RU2081339C1

RU2081339C1 - Centrifugal governor with variable reduced spring stiffness

Info

Publication number: RU2081339C1
Application number: RU94028207A
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Хрящев
Original assignee: Ярославский государственный технический университет
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1997-06-10
Also published as: RU94028207A

Abstract

FIELD: internal combustion engines, in particular, automatic combustion engines, in particular, automatic centrifugal speed governors of Diesel engines. SUBSTANCE: kinematics of the traditional three-speed governor is added with a guide rod fixed in the body, slide with a roller of the power lever installed on the guide rod for movement along it and linked with the control lever through the slide tie-rod, auxiliary spring furnished with a shackle installed for engagement with the roller installed in the body, through the spring of intermediate speed regimes - with the control lever, and through the rod and rod link - with the double-arm lever. The governor is furnished with one more auxiliary lever with a spring and roller installed in parallel with those mentioned above but operating in succession with them. The external speed characteristic is formed without any influence of the two springs engaged in the extension of the maximum speed spring. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к центробежным регуляторам частоты вращения дизелей. The invention relates to internal combustion engines, and more particularly to centrifugal regulators of diesel engine speed.

Известны трехрежимные регуляторы частоты вращения дизелей, содержащие корпус, приводной вал, центробежные грузы, силовой рычаг, муфту, установленную с возможностью взаимодействия с центробежными грузами и силовым рычагом, двуплечий рычаг, шарнирно установленный на силовом рычаге, и как минимум три пружины: пружину, соединяющую силовой и двуплечий рычаги, пружину, обеспечивающую протекание равновесных характеристик на промежуточных скоростных режимах, и пружину, обеспечивающую протекание равновесных характеристик на минимальных скоростных режимах /1 3/. Known three-mode diesel engine speed controllers comprising a housing, a drive shaft, centrifugal loads, a power lever, a clutch mounted to interact with centrifugal loads and a power lever, a two-arm lever pivotally mounted on the power lever, and at least three springs: a spring connecting power and two shoulders levers, a spring that ensures the flow of equilibrium characteristics at intermediate speed modes, and a spring that provides the flow of equilibrium characteristics at minimum speeds stnyh modes / 1 3 /.

Такие регуляторы обоснованно нашли применение на автомобильных дизелях /4/, однако они не вполне соответствуют теоретически необходимым характеристикам топливоподачи /5/. Such regulators have reasonably found application in automotive diesel engines / 4 /, however, they do not quite correspond to the theoretically necessary fuel supply characteristics / 5 /.

Таким образом, задачей изобретения является приближение реальных регуляторных характеристик к теоретически необходимым. Thus, the object of the invention is the approximation of real regulatory characteristics to theoretically necessary.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является центробежный регулятор частоты вращения дизеля, описанный в авторском свидетельстве /1/. Конструкция такого регулятора содержит корпус, приводной вал, центробежные грузы, шарнирно установленные на державке, жестко закрепленной на приводном валу, силовой рычаг, установленный в корпусе и связанный с рейкой топливного насоса и через пружину с корпусом, муфту, установленную с возможностью взаимодействия с центробежными грузами с одной стороны и с силовым рычагом с другой, двуплечий рычаг, шарнирно установленный на силовом рычаге и связанный с ним пружиной максимального скоростного режима, рычаг управления, связанный с двуплечим рычагом пружиной промежуточных скоростных режимов. The closest in technical essence to the claimed invention is a centrifugal diesel speed controller, described in the copyright certificate / 1 /. The design of such a regulator comprises a housing, a drive shaft, centrifugal weights, pivotally mounted on a holder rigidly mounted on the drive shaft, a power lever mounted in the housing and connected to the fuel pump rail and through the spring with the housing, a clutch mounted to interact with centrifugal loads on the one hand and with a power lever on the other, a two-shouldered lever pivotally mounted on the power lever and connected with it by a maximum speed spring, a control lever associated with the two-arm m lever spring intermediate speed modes.

Однако регулятор обладает тем недостатком, что перемещение рычага управления не адекватно изменению нагрузочного режима, т.е. одинаковое перемещение рычага управления на разных участках скоростного и нагрузочного диапазонов приводит к различной величине изменения подачи топлива. Управляемость таким дизелем и соответственно автомобилем, на который он установлен, затруднена. Теоретическое обоснование необходимых характеристик приведено в работах /4, 5/. Косвенно этот недостаток влияет на ухудшение экологических и топливно-экономических характеристик автомобиля. However, the controller has the disadvantage that the movement of the control lever is not adequate to the change in the load mode, i.e. the same movement of the control lever in different parts of the speed and load ranges leads to different values of the change in fuel supply. Controllability of such a diesel engine and, accordingly, the car on which it is installed is difficult. A theoretical justification of the necessary characteristics is given in / 4, 5 /. Indirectly, this drawback affects the deterioration of the environmental and fuel-economic characteristics of the car.

Предлагаемая конструкция отличается от прототипа тем, что регулятор снабжен направляющим стержнем, неподвижно закрепленным в корпусе, ползуном с роликом силового рычага, установленным на направляющем стержне с возможностью перемещения вдоль него и связанным через тягу ползуна с рычагом управления, дополнительной пружиной, оснащенной серьгой, установленной на рычаге управления, первым дополнительным рычагом, установленным с возможностью взаимодействия с первым роликом, установленным в корпусе, через пружину промежуточных скоростных режимов с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом, вторым дополнительным рычагом, установленным с возможностью взаимодействия с вторым роликом, установленным в корпусе, через дополнительную пружину с рычагом управления и через шток и тягу штока с двуплечим рычагом. Это приводит к возможности изменять приведенную жесткость пружин не только в зависимости от перемещения рычага управления, но и в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля. The proposed design differs from the prototype in that the regulator is equipped with a guide rod fixedly mounted in the housing, a slider with a power lever roller mounted on the guide rod with the ability to move along it and connected through the slide of the slide to the control lever, an additional spring equipped with an earring mounted on control lever, the first additional lever installed with the possibility of interaction with the first roller mounted in the housing, through the intermediate speed spring modes with a control lever and through the rod and rod rod with a two-arm lever, a second additional lever installed to interact with a second roller mounted in the housing, through an additional spring with a control lever and through the rod and rod rod with a two-arm lever. This makes it possible to change the reduced spring stiffness not only depending on the movement of the control lever, but also depending on the frequency of rotation of the diesel crankshaft.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема регулятора; на фиг.2 фрагмент кинематической схемы; на фиг.3 статические характеристики регулятора, где обозначено: n частота вращения приводного вала; h координата рейки топливного насоса; ψ координата рычага управления. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of a controller; figure 2 is a fragment of a kinematic diagram; figure 3 static characteristics of the controller, where indicated: n frequency of rotation of the drive shaft; h coordinate of the rail of the fuel pump; ψ coordinate of the control lever.

Регулятор содержит (фиг.1) приводной вал 1 с державкой грузов 2, установленный на подшипниках в корпусе, центробежные грузы 3, шарнирно установленные на державке 2. Муфта 4 установлена с возможностью перемещения вдоль оси приводного вала 1 и с возможностью взаимодействия с центробежными грузами 3 и силовым рычагом 5, на котором шарнирно установлен двуплечий рычаг 6, одним плечом соединенный через пружину 7 максимального скоростного режима (которая конструктивно может быть выполнена двойной, как на фиг.2) и через регулировочный винт 8 с рычагом 5, а другим плечом через тягу 9 штока с штоком 10, соединенным через первый дополнительный рычаг 11 и пружину промежуточных скоростных режимов 12 и через второй дополнительный рычаг 13 и дополнительную пружину 14 с серьгой 15 с рычагом управления 16, поворотно установленным в корпусе. Причем рычаг 11 установлен с возможностью взаимодействия с роликом 17, а рычаг 13 с роликом 18, установленными в корпусе. Силовой рычаг 5 установлен с возможностью взаимодействия с роликом 21 на ползуне 22, установленном на направляющем стержне 23 с возможностью перемещения вдоль него и связанном с рычагом управления 16 тягой 24 ползуна. Причем направляющий стержень 23 жестко укреплен в корпусе, а поворот рычага управления 16 ограничивается регулируемыми упорами 25 и 26. Рейка 20 топливного насоса связана с рычагом 5 тягой 19 рейки. The controller contains (Fig. 1) a drive shaft 1 with a load holder 2 mounted on bearings in the housing, centrifugal weights 3 pivotally mounted on the holder 2. The coupling 4 is mounted to move along the axis of the drive shaft 1 and to interact with centrifugal loads 3 and a power lever 5, on which the two-arm lever 6 is pivotally mounted, connected with one shoulder through a spring 7 of maximum speed mode (which can be structurally double, as in FIG. 2) and through an adjustment screw 8 with lever 5, the other arm 9 through a thrust rod with a piston rod 10 connected via a first additional lever 11 and a spring intermediate speed modes 12 and via a second additional lever 13 and an additional spring 14 with lug 15 with the control lever 16 is pivotally mounted in the housing. Moreover, the lever 11 is installed with the possibility of interaction with the roller 17, and the lever 13 with the roller 18 installed in the housing. The power lever 5 is installed with the possibility of interaction with the roller 21 on the slider 22 mounted on the guide rod 23 with the possibility of movement along it and connected with the control lever 16 of the rod 24 of the slider. Moreover, the guide rod 23 is rigidly fixed in the housing, and the rotation of the control lever 16 is limited by adjustable stops 25 and 26. The rail 20 of the fuel pump is connected to the lever 5 by a rod 19 of the rail.

Регулятор работает следующим образом. The regulator operates as follows.

Допустим, что рычаг управления 16 занимает какое-то промежуточное между минимальным и максимальным положением. При увеличении частоты вращения приводного вала 1 центробежные грузы 3 поворачиваются в стороны и перемещают вдоль оси вала 1 муфты 4, воздействуя на силовой рычаг 5, который поворачивается по часовой стрелке вокруг ролика 21. Двуплечий рычаг 6 поворачивается совместно с рычагом 5 как один рычаг, перемещая вправо шток 10 и поворачивая тем самым рычаг 11 относительно ролика 17 против часовой стрелки и растягивая пружину 12. Рейка 20, связанная с рычагом 5, выдвигается на уменьшение подачи. Формируется участок характеристики "а-б". Форма характеристики "а-б" обусловлена изменением приведенной жесткости пружины от увеличения в начальный момент до последующего уменьшения. Примерно в точке "б" пружина 12 автоматически выключается из работы, так как при дальнейшем движении штока 10 вправо пружина 12 больше не растягивается, а начинает сокращаться. В этот момент при дальнейшем увеличении частоты вращения приводного вала 1 начинает растягиваться дополнительная пружина 14 по такой же схеме, что и пружина 12. Это отражается на степени наклона регуляторной характеристики от пологой до более крутой. Assume that the control lever 16 occupies some intermediate between the minimum and maximum position. With an increase in the rotational speed of the drive shaft 1, centrifugal weights 3 rotate to the sides and move the couplings 4 along the axis of the shaft 1, acting on the power lever 5, which rotates clockwise around the roller 21. The two-arm lever 6 is rotated together with the lever 5 as one lever, moving to the right, the rod 10 and thereby turning the lever 11 relative to the roller 17 counterclockwise and stretching the spring 12. The rail 20, connected with the lever 5, extends to reduce the feed. A section of characteristic "a-b" is formed. The shape of the characteristic “a-b” is due to a change in the reduced spring stiffness from an increase at the initial moment to a subsequent decrease. At about point “b,” the spring 12 is automatically turned off from operation, since as the rod 10 moves further to the right, the spring 12 no longer stretches, but begins to contract. At this moment, with a further increase in the frequency of rotation of the drive shaft 1, an additional spring 14 begins to stretch according to the same pattern as spring 12. This affects the degree of inclination of the regulatory characteristic from gentle to steeper.

При повороте рычага управления 16 изменяется не только предварительное натяжение пружин 12 и 14, но и их приведенная жесткость за счет перемещения ролика 21 вдоль рычага 5, так как рычаг управления 16 через тягу 24 ползуна соединен с ползуном 22, на котором установлен ролик 21 силового рычага. Приближением ролика 21 к оси действия муфты 4 уменьшается плечо действия центробежной силы грузов 3, приведенной к муфте 4 (L), уменьшается и плечо действия силы, возникающей от растяжения пружин 12 и 14 и приложенной к двуплечему рычагу 6 в точке соединения с тягой 9 (L₁), но в значительно меньшей степени, поскольку L₁>L. При увеличении координаты рычага управления 16 приведенная жесткость пружин 12 и 14 становится еще больше и регуляторные характеристики (фиг.3) протекают более полого.When the control lever 16 is rotated, not only the pre-tension of the springs 12 and 14 changes, but also their reduced stiffness due to the movement of the roller 21 along the lever 5, since the control lever 16 is connected through the link 24 of the slider to the slider 22, on which the power lever roller 21 is mounted . By approaching the roller 21 to the axis of action of the coupling 4, the shoulder of the action of the centrifugal force of the loads 3 reduced to the coupling 4 (L) decreases, and the shoulder of the action of the force arising from the tension of the springs 12 and 14 and applied to the two-arm lever 6 at the point of connection with the rod 9 decreases ( L ₁ ), but to a much lesser extent, since L ₁ > L. With increasing coordinate of the control lever 16, the reduced stiffness of the springs 12 and 14 becomes even greater and the regulatory characteristics (FIG. 3) flow more hollow.

При частоте вращения n_н центробежной силы грузов становится достаточно для начала растяжения пружины 7 максимального скоростного режима. Рычаг 5 поворачивается вокруг ролика 21 по часовой стрелке и выдвигает рейку 20 на уменьшение подачи (участок характеристики "в-г"). Если рычаг управления 16 повернут по часовой стрелке до упора в регулируемый упор 26, то формируется внешняя скоростная характеристика "а-к-д". В этом случае усилия центробежных грузов так и не достает, чтобы преодолеть предварительное натяжение пружин 12 и 14. Предварительное натяжение пружин 7 регулируется винтом 8 и не зависит от положения рычага управления. Характеристика "к-д" формируется аналогично характеристике "в-г".When the rotational speed n _{n the} centrifugal force of the cargo becomes enough to start stretching the spring 7 of the maximum speed mode. The lever 5 rotates around the roller 21 in a clockwise direction and advances the rail 20 to reduce the feed (section characteristics "v-g"). If the control lever 16 is turned clockwise until it stops at the adjustable stop 26, then the external speed characteristic "a-c-d" is formed. In this case, the centrifugal load is still not enough to overcome the pre-tension of the springs 12 and 14. The pre-tension of the springs 7 is regulated by screw 8 and does not depend on the position of the control lever. The characteristic "KD" is formed similarly to the characteristic "VG".

Использование изобретения позволит улучшить управляемость дизелем и автомобилем и эксплуатационную топливную экономичность. The use of the invention will improve the controllability of a diesel engine and a car and operational fuel efficiency.

Claims

A centrifugal regulator with variable reduced spring stiffness, comprising a housing, a drive shaft with a load holder, centrifugal loads pivotally mounted on the holder, a power lever, a clutch mounted to interact with centrifugal loads and a power lever, a two-arm lever, pivotally mounted on the power lever, the maximum speed spring connecting the two shoulders and the power levers, the fuel pump rail connected to the power lever by the rod traction, the control lever pivotally mounted in the housing a whisker, an intermediate speed mode spring mounted on a control lever, characterized in that the controller is equipped with a guide rod fixedly mounted in the housing, a slider with a power lever roller mounted on the guide rod with the ability to move along it and connected through the slide of the slide with the control lever, an additional spring equipped with an earring and mounted on the control lever, the first additional lever mounted to interact with the first roller installed in case, through the spring of intermediate speed modes with a control lever and through the rod and rod rod with a two-arm lever, a second additional lever installed to interact with a second roller mounted in the housing, through an additional spring with a control lever and through the rod and rod rod with a two-arm leverage.