Hydraulikverstärkers 26 durch die Abstützung 21, die Hebel 20, 22, die Stange 23 und den Hebel 24 nach unten bewegt. Der Anschlag 27 gibt den Schieber 2 frei, und der Kolben 5 des Kraftstoffservomotoi ·> bewegt sich wiederum nach unten im Sinne der Vergrößerung der Kraftstoff zufuhr und der Kolben 6 des Zusatzservomotors nach oben, bis der Kolben des Hydraulikverstärkers 26 den Schieber 2 über den Anschlag 27 in die Mittelstellung zurückführt.

Bei der Verstellung des Stellglieds 13 im Sinne der Drehzahlverminderung bewegt sich der Kolben des Hydraulikverstärkers 26 nach oben, der Schieber 2 wird gehoben und der Kolben 5 des K raf stoff servomotors verringert die Kraftstoffzufuhr, bis der Kolben 6 des Zusatzservomotors während seiner Abwärtsbewegung den Schieber 2 in die Mittelstellung bringt.

So wird jeder Stellung des Stellglieds 13 eine ganz bestimmte Kraftstoffzufuhr entsprechen, und die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird durch die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle der Strömungskupplung bestimmt. Der Drehzahlanstieg der Brennkraftmaschine kann unabhängig von der Lage des Stellglieds 13 stattfinden, bis die Nenndrehzahl erreicht ist. Erst dann wird die Fliehkraft der Gewichte des Geschwindigkeitsmessers 1 der Kraft der Feder 8 gleich und bei einer Verringerung des Widerstands der angetriebenen Welle (des von der Brennkraftmaschine abgenommenen Drehmoments) beginnt der Regler, die Brennstoffzufuhr zu drosseln.

Beim Ausschalten des Elektromagneten 31 kommt der Schieber 30 unter Einwirkung der Feder 32 in die obere Endstellung, schließt mit seinem Bund den Ablaufkanal 35 ab und verbindet den Kanal 37 des Kolbens des Hydraulikverstärkers 26 mit der Druckleitung 36. Der Kolben des Hydraulikverstärkers 26 geht nach oben und hebt mit dem Anschlag 27 den Schieber 2. Der Kolben 5 des Kraftstoffservomotors bewegt sich aufwärts und schaltet die Kraftstoff zufuhr ab; die Brennkraftmaschine kommt zum Stillstand.

Zweckmäßig ist der vorgeschlagene Drehzahlregler

zur Drehzahlregelung von Lokomotivdieselmotoren mit Hydraulikgetriebe einzusetzen. Die Anwendung des Reglers erlaubt es, den Verbrauch an Kraftstoff zu verringern und die Zugkraftkennlinien der Diesellokomotiven 7u verbessern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehzahlregler für eine Brennkraftmaschine, mit einem Fliehkraftdrehzahlmesser, dessen Muffe mit einem im Zusammenwirken mit einem feststehenden Steuerungsteil zur Steuerung eines hydraulischen Mediums zur Beaufschlagung je eines Kolbens zweier Servomotoren dienenden Schieber verbunden ist, wobei die Kolben über ein Waagebalkengestänge mit einer mit dem Schieber und dem Steuerungsteil zur Steuerung des hydraulischen Mediums zur Beaufschlagung des einen der Kolben zusammenwirkenden, gegenüber Schieber und Steuerungsteil beweglichen Buchse verbunden sind, die Muffe sich gegen das eine Ende einer Regelfeder abstützt, deren anderes Ende sich an einem Gegenlager abstützt, welches durch ein Stellglied verstellbar ist und der eine der Kolben mit einem Zumeßglied für die Kraftstoffzufuhr zur Maschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere (6) der Kolben (5, 6) mit einer Abstützung (21) des Stellgliedes (13) sowie mit einem Anschlag (27) für den Schieber (2) in Wirkverbindung steht und daß ein die Trennung einer Verbindung (11, 12) des Stellgliedes (13) mit dem Gegenlager (9) bewirkender Umschalter (14) mit dem Gegenlager fest verbunden ist.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (14) als hydraulischer Servomotor mit Differentialkolben als Stellglied ausgebildet ist, wobei die beiden Stirnseiten des Differentialkolbens über eine Drossel (15) und ein Rückschlagventil (16), die parallel angeordnet sind, in Verbindung stehen.

3. Regler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung des anderen (6) der Kolben (5, 6) mit dem Anschlag (27) über einen hydraulischen Verstärker (26) hergestellt ist