RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ OPIS PATENTOWY Nr 27645.Allmanna Svenska Elektriska Aktiebolaget (Yasteras, Szwecja).KI. 20 b, 7.Urzadzenie do napedu pojazdów za pomoca silnika Diesla lub innych silników spalinowych, w którym zastosowane jest elektryczne przenoszenie napedu z walu silnika spalinowego na os napedowa pojazdu.Zgloszono ii maja K)35 r.IMzielono 30 listopada i<)3 Pierws/iMislwo: 12 maja ]<)34 r. (Szwecja).Przy napedzie wozów kolejowych, stat¬ ków oraz innych pojazdów za pomoca sil¬ ników Diesla lub innych silników spalino¬ wych z zastosowaniem elektrycznego prze¬ noszenia napedu na waly napedowe poru¬ szanych mechanizmów próbowano niejed¬ nokrotnie regulowac elektryczne przekazy¬ wanie napedu w ten sposób, aby moc, po¬ bierana od silnika przy pelnym jego ob¬ ciazeniu, utrzymywala sie samoczynnie, a wiec bez osobnych zabiegów ze strony kie¬ rowcy, na stalej wartosci, niezaleznie od oporów ruchu pojazdu. Takie urzadzenie regulacyjne umozliwialoby najkorzystniej¬ sze wyzyskania silnika i uwalnialoby kie¬ rowce od nieustannego zwracania uwagi na obciazenie urzadzen. Regulacja taka staje sie w szczególnosci niezbedna, jezeli silnik pracuje niemal z najwyzsza dopuszczalna dlan moca, a zwlaszcza przy zastosowaniu silników Diesla, poniewaz te ostatnie zno¬ sza tylko stosunkowo niewielkie przeciaze¬ nia. Przeciazenie bowiem tych silników po¬ woduje zle spalanie, a przez to tez i nad¬ mierne przegrzewanie cylindrów oraz tlo¬ ków, co znacznie podwyzsza koszty pracy silnika.Pomimo licznych prób wprowadzenia samoczynnej regulacji mocy nie znalezio¬ no dotychczas zadowalajacego rozwiaza¬ nia rozpatrywanego zagadnienia. Przyczy¬ na tego jest prawdopodobnie okolicznosc, ze zadanie to próbowano dotychczas roz¬ wiazac za pomoca urzadzen regulacyjnych, zastosowanych w samym tylko elektrycz¬ nym przenoszeniu napedu, np. za pomocaprzekazników rilocy, nie uwzgledniajac do¬ statecznie szczególnych wlasciwosci silni¬ kówJHesla. '.*"'.' Istnieja takie' urzadzenia dla regulacji mocy, przy których narzady, regulujace e- lektryczne przenoszenia napedu, urucho¬ miane sa regulatorem samego silnika Die¬ sla. Urzadzenia tego rodzaju posiadaja je¬ dnakze liczne wady, wymienione bowiem wyzej narzady musza byc umieszczone na samym silniku Diesla lub w jego bezpo¬ srednim sasiedztwie, a poza tym ruchy cze¬ sci regulatora silnika Diesla sa tak nie¬ znaczne, iz nie moga one byc wykorzysta¬ ne do uruchomienia odpowiedniego opor¬ nika regulujacego lub podobnego narzadu bez zastosowania skomplikowanych mecha¬ nizmów. Oprócz tego w rozpatrywanych urzadzeniach do regulacji mocy narzady do regulacji biegu silnika i narzady do re¬ gulacji elektrycznego przekazywania nape¬ du nie sa niezalezne od siebie, co jest jed¬ nak konieczne dla sprawnego dzialania ca¬ lej regulacji, osiaganego wedlug niniejsze¬ go wynalazku.Dla osiagniecia mozliwie najlepszej re¬ gulacji ruchu pojazdu wazne jest, aby by¬ ly spelnione nastepujace warunki. Kierow¬ ca musi miec moznosc regulowania w kaz¬ dej chwili mocy silnika, a poza tym moz¬ nosc nastawiania w razie potrzeby elek¬ trycznego przenoszenia napedu za pomoca jednego ruchu w ten sposób, aby urzadze¬ nia do przenoszenia tego napedu mogly po¬ bierac pelna moc, dostarczana przez silnik, niezaleznie od warunków pracy. Dalej cale urzadzenie powinno byc wykonane tak, aby przeciazenie silnika Diesla, które moze byc czasem konieczne, moglo byc spowodowa¬ ne przez kierowce tylko przez nastawienie odpowiedniego organu regulujacego. Z dru¬ giej strony to swiadome przeciazenie sil¬ nika nie moze byc co do swej wielkosci u- zaleznione od woli kierowcy lub od nieza¬ wodnosci dzialania pewnych urzadzen; najwyzsza mozliwa wartosc przeciazenia musi byc raczej okreslona z góry i musi byc nastawiana np. w wytwórni silników lub w warsztacie reparacyjnym. Urzadze¬ nie regulacyjne musi byc wreszcie wyko¬ nane tak, aby zmiana warunków pracy w jednym lub kilku cylindrach silnika, wy¬ wolana np. przez niedokladnosci w dopro¬ wadzaniu oliwy, nieszczelnosci i t. d., nie pociagala za soba przeciazenia cylindrów pozostalych.Wynalazek niniejszy umozliwia wypel¬ nienie wszystkich wymienionych wyzej wa¬ runków, poza tym daje on jeszcze i te ko¬ rzysc, ze pozwala laczyc ze soba równole¬ gle kilka jednostek napedowych, a wiec np. kilka silników spalinowych wraz ze sprze¬ zonym z nimi urzadzeniem do elektryczne¬ go przenoszenia napedu, tak, aby cala re¬ gulacja rozrzadzana byla za pomoca jed¬ nego nastawnika jazdy.Wynalazek polega na tym, ze regulator odsrodkowy lub jakikolwiek inny, sluzacy do regulowania doprowadzania paliwa do silnika w zaleznosci od szybkosci biegu sil¬ nika, zaopatruje sie w urzadzenie, które przy pewnej z góry okreslonej szybkosci biegu silnika ogranicza wtryskiwane don paliwo do pewnej najwiekszej ilosci. W przypadku zastosowania zwyklego regula¬ tora odsrodkowego odnosny narzad ogra¬ niczajacy posiada poprostu postac zderza¬ ka wzglednie nasadki odbojowej. Wedlug wynalazku to urzadzenie ograniczajace, u- mieszczone na regulatorze doplywu paliwa do silnika wspólpracuje z elektrycznym u- rzadzeniem do przenoszenia napedu, wy¬ konanym tak, ze moment obrotowy jego maleje szybko przy malejacej szybkosci biegu silnika. Gdyby urzadzenie, ogranicza¬ jace doprowadzanie paliwa do silnika, po¬ laczone bylo z elektrycznym urzadzeniem do przenoszenia napedu, posiadajacym in¬ na charakterystyke, a wiec np. gdyby mo¬ ment obrotowy tego urzadzenia przenosza¬ cego naped byl staly, to wystepowaloby za¬ wsze niebezpieczenstwo, ze przy zmniej- - 2 -szaniu momentu obrotu silnika ten Qstatni moze stanac. Takie zmniejszanie sie mo¬ mentu obrotowego silnika moze np. wysta¬ pic, gdy zawiedzie zaplon w jednym lub w kilku cylindrach albo tez przy zahamowa¬ niu doplywu paliwa z jakichkolwiek powo¬ dów. Jezeli natomiast elektryczne przeno¬ szenie napedu posiada moment obrotowy, zmniejszajacy sie w miare zmniejszania sie szybkosci biegu silnika, to niebezpieczen¬ stwo to nie wystepuje, poniewaz zmniejsze¬ nie momentu obrotowego silnika pociaga za soba zmniejszenie szybkosci jego biegu, to ostatnie zas powoduje z kolei zmniejszanie sie obciazenia. Obciazenie silnika Diesla dostosowuje sie przeto w ten sposób zupel¬ nie dokladnie do jego zdolnosci dostarcza¬ nia energii. Zderzak na regulatorze doply¬ wu paliwa najkorzystniej jest wykonac ja¬ ko nastawialny tak, aby najwyzsze mozli¬ we obciazenie silnika Diesla moglo byc z góry nastawione przez odpowiedzialnego inzyniera lub maszyniste. Na ogól biorac, zderzak ten nastawia sie w ten sposób, aby silnik Diesla byl obciazony prawie do naj¬ wyzszej dopuszczalnej granicy.Zamiast sztywnego zderzaka mozna ó- sadzic podatny (elastyczny), np. z odpo¬ wiednia sprezyna.Zmienny moment obrotowy elektryczne¬ go urzadzenia do przenoszenia napedu mozna osiagnac rozmaitymi sposobami, któ¬ re omówione sa nizej.Wynalazek objasniony moze byc dokla¬ dniej przy pomocy przedstawionych na ry¬ sunku wykresów. Fig. 1 przedstawia wy¬ kres dotyczacy takiego urzadzenia, w któ¬ rym urzadzenie do elektrycznego przeno¬ szenia napedu posiada staly moment obro¬ towy, natomiast fig. 2 przedstawia wykres, dotyczacy urzadzenia wedlug wynalazku, w którym urzadzenie do elektrycznego przenoszenia napedu posiada moment ob¬ rotowy, zmniejszajacy sie w miare zmniej¬ szania szybkosci biegu silnika Diesla.Na fig. 1 linia A — B przedstawia za¬ leznosc momentu obrotowego silnika Diesla od liczby jego obrotów w okresie, podczas którego silnik nie jest jeszcze calkowicie obciazony, to znaczy zanim regulator do¬ plywu paliwa dotknie wymienionego wyzej zderzaka. Linia B — E natomiast przed¬ stawia wartosc momentu obrotowego, gdy regulator osiagnal juz tenze zderzak. Na wykresie, przedstawionym na fig. 1, na osi odcietych zaznaczone sa liczby obrotów sil* nika Diesla w ciagu jednostki czasu, przy czym no oznacza ilosc obrotów przy biegu jalowym, a nn oznacza normalna ilosc ob¬ rotów. Linie 1 i 2 okreslaja wielkosc mo¬ mentu odporowego, wywieranego na silnik Diesla przy elektrycznym przenoszeniu na¬ pedu przez generator. Na osi rzednych za¬ znaczone sa poszczególne wartosci momen¬ tu obrotowego silnika Diesla. Podczas bie¬ gu jalowego ilosc obrotów wynosi no; w miare obciazania silnika ilosc obrotów spa¬ da, a regulator doplywu paliwa otwiera sie i dopuszcza do silnika wieksza ilosc pali¬ wa. Jezeli przeto wymieniony wyzej mo¬ ment odporowy jest mniejszy od momentu obrotowego silnika, odpowiadajacego punk¬ towi B, to ilosc obrotów silnika Diesla wyznaczona jest przez punkt przeciecia li¬ nii momentu odporowego z linia A — B, Jezeli np. moment odporowy, wywierany na silnik Diesla przez generator, jest rów¬ ny odleglosci osi odcietych od linii 2, to i- losc obrotów silnika Diesla wynosi nx. Je¬ zeli urzadzenie do elektrycznego przeno¬ szenia napedu nastawione jest na staly mo¬ ment obrotowy, to bedzie ono pracowalo sprawnie tylko pod warunkiem, ze ten mo¬ ment obrotowy bedzie rzeczywiscie staly i mniejszy od najwiekszego momentu obro¬ towego silnika Diesla. Aby jednak móc na¬ lezycie wykorzystac silnik Diesla, jest rze¬ cza pozadana zblizyc ten staly moment ob¬ rotowy mozliwie jak najbardziej do naj¬ wiekszego momentu obrotowego silnika Diesla. W tym przypadku zachodzi jednak niebezpieczenstwo, ze moment obrotowy u- - 3 -rzadzenia do elektrycznego przenoszenia napedu zmieni sie, tak iz przybierze on wartosc wieksza od najwiekszego momen¬ tu obrotowego silnika Diesla, lub tez na odwrót, ze najwiekszy moment obrotu sil¬ nika Diesla ulegnie obnizeniu, np. z powo¬ du przypadkowych zaburzen w zaplonie w jednym lub w kilku cylindrach, lub tez z powodu niedostatecznego doplywu paliwa.W tych dwóch ostatnich przypadkach mo¬ ment obrotowy silnika zmniejsza sie, wsku¬ tek czego powstaje obawa, iz bedzie on mniejszy niz przeciwdzialajacy mu moment odporowy generatora przy elektrycznym przenoszeniu napedu. Jezeli np. ten mo¬ ment odporowy wzrosnie od wartosci, o- kreslonej punktem 2, do wartosci okreslo¬ nej punktem 1 (fig. 1), wskutek czego sta¬ nie sie on wiekszy od najwyzszego momen¬ tu obrotowego silnika Diesla, to pomiedzy momentem obrotowym, dostarczanym przez silnik, a momentem odporowym, przeciwstawianym przez generator przy e- lektrycznym przenoszeniu napedu, nie mo¬ ze ustalic sie równowaga, poniewaz linia 1 i linia E — B sa równolegle, a wiec nie przecinaja sie. Innymi slowy, oznacza to, ze ilosc obrotów silnika musi szybko spa¬ dac, az wreszcie silnik zatrzyma sie.Urzadzenie tego rodzaju nie nadaje sie oczywiscie do uzytku praktycznego, ponie¬ waz jest ono zbyt niepewne w dzialaniu.Wedlug wynalazku mozliwe jest jed¬ nak zastosowac ograniczenie doprowadza¬ nia paliwa do silnika Diesla, jezeli stoso¬ wane jest elektryczne przenoszenie nape¬ du, a mianowicie dzieki temu, ze urzadze¬ nie do elektrycznego przenoszenia nape¬ du posiadac bedzie taka charakterystyke momentu obrotu, iz moment ten zmniejsza sie wraz ze zmniejszajaca sie iloscia obro¬ tów. Wyjasnienie dzialania takiego urza¬ dzenia przedstawione jest w postaci wy¬ kresu na fig. 2. Linia 3 przedstawia na tym wykresie wielkosc momentu odporowego, wywieranego w pewnym okreslonym przy¬ padku przez 'generator na silnik Diesla.Najwiekszy moment obrotowy tego silnika okreslony jest linia E — B; punkt przecie¬ cia linii 3 i E — B oznacza zrównowazenie sie obu momentów obrotu, przy czym ilosc obrotów silnika Diesla wynosi n3. Jezeli moment obrotowy silnika Diesla zmniejszy sie nagle z przytoczonych wyzej powodów i osiagnie wartosc, oznaczona przez linie kreskowana, to zrównowazenie obu wymie¬ nionych wyzej momentów zostanie osia¬ gniete w punkcie 31, przy czym ilosc obro¬ tów silnika spadnie z n3 do n^. Równowa¬ ga ta zostala osiagnieta dzieki opadajacej krzywej 3 momentu obrotowego urzadzenia do elektrycznego przenoszenia napedu. Im bardziej stromo opada linia 3, tym mniej¬ sza jest zmiana ilosci obrotów silnika, po¬ trzebna do wytworzenia nowego stanu rów¬ nowagi. Linia 4 na fig. 2 odpowiada przy¬ padkowi, w którym urzadzenie do elek¬ trycznego przenoszenia napedu posiada in¬ na krzywa, wedlug której zmienia sie mo¬ ment obrotowy, niz to omówiono w pierw¬ szym przypadku. W przypadku, jezeli ta krzywa bedzie linia 4, stan równowagi o- siaga sie, jak to widac z rysunku, przy wyz¬ szej liczbie obrotów silnika Diesla. Taka zmiana urzadzenia do elektrycznego nape¬ du moze byc wywolana np. przez odpowie¬ dnia zmiane wzbudzenia pradnicy tego u- rzadzenia.Wywody powyzsze maja znaczenie tyl¬ ko w przypadku, gdy obciazenie silnika Diesla jest tak wielkie, iz siega ono naj¬ wyzszej wartosci jego momentu obrotowe¬ go. Jezeli tor pojazdu jest zupelnie pozio¬ my, to moment obrotowy urzadzenia do elektrycznego przenoszenia napedu musi byc mniejszy, aby szybkosc pojazdu nie wzrosla zanadto. Takie zmniejszenie tego momentu obrotowego mozna osiagnac za pomoca regulacji czysto elektrycznej. Linie 5 —6 przedstawiaja dwie krzywe, wedlug których zmienia sie moment obrotowy u- rzadzenia do elektrycznego przenoszenia _ 4 —napedu, osiagniete w sposób powyzszy; liczba obrotów silnika odpowiada w obu przypadkach punktom przeciecia z linia A — B.W granicach pomiedzy biegiem jalo¬ wym a najwyzszym obciazeniem silnika Diesla nie jest rzecza konieczna, aby krzy¬ wa momentu obrotowego urzadzenia do c- lektrycznego przenoszenia napedu spadala w miare zmniejszania sie ilosci obrotów; w tym przypadku moze ona posiadac nachy¬ lenie zupelnie dowolne, jakkolwiek inne niz linia A — B. Tak np. wymieniona krzywa moglaby tu miec przebieg niezalezny od i- losci obrotów, to znaczy linie 5, 6 moglyby przebiegac poziomo, najprostszym jest je¬ dnak, aby ta krzywa posiadala takie samo nachylenie jak linia 3. Na fig, 2 nachylenie wybrano tak, aby linie 5 i 6 przecinaly sie z liniami A — B w przyblizeniu pod katem prostym.Wspomniana wyzej zmiana krzywej momentu obrotowego urzadzenia do elek¬ trycznego przenoszenia napedu moze byc oczywiscie spowodowana nie tylko przez swiadoma regulacje tego urzadzenia, ale tez i przez zmiane temperatury w uzwoje¬ niach maszyn elektrycznych. Jezeli np. u- rzadzenie do elektrycznego przenoszenia napedu posiada w stanie chlodnym krzywa momentu obrotowego, odpowiadajaca linii 3, to linia 4 bedzie krzywa momentu obro¬ towego po ogrzaniu. Zmiany ilosci obrotów silnika Diesla, odpowiadajace tym zmia¬ nom, sa bardzo niewielkie nawet przy dosc znacznych wahaniach temperatury uzwoje¬ nia maszyn elektrycznych.Zmienny moment obrotowy urzadzenia do elektrycznego przenoszenia napedu mo¬ zna, jak to juz zaznaczono, osiagnac kilko¬ ma sposobami. Wybór jednego z tych spo¬ sobów nie ma znaczenia dla istoty wyna¬ lazku. Regulacja tego momentu obrotowe¬ go musi tylko byc niezalezna od ruchów regulatora doplywu paliwa i to mianowicie wówczas, gdy regulator doplywu paliwa ze¬ tknal sie juz z zastawka odbojowa. W praktyce wymieniony wyzej zmienny mo¬ ment obrotowy mozna osiagnac w ten spo¬ sób, ze w jeden szereg z uzwojeniem wzbu¬ dzajacym pradnicy wlacza sie silnik regu¬ lujacy, biegnacy jalowo. Silnik ten posiada uzwojenie wzbudzajace, zasilane z osobnej pradnicy, poruszanej silnikiem Diesla; w szeregu z tym uzwojeniem wzbudzajacym lezy bateria akumulatorów lub inne zródlo stalego napiecia. Przeciwdzialajaca sila e- lektromotoryczna, powstajaca w obwodzie wzbudzajacym pradnicy, sluzacej do elek¬ trycznego przenoszenia napedu, pod dzia¬ laniem wspomnianego silnika, jest wówczas bardzo silnie zalezna od ilosci obrotów sil¬ nika Diesla. Wspomniany silnik elektrycz¬ ny jest tez zaopatrzony w uzwojenie wzbu¬ dzajace, przez które przeplywa prad glów- nikowy pradnicy, przy czym oba wzmian¬ kowane powyzej uzwojenia silnika regulu¬ jacego dzialaja w silniku regulujacym w przeciwnych kierunkach. To znane w za¬ sadzie urzadzenie mozna tez oczywiscie za¬ stapic zwyklym regulatorem. Nalezy go tylko wykonac tak, aby byl on wprawdzie zalezny od ilosci obrotów silnika Diesla, a- le jednak niezalezny od ruchów regulatora doplywu paliwa.Jak to juz, zaznaczono wyzej, krzywa momentu obrotowego urzadzenia do elek¬ trycznego przenoszenia energii nie musi koniecznie opadac w granicach pomiedzy wartosciami no a nx. Wystarcza, jezeli ta krzywa zaczyna spadac dopiero wówczas, gdy moment obrotu silnika Diesla osiagnal punkt B. Zmiana tej krzywej, np. prze¬ ksztalcenie jej z linii opadajacej w prosta równolegla do osi odcietych, moze byc np. osiagnieta w ten sposób, ze regulator do¬ plywu paliwa zaopatruje sie w urzadzenie kontaktujace, które po osiagnieciu zderza¬ ka przez regulator wlacza cewke w regu¬ latorze, która powoduje w jakikolwiek badz znany sposób wspomniana wyzej za¬ leznosc regulowania elektrycznego przeno-szenia napedu od ilosci obrotów silnika Diesla. Cewka ta moze byc np. zasilana z osobnej pradnicy tachometrycznej, nape¬ dzanej silnikiem Diesla.Odpowiednie urzadzenie przedstawia tytulem przykladu fig. 3 rysunku, na któ¬ rym cyfra 6 oznacza silnik Diesla, 7 — na¬ pedzana nim pradnice, 8 — zasilane od¬ dzielnie uzwojenie jej magnesnicy, a 9 — uzwojenie szeregowe. Uzwojenie 8 zasila wzbudnica 10, osadzona na wale pradnicy 7 szeregowo z biegnacym swobodnie silni¬ kiem regulacyjnym 11 o dwóch uzwoje¬ niach 12 i 13, z których pierwsze wlaczone jest w obwód glówny pradnicy 7, a uzwo¬ jenie 13 przylaczone jest w szereg przez baterie 14 akumulatorów do wzbudnicy 10.Liczba 15 oznacza silniki napedne, wypo¬ sazone w sposób znany w uzwojenia wzbu¬ dzajace 16. Zaklinowane na wale silnika Diesla 6 kolo zebate 17 napedza regulator odsrodkowy 18, zaopatrzony w przyrzad o- graniczajacy 19, wykonany w przykladzie niniejszym w postaci pierscienia, wiszace¬ go na wahadlach regulatora. Przestawiajac ten pierscien, mozna ograniczac ruch ra¬ mion regulatora odsrodkowego 18, a mia¬ nowicie, gdy przy malejacej liczbie obro¬ tów regulatorów ilosc paliwa, doprowadza¬ na do silnika Diesla 6, wzrasta. Regulator 18 oddzialywa poprzez dzwignie 20 na za¬ wór 21, osadzony w przewodzie 22 po¬ miedzy zbiornikiem 23 paliwa i silni¬ kiem 6.Dzieki zastosowaniu biegnacego swobo¬ dnie silnika 11 w obwodzie wzbudzajacym pradnicy 7, który wyzwala napiecie, prze¬ ciwstawiajace sie pradnicy 10, moc pozo¬ staje na poziomie stalym, a poniewaz u- zwojenie 13 magnesnicy silnika tego przy¬ laczone jest szeregowo przez baterie aku¬ mulatorów do wzbudnicy 10, wzbudzanie pradnicy 7, a zatem i napiecie tejze uza¬ leznione jest w wysokim stopniu od wahan w liczbie obrotów silnika Diesla. PL