CS204990B2 - Thermostatic device controlling the temperature of the exhaust gases of the motor - Google Patents

Description

Vynález se týká obecně zařízení pro řízení ' teploty - výfukových ' plynů - motoru, umožňující omezení jejich teploty na předem ' určenou · maximální hodnotu.

Za určitých podmínek, například projíždí-li lokomotiva s Dieselovým motorem tunelem, nasává ' motor vzduch znečištěný hořkými výfukovými plyny, jehož teplota je' vyšší, než při , pohybu lokomotivy na volném vzdúchu, takže · teplota výfukových , plynů . se zvyšuje, což vyvolává nebezpečí poškození ' motoru. Je ' proto zřejmá účelnost účinného a spolehlivého prostředku na omezení výfukové teploty na přípustnou maximální hodnotu, ať už je ' příčina jejího abnormálního zvýšení jakákoliv.

Jsou známa '' termostatická řídicí ústrojí s kapalným prostředí nalézajícím se v ' měřicím čidle, a měnícím ' účinkem teploty svůj obsah, který ' pak prostřednictvím například hydraulického přenosu působí na přestavovací servomotor.

V podobném známém zařízení obsahuje měřicí ' čidlo, vyčnívající do prostoru měřené teploty, největší část kapalného' prostředí. V důsledku toho stoupne teplota celého prostředí na hodnotu měřené ' ' teploty, čímž se dosáhne ' při její změně maximální objemové změny kapalného prostředí.

Nevýhodou uspořádání je, že lze určovat jen takové teploty, jež může snést kapalné médium, · vzhledem ke své 'chemické ⁷ stabilitě.

Vyšší teploty, zejména například vysoké teploty ' výfukových · plynů motorů, ' nelze touto známou konstrukcí ' měřit.

Další závažnou - nevýhodou ' tohoto známého uspořádání ' je, ' že většina objemu ' tepelného ' prostředí musí být ' umístěna ' v prostoru ' měřeného prostředí. V důs-leďku ' ' tohoje ' velké - · čidlo, potřebné k získání velkých přestavovacích drah, zdrojem značných ' potíží. Například ' by takové -'čidlo zmenšilo v nepřípustné ' míře průřez výfukového potrubí motoru.

Úkolem· - vynálezu je návrh účinného a spolehlivého zařízení, ' které by omezovalo teplotu výfukových plynů na maximální ještě' přípustnou · hodnotu ' ' a ' odstraňovalo -nedostatky ' známého ' stavu' techniky.

Výše uvedené ' nedostatky odstraňuje termostatické zařízení' pro řízení teploty ' výfukových plynů motoru, opatřené ' čidlem jejich teploty, naplněným teplem se roztahující kapalinou,' ' ovládajícím hydraulicky servomotor řízení ' množství ' ' vstřikovaného paliva do motoru, podle vynálezu, ' jehož ' podstata spočívá ' v ' tom, že sestává' ' z nádrže teplem ' roztažltelné ' kapalíny, · opatřené ' obtokovým potrubím, jehož ' klička ' ' je ' zavede204990 na do výfukového potrubí motoru, opatřené prvním hydraulickým válcem, v němž Je uložena pohyblivá stěna a jehož prostor odvrácený od nádrže je hydraulicky spojen hlavním potrubím a druhým hydraulickým válcem, v němž je uložen píst servomotoru. Dále podle vynálezu je v obtokovém potrubí upraven škrticí ventil.

Rovněž podle vynálezu je pohyblivá stěna tvořena prvním pístem prvního hydraulického válce.

Podle ještě dalšího význaku vynálezu je o píst servomotoru na straně pístnice opřena vratná pružina.

Konečně podle vynálezu je píst servomotoru opatřen pístnicí, jíž je opřen o první konec společné řídicí páky, jejíž druhý konec je kloubově spojen se společným řídicím táhlem ozubené tyče válce vstřikovacího čerpadla, přičemž první konec společné řídicí páky je přes pružnou spojku spojen se samočinným regulátorem otáček motoru.

Zařízení podle vynálezu lze používat jak u zážehových, tak 1 u vznětových motorů se vstřikováním paliva.

Použije-li se vynálezu pro regulaci teploty výfukových plynů spalovacího motoru, umístí se nádrž teplem roztažitelné kapaliny vně výfukového kanálu a v jeho těsné blízkosti, přičemž obtokové potrubí se umístí takovým způsobem, že jeho úsek zjišťující teplotu měřeného prostředí je uvnitř výfukového kanálu, přičemž regulační člen servomotoru je připojen к prostředkům řídicím množství paliva přiváděného do motoru, a to tak, že se množství paliva sníží, jakmile teplota výfukových plynů jeví sklon překročit předem stanovenou hodnotu považovanou za abnormální.

Úbytek množství přiváděného paliva se podle vynálezu vyvolává nezávisle na vůli obsluhy a popřípadě i proti její vůli.

V případě abnormálního zvýšení teploty výfuku je tedy к dispozici prostředek umožňující samočinné snížení množství paliva přiváděného do motoru tak, aby se teplota snížila až na normální hodnotu bez zákroku obsluhy.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je zvětšení posuvu potřebného к řízení a použití mechanických prostředků převodu posuvu na prostředky ovládající množství paliva přiváděného do motoru.

Uspořádáním podle vynálezu se dosahuje velké síly pro uvedení prostředků řídicích množství paliva přiváděného do motoru v činnost. V případě velkého Dieselová motoru musí tato síla dosáhnout až několika desítek kilogramů, aby mohla zapůsobit na ozubnice vstřikovacích čerpadel a dosáhnout jejich posuvu proti odporu pružných spojkových prostředků a popřípadě 1 proti vůli obsluhy.

Dále dosahuje velkého posuvu pístu servomotoru, například řádu 50 mm, což zajišťuje dobrou citlivost.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je minimální mechanická vůle, necitlivost vůči vibracím a časová konstanta střední hodnoty, kterou lze popřípadě regulovat pro zabránění kmitům.

Časovou konstantu lze řídit ventilem nebo regulačním šoupátkem množství průtoku kapaliny v obtokovém potrubí. Jinak lze popřípadě tuto časovou konstantu měnit použitím potrubí o různých průřezech.

Použitá teplem roztažltelná kapalina musí mít vysoký bod varu a také co možná nejvyšší součinitel roztažnosti, přičemž čistý glycerin je zvlášť vhodný pro tento účel, jelikož splňuje nejen uvedené podmínky, ale je také v podmínkách použití vynálezu chemicky neutrální.

Při použití kapaliny uvedených vlastností lze získat posuv prvního pístu o maximální amplitudě následkem oteplení tekutiny obsažené v kličce obtokového potrubí, nacházející se uvnitř výfukového kanálu, a následkem dalšího oběhu, který je vyvolán termosifonovým účinkem napříč nádrží dilatometru za takových podmínek, že se po uplynutí určitého času ustaví tepelný rovnovážný stav pro každou teplotu výfukových plynů a že objem kapaliny obsažené v nádrži vzrůstá.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je, že píst servomotoru působí přímo na prostředky řídicí množství přiváděného paliva. U Dieselová motoru lze toho například dosáhnout Jednoduše opřením pístu servomotoru o společnou řídicí páku vstřikovacích čerpadel. U spalovacího motoru se vstřikováním paliva, pro který je tento vynález obzvláště vhodný, jsou prostředky řídicí množství přiváděného paliva vytvořeny známým způsobem společnou řídicí pákou a společným řídicím táhlem různých ozubnic vstřikovacích čerpadel, regulátorem pracovního režimu motoru v závislosti na zatížení a pružnou bezpečnostní spojkou, umístěnou mezi regulátorem a společnou řídicí pákou. Při abnormálním zvýšení teploty výfukových plynů se uskuteční přenos posuvu pístu servomotoru na prostředky řídicí přivádění množství paliva i proti odporu vyvolávanému případným zákrokem obsluhy opačného směru a proti odporu vytvořenému popsanou pružnou spojkou. Tuto funkci lze například zajistit, obsahuje-li píst pružné spojky jeden člen připojený к regulátoru a druhý člen připojený ke společné řídicí páce, kteréžto dva členy se mohou vůči sobě vzájemně posunovat. Pokud není dosaženo přípustné maximální teploty výfukových plynů, mohou se dva členy posunout společně, účinkem pružiny opřené o druhý člen, což umožňuje normální funkci regulátoru působícího na první člen. Naopak, bylo-li dosaženo maximální teploty výfukových plynů, může se druhý člen posunout prostřednictvím společné řídicí páky přímým nebo nepřímým účinkem válce servomotoru na řídicí páku tak, že je regulátor vyřazen z provozu.

Příklad zařízení podle vynálezu bude dále popsán ve vztahu к připojeným výkresům, na nichž značí obr. 1 schéma principu vynálezu a obr. 2 příklad provedení zařízení podle vynálezu použitím Dieselová motoru.

Obr. 1 znázorňuje zařízení podle vynálezu na řízení teploty výfukových plynů spalovacího motoru. Zařízení má dilatometr 1 tvořený nádrží la, s obtokovým potrubím lb, spojujícím dvě protilehlé části nádrže la, dále první píst 2, uzavírající dolní část nádrže la, hydraulický okruh 3 pro obět oleje, ukončený na opačném konci, proti prvnímu pístu 2, pístem 4 servomotoru. Kromě toho má zařízení mechanické prostředky pro přenosu posuvu pístu 4 servomotoru na prostředky řídicí množství paliva přiváděného do motoru.

Obtokové potrubí lb obsahuje kličku lb’, umístěnou uvnitř výfukového potrubí 5 motoru, znázorněného na obr. 1 schematicky částí jeho stěny. Obtokové potrubí lb obsahuje dále škrticí ventil 6 pro řízení přiváděného množství kapaliny. Dilatometr 1, tvořený nádrží la a obtokovým potrubím lb, je naplněn kapalinou o vysokém bodu varu a s co nejvyšším součinitelem roztaživosti. Takovou kapalinou může být například čistý glycerin, který se chová chemicky neutrálně vůči látkám, s kterými u zařízení podle vynálezu přichází do styku.

Hydraulický okruh 3 je tvořen hlavním potrubím 7, opatřeným na každém konci hydraulickým válcem 8, 9 s příslušnými písty 2, 4. Hlavní potrubí 7 je připojeno pomocí šoupátka 10 к pomocné nádrži 11 kapalin.

Píst 4 servomotoru ovládá mechanickými převodovými prostředky, které mohou popřípadě sestávat z pouhé pístnice 4a, prostředky řídící množství přiváděného paliva, například řídící páku vstřikovacího čerpadla Dieselová motoru.

Zařízení znázorněné na obr. 1 pracuje takto:

Klička lb‘ obtokového potrubí lb, umístěná ve výfukovém potrubí 5, se ohřeje po uvedení motoru v chod tak, že její teplota je vyšší než teplota nádrže la. Nastane nerovnovážný stav, přičemž teplota uvnitř nádrže la, závislá na teplotě vnitřku výfukového potrubí 5, se mění souhlasně s ní. Zařízení je uspořádáno tak, že posuvy prvního pístu 2 v důsledku tepelné roztažnosti kapaliny v dilatometru 1 jsou malé a nemají žádný účinek na prostředky řídící množství paliva přiváděného do motoru, pokud výfuková teplota nepřekročí hodnotu pokládanou ještě za normální. Při každém překročení této hodnoty jsou změny objemu kapaliny dilatometru a tím posuvy pístů 2, 4 takové, že prostředky řídící množství přiváděného paliva vyvolávají snížení množství přiváděného paliva, například způsobem, který bude vysvětlen s odvoláním na obr. 2.

Je zřejmé, že hydraulický okruh 3 umožňuje zvětšený posuv pohyblivých členů, protože, jak znázorněno na obr. 1, píst 4 servomotoru má menší průřez než první píst 2, takže posuv pístu 4 servomotoru je větší než posuv prvního pístu 2.

Jakmile teplota ve výfukovém potrubí 5 opět poklesne pod hodnotu považovanou za abnormální, vyvolá tepelné smrštění kapaliny v dilatometru navrácení pístů 2, 4 do jejich rovnovážné polohy účinkem vhodných vratných prostředků, vratné pružiny 4b, působící na píst 4 servomotoru tvořeného druhým hydraulickým válcem 9. Časovou konstantu zařízení lze regulovat tím, že se uvede v činnost škrticí ventil 6. Snížení reakční doby, tj. časové konstanty se dosáhne zvýšením průtokového průřezu kapaliny v obtokovém potrubí lb.

Na pravé části obr. 2 jsou znázorněny stejné prvky jako na obr. 1, dilatometr 1, první hydraulický válec 8, hydraulický okruh 3, druhý hydraulický válec 9 servomotoru a výfukové potrubí 5. Obtokové potrubí lb zasahuje do části výfukového potrubí 5, tvořící hrdlo 5a plynné turbiny 5b, obvykle umístěné ve výfukové soustavě Dieselová motoru.

Regulační prostředky řídící množství paliva přiváděného do motoru jsou schematicky znázorněny společnou řídicí pákou 12, společným řídicím táhlem 13 a jednou z ozubených tyčí 14 jednoho válce 15 vystřikovacího čerpadla. Společné řídicí táhlo 13 unáší všechny ozubené tyče všech válců vstřikovacího čerpadla tak, že lze měnit množství vstřikovaného paliva.

Na obr. 2 je také znázorněn samočinný regulátor 16 pracovního režimu motoru, který je prostřednictvím znázorněné pružné spojky 17 spojen s jedním koncem řídicí páky 12, jejíž druhý konec je připojen к společnému řídicímu táhlu 13. Řídicí píst 18b, který přenáší regulační impuls pro řízení množství přiváděného paliva v závislosti na poloze samočinného regulátoru 16, je opatřen pístnicí 18a s pístem 18, který se posouvá v řídicím pístu 18b, o nějž je opřena tlačná pružina 19. Pohyb řídicího pístu 18b se přenáší táhlem 20, spojeným s řídicím pístem 18b, nakloubeným na první konec 21 společné řídicí páky 12, к jejímuž druhému konci 22, na kterém je nakloubeno společné řídicí táhlo 13.

Jestliže výfuková teplota dosáhla hodnoty považované za abnormální, provede zařízení podle vynálezu regulační zákrok přímým působením pístnice 4a pístu 4 servomotoru na první konec společné řídicí páky 12. Toto působení se děje prostým tlakem pístnice 4a, opřené o společnou řídicí páku 12, jinak vzájemně pevně nespojené.

Obr. 2 představuje stav zařízení a regulátoru pracovního režimu v případě, že regulátor řídí maximální pracovní režim, kdy pístnice 4a stojí před dotekem se společnou řídicí pákou 12. Předpokládáme-li na294990 příklad, že uvažovaný Dieselův motor je motorem lokomotivy, ' která právě vjíždí do tunelu, zvýší se abnormálně teplota výfukových plynů motoru, ' jelikož motor nasává teplý vzduch. V důsledku toho se píst 4 servomotoru posune vlevo, takže pístnice 4a pootočí společnou řídicí pákou ' 12 ve smyslu naznačeném šipkou F, což vyvolá ihned snížení přiváděného ' ' a vstřikovaného množství paliva do· motoru. Je zřejmé, že tato činnost se provádí i proti odporu kladenému pružnou ' spojkou 17. Pootočením společné řídicí páky 12 dochází k posuvu řídicího pístu 18b v plášti ' 23 a stlačení tlačné pružiny 19. · Dochází k relativnímu · posuvu · pístnice 18a s · pístem 18 v řídicím pístu 18b, bez posuvu , pístnice 18a s pístem 18. Samočinný ' regulátor·' 16 Otáček · mo-

Claims (6)

1. pR EDM ĚT

   1. Termostatické zařízení · řídící teplotu výfukových plynů motoru, opatřené čidlem, jejich teploty naplněným· teplem se roztahující kapalinou, ovládajícím hydraulicky servomotor řízení ' množství paliva ' ' vstřikovaného do ' motoru, vyznačené tím, že sestává z nádrže (la)· teplem roztažitelné kapaliny, opatřené obtokovým potrubím (lh), jehož klička (lb‘) ' je ' zavedena do. výfukového potrubí (5) motoru, opatřené prvním hydraulickým válcem (8), v němž je uložena pohyblivá stěna a ' jehož prostor odvrácený od nádrže (laj ' je hydraulicky spojen hlavním potrubím (7) s druhým hydraulickým válcem (9), · v němž je uložen ' píst (4J servomotoru.
2. 2. Termostatické · řídicí zařízení podle · bodu 1, · vyznačené . tím, · že v obtokovém potrubí (lbj je upraven škrticí ventil (6).
3. 3. Termostatické řídicí zařízení podle bodu 1, · vyznačené tím, že pohyblivá stěna je toru je· v tomto okamžiku neúčinný. a nemůže působit proti pohybu společné. řídicí páky · 12· vyvolanému účinkem vratné pružiny 4b pístu 4 servomotoru a nemůže tudíž zabránit · zmenšení množství · paliva, a to · tak dlouho, až teplota výfukových plynů opět nabude· · normální hodnoty.

   Vynález umožňuje dálkové ovládání množství paliva ze vstřikovacího · čerpadla jako funkci hodnoty výfukové teploty, a to i proti odporu pružné spojky anebo opačném úmyslu obsluhy.

   Vynález · není nikterak omezen jen na popsaný a znázorněný příklad provedení. Týká ··se zvláště všech technických · ekvivalentů popsaných prostředků ' a jejich · kombinací, Jsou-li vytvořeny· v duchu · vynálezu.

   VYNALEZU tvořena prvním· pístem (2) prvního hydraulického válce (8).
4. 4. Termostatické zařízení podle· bodu 1, vyznačené · tím, že píst ' (4) servomotoru má menší průměr než první píst (2) · prvního hydraulického· válce (8 J.
5. 5. Termostatické zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že p píst ' (4) servomotoru je na straně pístnice (4a) opřena vratná pružina ( 4b).
6. 6. Termostatické řídicí zařízení podle · bodů 1 až 5, vyznačené tím, že píst (4) servomotoru je opřen pístnicí (4a) o první konec (21) společné řídicí páky (12), · jejíž druhý konec · · (22) je kloubově spojen se společným řídicím táhlem (13) ozubené tyče · (14) válce · (15) vstřikovacího čerpadla, přičemž první konec (21) společné · řídicí páky · (12) je přes pružnou · spojku (17) · spojen se· samočinným regulátorem (16) · otáček motoru.