CS257421B1

CS257421B1 - System for regulation of internal combustion engine's and screw compressor's set

Info

Publication number: CS257421B1
Application number: CS869351A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Vorel; Zdenek Proks; Jan Zidek
Original assignee: Frantisek Vorel; Zdenek Proks; Jan Zidek
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1988-05-16
Also published as: CS935186A1

Abstract

Řešení se týká systému regulace soustrojí spalovacího motoru a šroubového kompresoru, zejména pro mobilní zdroje tlakového vzduchu, například pro pohon vrtných souprav. K pístnici hlavního válce je připojen píst pomocného, válce dotlačovaný pružinou do polohy, ve které Je škrticí klapka v sacím hrdle kompresoru uzavřena. Pístnioe je pomocí pákového převodu spojena a válcem volnoběhu. Jeho píst je pružinou dotlačován ke dnu váloe volnoběhu a Jeho pístnioe je spojena s kluzákem. Táhlo kluzáku je pružinou dotlačováno do zasunutá polohy a jeho druhý konec Je spojen a ovládacím prvkem vstřikovacího čerpadla spalovacího motoru. Na výstup motoru je připojen pomocný kompresor, jehož jímka je přes trojoestný solenoudový ventil propojena s prostorem pod pístem pomocného valoe i s prostorem pod pístem ▼éloe volnoběhu. Další solenoidový ventil propojuje hlavní jímku kompresoru s atmosférou. Výhodou Je snadné startování soustrojí i v zimním provozu, setření motoru i startovacích baterií.The solution concerns the control system of the machine set internal combustion engine and screw compressor especially for mobile pressure sources air, for example for drilling sets. It is connected to the piston rod of the master cylinder auxiliary piston, cylinders pushed spring to a position where it is a throttle damper in the suction port of the compressor closed. The piston is connected by a lever transmission and idle roller. Its piston is a spring pushed to the bottom of the idle and its piston is connected to the glider. The glider rod is pushed into the spring by the spring retracted position and its other end connected and an injection pump control element combustion engine. Motor output the auxiliary compressor is connected the sump is through a three-way solenoid valve connected to the space below the auxiliary piston with the space below the piston ▼ éloe idling. Another solenoid valve connects the main sump of the compressor to the atmosphere. The advantage is easy starting of the machine even in winter, engine wiping i starter batteries.

Description

Vynález se týká systému regulace soustrojí spalovacího motoru a šroubového kompresoru, zejména pro mobilní zdroje tlakového vzduchujnapř. pro pohon vrtných souprav·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for controlling an engine set of an internal combustion engine and a screw compressor, in particular for mobile compressed air sources, e.g. for drilling rig drive ·

KompreSpry mobilních zdrojů tlakového vzduchu jsou poháněny zpravidla spalovacími motory. Pro velký potřebný příkon jsou používány motory vznětové. Při provozu soustrojí spalovacího motoru a šroubového kompresoru je nutno regulovat v závislosti na tlaku a množství odebíraného tlakového vzduchu jednak škrticí klapku v sacím hrdle kompresoru, jednak výkon a otáčky spalovacího motoru ovládáním jeho vstřikovacího čerpadla· Je známý systém regulace soustrojí sestávající z hlavního; válce, kde ee do prostoru pod píst přivádí tlak z hlavní jímky kompresoru přímo a do prostoru nad píst, kde je umístěna ještě tlačná pružina, rovněž tlak z hlavní jímky kompresoru, ale přes redukční ventil· Pístnice ovládá přes hřebenový převod polohu škrticí klapky v sacím hrdle kompresoru a přes pákový převod polohu ovládacího • prvku vstřikovacího čerpadla spalovacího motoru. Pokud není v hlavní jímceckompresoru žádný tlak, tedy při startování soustrojí, je působením tlačné pružiny škrticí klapka v sacím hrdle kompresoru plně otevřena, což odpovídá maximálnímu výkonu kompresoru a vstřikovací čerpadlo spalovacího motoru je nastaveno na maximální množství paliva, tedy maximální výkon motoru. Spuštění motoru za těchto podmínek je velmi obtížné, zejména v zimním období, kdy přistupují pasivní odpory ztuhlého oleje. Je nutné spouštět motor mnohokrát opakovaně, čímž ee značně ničí jak motor, tak i startovací baterie a v některých situacích nelze Boustrojí spustit vůbec.Mobile compressed air source compressors are usually driven by internal combustion engines. Diesel engines are used for large power requirements. In operation of an internal combustion engine and screw compressor unit, it is necessary to regulate the throttle in the compressor inlet port and the output and speed of the internal combustion engine by controlling its injection pump, depending on the pressure and the amount of compressed air drawn. cylinders where the pressure under the piston feeds the pressure from the main compressor sump directly and into the space above the piston, where the compression spring is located, also the pressure from the main compressor sump, but via the pressure reducer. the compressor neck and the position of the control element of the injection pump of the internal combustion engine. If there is no pressure in the main sump, ie when starting the unit, the throttle valve in the compressor inlet is fully opened by the compression spring, which corresponds to the maximum compressor power and the internal combustion engine injection pump is set to maximum fuel, ie maximum engine power. Starting the engine under these conditions is very difficult, especially in winter when passive resistances of solidified oil are approaching. It is necessary to start the engine many times repeatedly, which considerably destroys both the engine and the starter battery and in some situations the Boustroji cannot start at all.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny systémem regulace soustrojí spalovacího motoru a šroubového kompresoru podle vynálezu, u něhož je k pístnici hlavního válce připojen píst pomocného válce dotlačovaný pružinou do levé krajní polohy, ve které je škrticí klapka v sacím hrdle kompresoru uzavřena. Pístnice je pomocí pákového převodu spojena s válcem volnoběhu. Jeho píst je pružinou dotlačován ke dnu válce volnoběhu a jeho pistulce je spojena s kluzákem. Táhlo kluzáku je pružinou dotlačováno do zasunuté polohy a jeho druhý konec je spojen s ovládacím prvkem vstřikovacího čerpadla spalovacího motoru. Na výstup spalovacího motoru je připojen pomocný kompresor, jehož jímka je přes trojcestný solenoidový ventil propojena s prostorem pod pístem pomocného válce i s prostorem pod pístem válce volnoběhu. Další solenoidový ventil propojuje hlavní jímku kompresoru s atmosférou.These drawbacks are overcome by the internal combustion engine and screw compressor system control system in which the auxiliary cylinder piston is spring-loaded to the left-hand extreme position in which the throttle valve in the compressor suction port is closed to the master cylinder piston rod. The piston rod is connected to the idle cylinder by means of a lever. Its piston is spring-loaded to the bottom of the idle cylinder and its piston is connected to the glider. The glider rod is spring loaded into the retracted position and its other end is connected to the control element of the injection pump of the internal combustion engine. An auxiliary compressor is connected to the output of the internal combustion engine, whose sump is connected to the space under the piston of the auxiliary cylinder and with the space under the piston of the idle cylinder via a three-way solenoid valve. Another solenoid valve connects the main well of the compressor to the atmosphere.

Při spouštění soustrojí spalovacího motoru a šroubového kompresoru je pístnice hlavního válce v poloze, která odpovídá uzavření škrticí klapky v sacím potrubí kompresoru a nastavení ovládacího prvku vstřikovacího čerpadla na nulovou dodávku paliva. Uzavřené škrticí klapce v sacím hrdle kompresoru odpovídá minimální výkon kompresoru, hlavní jímka kompresoru je přes solenoidový ventil odvětrána do atmosféry, takže šroubový kompresor představuje pro spalovací motor pouze minimální zátěž. Spalovací motor lze jednoduše spustit a ručně nastavit volnoběžné . otáčky ovládáním regulačního prvku vstřikovacího čerpadla v rozsahu vzájemného pohybu táhla a kluzáku, Šetří se motor, startovací baterie a soustrojí lze snadno nastartovat i v zimním období. Přestavením solenoidových ventilů jednoduchým elektrickým obvodem lze regulační systém přepnout na automatický provoz.When starting the internal combustion engine and screw compressor sets, the master cylinder piston rod is in a position that corresponds to closing the throttle in the compressor intake manifold and setting the injection pump control to zero fuel delivery. The sealed throttle in the compressor suction port corresponds to the minimum compressor power, the main sump of the compressor is vented to the atmosphere via the solenoid valve, so that the screw compressor represents only a minimum load for the internal combustion engine. The internal combustion engine can be easily started and manually set to idle. speed by controlling the injection pump control element in the range of the relative movement of the rod and the glider. It saves the engine, starter battery and the set can be easily started even in winter. By adjusting the solenoid valves with a simple electrical circuit, the control system can be switched to automatic operation.

Další výhodou systému regulace soustrojí podle vynálezu je skutečnost, že v případě poruchy v okruhu mazání motoru nebo kompresoru, popř. v okruhu tlakového vzduchu pomocného kompresoru dojde pomocí jednoduchého elektrického obvodu, který není předmětem vynálezu, k přestavení solenoidových ventilů do základní polohy, což má za následek zastavení motoru a odpuštění tlakového vzduchu z hlavní jímky kompresoru do atmosféry· Při poruše zmíněných okruhů se soustrojí uvede do stavu, který neohrožuje ani jednotlivé prvky vlastního soustrojí, ani k němu připojený praeovní mechanismus·A further advantage of the control system of the machine set according to the invention is that, in the event of a failure in the engine or compressor lubrication circuit, or in the event of a failure. in the compressed air circuit of the auxiliary compressor, the solenoid valves are brought to their home position by means of a simple electrical circuit which is not the subject of the invention, which results in the engine stopping and releasing compressed air from the main compressor sump to the atmosphere. a condition that does not endanger either individual elements of the machine set or the working mechanism attached to it ·

Systém regulace soustrojí spalovacího motoru a šroubového kompresoru podle vynálezu jé schematicky znázorněn na a to bez pomocných a zabezpečovacích obvodů.The control system of an internal combustion engine and screw compressor assembly according to the invention is shown schematically without auxiliary and safety circuits.

V klidové poloze, kdy spalovací motor χ neběží, neběží ani pomocný kompresor 22. Trojcestný solenoidový ventil 24 je v poloze, kdy přívod vzduchu z jímky .23 je uzavřen a prostor pod pístem χ2 pomocného válce χχ i prostor pod pístem X2 válce volnoběhu χ6 jsou odvětrány do atmosféry· Druhý solenoidový ventil 22 je.otevřen a odvětrává do atmosféry hlavni jímku 2 kompresoru 2« V hlavní jímce 2 ^a tím ^{ani v} prostoru pod pístem X hlavního válce 8 není přetlak a pružina XJ přesune celou soustavu píst χ2 pomocného válce χχ, pistolce 6, píst χ hlavního válce 8 do levé krajní polohy· V této poloze škrticí klapka £ téměř uzavírá sací hládlo J kompresoru 2. Kompresor 2 je nastaven na minimální výkon· Pákový převod 14 je v poloze, které odpovídá nulové dodávce paliva vstřikovacím čerpadlem 2χ. Pistolce χχ je působením pružiny 26 zasunuta do válce volnoběhu χ6 a táhlo X£ je působením pružiny 2g zasunuto do kluzáku χ§·The three-way solenoid valve 24 is in the position where the air supply from the sump 23 is closed and the space below the piston χ2 of the auxiliary cylinder χχ and the space below the piston X2 of the idle cylinder χ6 are in the idle position. The second solenoid valve 22 is open and venting the compressor 2's main sump 2 into the atmosphere. There is no overpressure in the main sump 2 ^and thus ^{in the} space below the piston X of the master cylinder 8 and the spring XJ moves the entire piston assembly χ2. nozzle 6, piston χ of master cylinder 8 to the leftmost position · In this position the throttle valve nearly closes the suction shaft J of the compressor 2. Compressor 2 is set to minimum power · Lever 14 is in a position corresponding to zero fuel injection by the injection pump 2χ . The pistol χχ is inserted into the idle cylinder χ6 by the action of the spring 26 and the rod X £ is inserted into the glider χ§ by the action of the spring 2g ·

Nyní je možno spalovací motor χ nastartovat a dodávku paliva vstřikovacím čerpadlem 21 řídit ručně v rozsahu pohybu táhla X2 v kluzáku XŠ.Kompresor 2 je nastaven na minimální výkon', takže nastartování motoru nečiní potíže· Po ohřátí oleje v motoru χ i kompresoru g, dosažení správného tlaku oleje a dosažení nastaveného tlaku vzduchu v jímce 2J pomocného kompresoru 22 lze systém přepnout na automatický provoz·Now the internal combustion engine χ can be started and the fuel supply by the injection pump 21 can be controlled manually within the range of travel of the rod X2 in the glider XŠ. Compressor 2 is set to minimum power so that starting the engine the correct oil pressure and reaching the set air pressure in the sump 2J of the auxiliary compressor 22 the system can be switched to automatic operation ·

Nezakresleným elektrickým obvodem se uzavře solenoidový Ventil 22 ^a trojcestný solenoidový ventil g£ se přestaví do polohy, kdy je jímka 2J pomocného kompresoru 22 propojena s prostorem poů pístem Xg pomocného válce χχ i s prostorem pod pístem 15 válce volnoběhu χ6· Pomocný tlakový vzduch přesouvá píst X2 spolu a pístnicí 6 doprava. Tím prostřednictvím hřebenového převodu 5 otevírá Škrticí klapku £ v sacím hrdle J kompresoru g·The solenoid valve 22 is closed by a non-drawn electrical circuit ^{and the} three-way solenoid valve 22 is moved to the position where the sump 22 of the auxiliary compressor 22 communicates with the space below the piston Xg of the auxiliary cylinder χχ. together with piston rod 6 to the right. Thereby, by means of the rack-and-pinion gearing 5, it opens the throttle flap 6 in the compressor suction port 14.

Kompresor 2 dodává tlakový vzduch do hlavní jímky 2 ^a i prostoru pod píst 2 a přes redukční ventil IQ 1 do prostoru nad píst 2 hlavního válce 8« Celá soustava se ustálí v poloze odpovídající nastavení redukčního ventilu 10, tj· jak úhel otevření škrticí klapky 4, tak i nastavení otáček spalovacího motoru 1 prostřednictvím vstřikovacího čerpadla 21· Při změně tlaku v hlavní jímce 2 kompresoru 2 vlivem změny výkonu připojeného pracovního mechanismu reguluje soustava jak úhel otevření škrticí klapky£, tak otáčky motoru 1 směrem k dosažení rovnovážného stavu· Pomocný tlakový vzduch z jímky 23 pomocného kompresoru 22 přichází i do prostoru pod pístem 12 válce volnoběhu 3.6 a vysune pístnici 12·Tím je možno v rozsahu plné regulace škrticí klapky 4 regulovat otáčky motoru Iv rozsahu od volnoběžných otáček do maximálních otáček· Při vysunuté pístnici 1J nemohou poklesnout otáčky motoru 1 pod nastavené volnoběžné otáčky·The compressor 2 supplies compressed air to the main sump 2 ^and also to the space below the piston 2 and via the pressure reducer IQ 1 to the space above the piston 2 of the master cylinder 8. as well as adjusting the speed of the internal combustion engine 1 by means of the injection pump 21 · When the pressure in the main sump 2 of the compressor 2 changes as a result of changing the power of the connected working mechanism, the system regulates both the throttle opening angle, and the engine speed 1 from the sump 23 of the auxiliary compressor 22 it also enters the space below the piston 12 of the idle cylinder 3.6 and extends the piston rod 12 · This allows the engine speed to be controlled in the range of full throttle control 4 from idle to maximum speed. motor 1 below the setting Idle speed ·

Při poruše v obvodu tlakového oleje motoru 1, v obvodu kompresorového oleje nebo v obvodu tlaku pomocného kompresoru 22 vyhodnotí příslušná čidla poruchový stav a nezakrealený elektrický obvod otevře solenoidový ventil 2£ a přestaví trojcestný solenoidový ventil 24 do základní polohy, kdy je výstup z. jímky 2j uzavřen a prostor pod pístem 12 pomocného válce H i prostor pod pístem 12 válce volnoběhu 16 je propojen s atmosférou* Pružina lj přesune pístnici 6 do levé krajní polohy a přes hřebenový převod 2 uzavře škrticí klapku 4 kompresoru 2« Současně přesune pákový převod 14 do polohy odpovídající volnoběžným otáčkám motoru 1* Pružina 26 zasune pístnici 12 do válce Volnoběhu 16,a tím přesune regulační prvek vstřikovacího čerpadla 21 do polohy nulové dodávky paliva a motor 1 se zastaví· Tlakový vzduch z. hlavní jímky 2 kompresoru 2 unikne do atmosféry otevřeným solenoidovým ventilem £2· Celé soustrojí je ve stavu, který není nebezpečný ani pro jednotlivé prvky soustrojí, ani pro připojený pracovní mechanismus·In the event of a fault in the engine pressure oil circuit, in the compressor oil circuit, or in the auxiliary compressor 22 pressure circuit, the respective sensors evaluate the fault condition and an unresolved electrical circuit opens the solenoid valve 24 and moves the three-way solenoid valve 24 to its home position. 2j is closed and the space below the piston 12 of the auxiliary cylinder 11 and the space below the piston 12 of the idle cylinder 16 is connected to the atmosphere. The spring 26 pushes the piston rod 12 into the idle cylinder 16, thus moving the injection pump control element 21 to the zero fuel supply position and the engine 1 stops. Compressed air from the main sump 2 of the compressor 2 escapes into the atmosphere through an open solenoid Valve £ 2 · Whole set is in a state that is not dangerous for the individual components of the set or for the connected working mechanism ·

V konkrétním provedení jě vhodné realizovat píst 2 hlavního válce 8, píst 12 pomocného válce H popř· i píst 12 válce volnoběhu 16 ve formě membrán·In a particular embodiment, it is suitable to realize the piston 2 of the master cylinder 8, the piston 12 of the auxiliary cylinder 11 or the piston 12 of the idling cylinder 16 in the form of membranes.

Systém regulace soustrojispalovacího motoru a .šroubového kompresoru je vhodný zejména pro mobilní zdroje tlakového vzdu257421 chu, např. pro vrtné soupravy ve stavebnictví nebo lomovém hospodářství a dále pro veškeré aplikace ve spojení s mechanismy, kde hnacím médiem je tlakový vzduch ve váecfc„oborech národního hospodářství·The system for regulating the internal combustion engine and the screw compressor is particularly suitable for mobile air pressure sources, eg for drilling rigs in the construction or quarrying industry, and for all applications in conjunction with mechanisms where compressed air is the driving medium in many sectors of the national economy. ·

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A control system for an internal combustion engine and screw compressor assembly comprising a master cylinder whose space below the piston is connected directly to the main compressor sump and the space above the piston via a pressure reducer, the piston rod being connected to a throttle in the compressor suction port via a lever transmission with an internal combustion engine injection pump control element, characterized in that a piston (12) of the auxiliary cylinder (11) is pressed to the left end position in which the throttle (4) is in the intake cylinder to the piston rod (6) the throat (3) of the compressor (2) is closed, the piston rod (6) being connected by means of a lever (14) to the idling cylinder (16), the piston (15) being pressed by the spring (26) to the bottom of the idling cylinder (16); the piston rod (17) is connected to a glider (18), the rod (19) of which is pushed into the retracted position by the spring (20), the other end of the rod (19) being connected to the an injection element (21) of an internal combustion engine (1) to which an auxiliary compressor (22) is connected, the sump (23) of which is connected via a three-way solenoid valve (24) to the space below the piston (12) of the auxiliary cylinder 1), on the one hand with the space below the piston (15) of the idle cylinder (16), the other solenoid valve (25) connecting the main reservoir (9) of the compressor (2) with the atmosphere.

t

2. A system for controlling the engine set of an internal combustion engine and a screw compressor according to claim 1, characterized in that the piston (12) of the auxiliary cylinder (11) or of the auxiliary cylinder (11). the piston (15) of the idle cylinder (16) is also in the form of a diaphragm.