RU2119078C1 - Gas diesel engine control system - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: centrifugal governor with sliding sleeve of gas diesel engine control system is kinematically coupled with liquid and gaseous fuel meter. Kinematic coupling of main lever with liquid fuel meter is made in form of bell crank with spring-loaded sector. Kinematic coupling of main lever with gaseous fuel meter in form of gate is made in form of bell crank and rod connected with one of bell crank ends. Length "b" of rod of gate turning lever drive and length "r" of gate turning lever are related by m = b/r+1 where m is nondimensional kinematic constant lying within 10 and 25. EFFECT: possibility of getting additional power at intermediate duties. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно двигателестроения. The invention relates to the field of mechanical engineering, mainly engine manufacturing.

Известна система регулирования газодизеля, содержащая всережимный регулятор, орган дозирования газообразного топлива, механизма привода, тяги управления [1]. A known system for regulating a gas diesel engine containing an all-mode controller, a body for dispensing gaseous fuel, a drive mechanism, a control rod [1].

Недостатком указанной системы является невозможность работы по всережимной характеристике и нарушение установленного заводом-изготовителем закона подвода теплоты в цилиндры дизеля. The disadvantage of this system is the impossibility of working according to the all-regime characteristic and violation of the law of heat supply to the diesel cylinders established by the manufacturer.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предложенной является система регулирования [2]. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is the regulatory system [2].

Недостатком указанной системы является нарушение установленного заводом-изготовителем закона подвода теплоты в цилиндры дизеля. The disadvantage of this system is a violation of the law established by the manufacturer of the heat supply to the diesel cylinders.

Существенным отличием предлагаемой системы регулирования от всех ранее известных решений является то, что значение безразмерной кинематической постоянной выражается зависимостью вида
m = b/r + 1,
где m - безразмерная кинематическая постоянная;
b - длина тяги привода рычага поворота заслонки;
r - длина рычага поворота заслонки,
а ее величина лежит в пределах 10 - 25.A significant difference between the proposed control system and all previously known solutions is that the value of the dimensionless kinematic constant is expressed by the dependence of the form
m = b / r + 1,
where m is the dimensionless kinematic constant;
b - the length of the thrust of the drive lever of rotation of the flap;
r is the length of the rotation lever of the shutter,
and its value lies in the range of 10 - 25.

Преимущества предлагаемой системы регулирования обуславливаются следующими обстоятельствами. The advantages of the proposed regulatory system are determined by the following circumstances.

Известно, что зависимость цикловой подачи дизельного топлива [1] и теплоты, вносимой с этим топливом в цилиндры дизеля [2] от хода органа дозирования жидкого топлива или хода основного рычага регулятора (h) могут быть представлены линейными (фиг. 2). It is known that the dependence of the cyclic supply of diesel fuel [1] and the heat introduced with this fuel into the diesel cylinders [2] on the stroke of the body for dispensing liquid fuel or the stroke of the main lever of the regulator (h) can be linear (Fig. 2).

При переводе дизеля на другой вид жидкого топлива зависимость [1] не изменяется, но закон подвода теплоты в цилиндры дизеля нарушается, что требует внесения изменений в систему регулирования топливоподачи. When a diesel engine is converted to another type of liquid fuel, dependence [1] does not change, but the law of heat supply to the diesel cylinders is violated, which requires changes to the fuel supply control system.

В случае газодизеля при известном значении перемещения органа дозирования жидкого топлива или перемещения основного рычага регулятора (h) регулировками длины тяги b, передающей перемещение рычагу поворота заслонки, и регулировками длины r рычага поворота заслонки можно добиться такого положения, что нулевому значению h будет соответствовать закрытое положение заслонки, а наибольшему значению h - полностью открытое положение. Изменением диаметра заслонки (проходного сечения) при фиксированном значении давления газа в системе после понижающего редуктора (а значит, и скорости потока) можно добиться такого состояния, что при полностью открытой заслонке в цилиндры дизеля будет вноситься столько же теплоты, что и с дизельным топливом при наибольшем перемещении h органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора, или любое требуемое ее значение. То есть точки O и B (фиг. 2) совпадут для случаев применения жидкого дизельного топлива и замены его (в любом процентном соотношении) газообразным. In the case of a gas diesel engine with a known value for moving the liquid fuel metering body or moving the main control lever (h) by adjusting the length of the thrust b, which transfers the movement to the flap rotation lever, and adjusting the length r of the flap rotation lever, it is possible to achieve a position so that the closed position corresponds to zero value h flaps, and the highest value of h - fully open position. By changing the diameter of the shutter (flow section) at a fixed value of the gas pressure in the system after the reduction gear (and hence the flow rate), it is possible to achieve such a state that with a fully open shutter the same amount of heat will be introduced into the diesel cylinders as with diesel fuel the greatest movement h of the body for dispensing liquid fuel or the main lever of the regulator, or any desired value. That is, points O and B (Fig. 2) will coincide for cases of using liquid diesel fuel and replacing it (in any percentage ratio) with gaseous.

В то же время количество вносимой с газом теплоты будет пропорционально проходному сечению
Q_g= πr²(1-cosφ),
где φ- угол поворота заслонки.At the same time, the amount of heat introduced with the gas will be proportional to the cross section
Q _g = πr ² (1-cosφ),
where φ is the angle of rotation of the shutter.

Если принять πr²=1 (точки B на фиг. 2 совпадают для случаев применения жидкого и газообразного топлив), то
Q_g=1-cosφ.
При сохранении линейной зависимости между перемещением органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора и углом поворота заслонки пропорциональному изменению перемещения органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора h, а значит, необходимому количеству вносимой с жидким топливом теплоты Q_н (таблица) будет соответствовать пропорциональное изменение угла поворота заслонки φ (таблица). При этом действительное значение теплоты, вносимой с газом Q_g (таблица), равное
Q_g=1-cosφ,
что также видно по графику (линия 3 на фиг. 2), будет значительно отличаться от необходимого.If we take πr ² = 1 (points B in Fig. 2 coincide for the use of liquid and gaseous fuels), then
Q _g = 1-cosφ.
While maintaining a linear relationship between the movement of the body for dispensing liquid fuel or the main lever of the regulator and the angle of rotation of the shutter, the proportional change in the movement of the body for dispensing the liquid fuel or main lever of the regulator h, which means that the necessary amount of heat introduced with liquid fuel Q _n (table), will correspond to a proportional change angle of rotation of the shutter φ (table). In this case, the actual value of the heat introduced with the gas Q _g (table), equal to
Q _g = 1-cosφ,
which is also seen in the graph (line 3 in Fig. 2), will significantly differ from the necessary.

Для сохранения идентичности работы дизеля на жидком и газообразном топливе при пропорциональном перемещении органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора управляемая ими заслонка должна поворачиваться на равные необходимые углы φ_н (таблица), значение которых может быть определено из выражения
φ_н= arccos(1-Q_н).
Известно, что изменение угла поворота заслонки может быть аналитически описано зависимостью вида

причем

где φ- текущее значение угла поворота заслонки (рычага поворота заслонки),φ = 0...90^o;
m=b/r+1 - безразмерная кинематическая постоянная;
b - длина тяги привода заслонки (тяги, соединяющей орган дозирования жидкого топлива или основной рычаг регулятора, в данном случае двуплечий рычаг, с рычагом поворота заслонки);
r - длина рычага поворота заслонки;
h_k - текущее значение перемещения органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора, в данном случае конца двуплечего рычага, соединенного с тягой, выраженное в долях величины h;
h - полный ход (перемещение) органа дозирования жидкого топлива или основного рычага регулятора, в данном случае конца двуплечего рычага, соединенного с тягой.In order to maintain the identity of the operation of the diesel engine on liquid and gaseous fuels with a proportional movement of the liquid fuel metering body or the main lever of the regulator, the flap controlled by them must be rotated at equal necessary angles φ _n (table), the value of which can be determined from the expression
φ _n = arccos (1-Q _n ).
It is known that the change in the angle of rotation of the shutter can be analytically described by the dependence of the form

moreover

where φ is the current value of the angle of rotation of the flap (the lever of rotation of the flap), φ = 0 ... 90 ^o ;
m = b / r + 1 - dimensionless kinematic constant;
b - the length of the throttle actuator thrust (thrust connecting the body for dispensing liquid fuel or the main lever of the regulator, in this case the two-arm lever, with the lever of rotation of the damper);
r is the length of the flap rotation lever;
h _k is the current value of the movement of the body for dispensing liquid fuel or the main lever of the regulator, in this case, the end of the two shoulders of the lever connected to the thrust, expressed in fractions of the value of h;
h - full stroke (movement) of the body for dispensing liquid fuel or the main lever of the regulator, in this case, the end of the two shoulders of the lever connected to the rod.

Подбирая различные значения соотношения b/r (различные значения безразмерной кинематической постоянной m), видим, что в пределах m = 10 - 25 достигается удовлетворительное совпадение значений необходимых углов поворота заслонки. При этом наименьшая погрешность наблюдается при m = 21 (таблица). Choosing different values of the ratio b / r (different values of the dimensionless kinematic constant m), we see that within m = 10 - 25 a satisfactory coincidence of the values of the required rotation angles of the shutter is achieved. In this case, the smallest error is observed at m = 21 (table).

На фиг. 1 показана кинематическая схема привода заслонки системы регулирования газодизеля. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a drive of a shutter of a gas-diesel regulation system.

Тяга привода заслонки 1 соединена с рычагом поворота заслонки 2, который, поворачиваясь, открывает заслонку 3, подпружиненную возвратной спиральной пружиной 4, изменяя количество подаваемого смесителем 5 газообразного топлива. The drive rod of the shutter 1 is connected to the rotation lever of the shutter 2, which, turning, opens the shutter 3, spring-loaded with a return coil spring 4, changing the amount of gaseous fuel supplied by the mixer 5.

Система регулирования газодизеля работает следующим образом. The control system of a gas diesel engine operates as follows.

При изменении скоростного и нагрузочного режимов работы дизеля центробежный датчик посредством системы рычагов и тяг задает перемещение свободного конца тяги привода заслонки 1. Тяга привода заслонки 1, перемещаясь, поворачивает рычаг поворота заслонки 2, а с ним и заслонку 3 на определенный угол, изменяя количество подаваемого смесителем 5 в цилиндры дизеля газообразного топлива. При этом при равномерном перемещении конца рычага привода заслонки 1, связанного с центробежным датчиком, рычаг поворота заслонки 2 и заслонка 3 поворачиваются на неравные углы, что вызывает равномерное изменение проходного сечения смесителя 5. When changing the speed and load modes of the diesel engine, the centrifugal sensor, through a system of levers and rods, sets the movement of the free end of the thrust of the damper actuator 1. The thrust actuator of the damper 1, moving, rotates the rotation lever of the damper 2, and with it the damper 3 by a certain angle, changing the amount of feed mixer 5 into the cylinders of a diesel gaseous fuel. In this case, when the end of the drive lever of the shutter 1 is connected evenly, connected with the centrifugal sensor, the rotation lever of the shutter 2 and the shutter 3 are rotated at unequal angles, which causes a uniform change in the flow cross section of the mixer 5.

Технико-экономическое обоснование предлагаемого изобретения заключается в возможности получения от дизеля дополнительной мощности на промежуточных режимах его работы за счет сохранения установленного заводом-изготовителем закона подвода теплоты в цилиндры. The feasibility study of the invention consists in the possibility of obtaining additional power from the diesel engine in intermediate modes of operation by maintaining the law of heat supply to the cylinders established by the manufacturer.

Claims (1)

Система регулирования газодизеля, содержащая центробежный датчик с подвижной муфтой, кинематически связанной с органом дозирования жидкого и газообразного топлив, причем кинематическая связь главного рычага с органом дозирования жидкого топлива выполнена в виде двуплечего рычага с жестко закрепленным на его конце подпружиненным сектором, установленным с возможностью взаимодействия своей криволинейной поверхностью со свободным концом главного рычага, а кинематическая связь главного рычага с органом дозирования газообразного топлива выполнена в виде двуплечего рычага и соединенной с одним из его концов тяги, а свободный конец главного рычага имеет хвостовик, установленный с возможностью взаимодействия со свободным концом двуплечего рычага, главный рычаг, рычаг управления, главную пружину, установленную между рычагом управления и главным рычагом, орган переключения режима работы, орган дозирования газообразного топлива, выполненный в виде заслонки, подпружиненной возвратной спиральной пружиной, причем центробежный датчик установлен с возможностью взаимодействия своей подвижной муфтой с главным рычагом, отличающаяся тем, что значение безразмерной кинематической постоянной выражается зависимостью вида
m = b/r + 1,
где m - безмерная кинематическая постоянная;
b - длина тяги привода рычага поворота заслонки;
r - длина рычага поворота заслонки,
а ее величина лежит в пределах 10 - 25.A gas-diesel control system comprising a centrifugal sensor with a movable sleeve kinematically connected to a liquid and gaseous fuel metering body, the kinematic connection of the main lever with the liquid fuel metering body being a two-arm lever with a spring-loaded sector rigidly fixed to its end and configured to interact with its curved surface with a free end of the main lever, and the kinematic connection of the main lever with the body for dispensing gaseous fuel wa is made in the form of a two-shouldered lever and connected to one of its ends of the thrust, and the free end of the main lever has a shank mounted to interact with the free end of the two-shouldered lever, the main lever, control lever, the main spring installed between the control lever and the main lever, operating mode switching body, gaseous fuel metering body, made in the form of a shutter spring-loaded with a return coil spring, the centrifugal sensor being installed with the possibility of interaction Ia their coupling with the movable main arm, characterized in that the value of the dimensionless constant is expressed kinematic relation of the form
m = b / r + 1,
where m is the dimensionless kinematic constant;
b - the length of the thrust of the drive lever of rotation of the flap;
r is the length of the rotation lever of the shutter,
and its value lies in the range of 10 - 25.

Images