Исполнительное устройство привода органа управления подачей топлива для испытательного стенда двигателей внутреннего сгорания

(51)5 601 М 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ С 1(21) 4866691/06 чик-реле 6 силы с двумя выходами, чувстви- (22) 12,07.90тельный элемент которого включен к состав (46) 15.08,92. Бюл. ФФ ЗО соединительного звена 5, сочленяющего ор- (71) Научно-технический центр "Эликс"ган 7 управления подачей топлива 7 ДВС 8 (72) Л.З.Батхан, А.В.Рожанский, Н.М,Ре- с выходом сервопривода 4, При достижении.хтман и В.А.Канарш;,: органом 7 подачи топлива одного из двух (56) Двигатели внутреннего сгорания; Об- конструкционных упоров ДВС 8 чувствизорная информация ЦНИИтяжмаш. Вып. 4- тельный элемент датчика-реле 6 силы восп- . 79-31, 1979,.с.22-24. ринимает возникающее усилие и на одном . 54) ИСПОЛНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРИ" из его выходов формируется сигнал, запира- ВОДА ОРГАНА УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙющий соответствующий ключ 2 или 3, кото- ТОПЛИВАДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕЙДАрый блокирует сервопривод 4, исключая ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ . возможность его движения в направлении (57) Изобретение относится к машинострое-данного конструкционного упора ДВС 8. 3 нию. Устройство содержит ключи 2 и 3, дат- з.п. ф-лы, 5 ил,ЪФИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в системах автоматики для управления органом подачи топлива двигателя внутреннего сгорания (ДВС), например, на обкаточно-испытательном стенде,Известно автоматическое устройство для обкатки и испытания ДВС, содержащее сочлененный с органом подачи топлива поворотный якорь, нагруженный спиральной возвратной пружиной, создающей момент в направлении выключения подачи топлива, а также датчик положения выходного вала.Недостатком этого устройства является значительный ток управления и, следовательно, высокое Энергопотребление(ток порядка 4-12 А, потребляемая мощность 65-6000 Вт), причем электроэнергия расходуется даже в статическом режиме.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее блок управления, электродвигатель, винтовой ме. ханизм с ,маточной гайкой, датчик положения и вилку, соединенную со штоком; сочлененным с органом подачи топлива ДВС.Однако перед началом обкатки (испытания) ДВС необходимо производить настройкуку устройства применительно к каждому конкретному ДВС, Это вызвано тем, что ДВС отличаются друг от друга величиной ,хода органа подачи топлива. Указанное отличие может быть обусловлено как конструкцией ДВС, так и различием в регулировках топливной аппаратуры ДВС одной марки, При настройке устройства необходимо установить взаимно однозначное соответствие между положениями штока. и положениями органа подачи топлива на конструкционных, упорах, соответствующими максимальной подаче топлива и минимальной (глушению ДВС), с тем, чтобы при работе устройства в автоматическом режиме обеспечить возможность перемещения органа подачи топлива во всем диапазоне между конструкционными упорами, Информация о положениях штока, соответствующих положениям органа подачи топлива на конструкционных упорах, необходима также для того, чтобы задавать ограничения на допустимые перемещения штока для защиты ДВС и устройства от поломок, которые могут произойти при попытке перемещения органа подачи топлива за пределы конструкционных упоров. Необходимость настройки устройства перед началом обкатки (испытания) каждого конкретного ДВС тре. бует определенных затрат времени и труда на эту настройку, что снижает производи тельность обкаточно-испытательных стендов. Этот недостаток особенно существенен в условиях массового производства (ремонта) ДВС при их стендовой обкатке и приемо-сдаточных испытаниях, В то же время при управлении органом подачи топлива для обеспечения требуемого скоростного режима ДВС на стенде нет необходимости знать промежуточное положение10 (как абсолютное, так и относительное) ор 15 20 25 30405055 гана подачи топлива. Для этого требуется знать лишь знак рассогласования; если скорость меньше заданной, то орган подачи следует переместить в сторону увеличения подачи топлива, а если больше, то - в сторону уменьшения.Цель изобретения - повышение производительности обкаточно-испытательного стенда путем устранения необходимости настройки устройства перед обкаткой (испытанием) каждого конкретного ДВ С.Цель достигается тем, что устройство,содержащее блок управления, реверсивный электродвигатель с редуктором и соединительное звено, дополнительно содержит первый и второй ключи и датчик-реле силы с двумя выходами, Чувствительный элемент датчика-реле силы включен в состав соединительного звена и располагается в любом месте цепи передачи усилия между выходным элементом редуктора и органом подачи топлива. Выходы датчика-реле силы соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей, Информационные входы ключей соединенысоответственно с первым и вторым выходами блока управления, а выходы служат цепями питания соответственно прямого иобратного хода электродвигателя. Конструкция устройства обеспечивает остановкуэлектродвигателя при выходе органа подачи топлива на любой из конструкционных упоров ДВС независимо от сигналов блока управления и величины хода органа подачи топлива, Это исключает необходимость настройки устройства на каждый конкретный ДВС.На фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг,2 - конструкция датчика-реле силы (1-й вариант); на фиг.3 -вид А на фиг.2; на фиг,4 - вид Б на фиг,2; на фиг;5 - конструкция датчика-реле силы (2-й вариант).Устройство содержит блок 1 управления, первый 2 и второй 3 ключи, реверсивный электродвигатель с редуктором 4, соединительное звено 5, датчик-реле 6 силы, Информационные входы ключей 2 и 3 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 1 управления, а их выходы служат цепями питания соответственно прямого и обратного хода реверсивного электродвигателя с редуктором 4, который сочленен с органом 7 управления подачи топлива ДВС 8 посредством соединительного звена 5, Выходы датчика-реле 6 силы соединены с управляющими входами соответственно первого ключа 2 и второго ключа 3,Датчик-реле 6 силы (1-й вариант) содержит тяговые элементы 9 и 10, пружину 11, являющуюся чувствительным элементом датчика-реле силы 6. выступы 12 и 13, конечные выключатели 14 и 15. Конечные выключатели 14 и 15 закреплены на держателе 16, который расположен на тяговом элементе 10. Тяговый элемент 9 установлен на выходном валу 17 редуктора 4 и, зафиксирован шпонкой 18. Выступы 12 и 13 расположены на тяговом элементе 9. На цилиндрической наружной поверхности ступицы тягового элемента 9 шарнирно расположен тяговый элемент 10, который зафиксирован от осевого смещения с одной стороны буртиком ступицы, а с другой стороны стопорным кольцом 19. Пружина 11 помещена в гнездо, образованное пазами 20 и 21 тяговых элементов 9 и 10 соответственно и направляющими 22 и 23, расположенными на тяговых элементах 9 и 10 соответственно. Соединительное звено 5 представляет собой жесткую тягу, шарнирно закрепленную нв тяговом элементе 10 пальцем 24.Датчик-реле 6 силы (2-й вариант) содержит тяговые элементы 25 и 26, муфту 27, зафиксированную на тяговом элемент 26 с помощью шплинта 28, пружину 29. Тяговые элементы 25 и 26 выполнены иэ труб с вырезами в виде желобов, которые имеют пврегородки 30, 31 и 32, 33 соответственно. . Тяговые элементы 25 и 26 имеют отверстия 34 и 35 соответственно для закрепления в соединительном звене цепи передачи усилия между выходом редуктора 4 и органом управления подачей топлива ДВС 8. Тяговый элемент 25 имеет выступ 36, а тяговый элемент 26 снабжен держателем 37, на котором закреплены конечные выключатели 38, 39. Пружина 29 помещена в гнездо, образованное. желобами и перегородками 30, 31, 32, 33 тяговых элементов 25 и 26, причем внутренние поверхности желобов являются направляющими пружины 29, а перегородки 30, 31, 32, 33 - ее упорами,Устройство работает следующим образом,При нахождении органа управления подачей топлива между конструкционными. упорами ДВС 8 (ни на одном из них) на. обоих выходах датчика-реле 6 силы присут выхода и формирует два сигнала, соответствующих превышению знакопеременной силой по абсолютной величине заданных пороговых значений, Эти сигналы несут ин 15 формацию о нахождении органа 7 на то 20 30 35 45 50 5 10 ствуют сигналы логических "0", ключи 2 и 3 замкнуты, обеспечивая коммутацию цепей (прямого или обратного хода) реверсивного электродвигателя с редуктором 4 в зависимости от сигналов на выходе блока 1 управления и соответствующие перемещения выходного элемента реверсивного электродвигателя с редуктором 4, соединительного звена 5 и органа управления подачей топлива ДВС 8. Датчик-реле 6 силы имеет два или другом конструкционном упоре ДВС 8 При выходе оогана 7 управления подачей топлива на один из конструкционных упоров ДВС 8 возрастает передающееся через соединительное звено 5 усилие, которое воспринимает чувствительный элемент датчика-реле 6 силы. На одном из его выходов (в зависимости от того, на каком из конструкционных упоров ДВС 8 находится орган 7) появляется сигнал логической "1", который подается на управляющий вход соответствующего ключа (2 или 3) и запирает его. В результате электродвигатель 4 останавливается и исключается его дальнейшее движение, перемещающее орган управления подачей топлива в направлении конструкционного упора ДВС 8, на котором он находится. Поскольку другой ключ остается открытым, движение электродвигателя в обратном направлении возможно присоответствующем сигнале от блока 1 управления, Датчик-реле 6 силы (1-й вариант) работает следующим образом. При достижении органом управления подачей топлива ДВС 8 одного из конструкционных упоров (соответствует положению 1 или 1 соединительного звена 5 на фиг,2) возрастает передающееся через соединительное звено 5 усилие, которое сжимает пружину 11. Это происходит вследствие того, что движение тягового элемента 10 прекращается, а тяговый элемент 9 продолжает двигаться в том же направлении, При этом происходит перемещение тягового элемента 9 относительно тягового элемента 10 и один из выступов 12 или 13 нажимает на кнопку одного из конечных выключателей 14 или 15. Конечный выключатель 14 или 15 срабатывает. В результате на соответствующем выходе датчика-реле силы 6 появляется сигнал логической "1", который подается соответственно на управляющий вход первогоключа 2 или второгоключа 3.Датчик-реле силы 6 (2-й вариант) работает аналогично. Примем, что тяговый эле10 15 20 30 40 45 50 мент 25 соединен с органом 7 управления подачей топлива, а тяговый элемент 26 - с выходом редукторв 4 (хотя датчик-реле 6 силы по варианту 2 можетработать и при обратном присоединении), При достижении органом 7 одного из конструкционных упоров возраствет передающееся через соединительное звено 5 усилие, которое сжимает пружину 29. Это и роисходит вследствие того, что тяговый элемент 25 останавливается, в тяговый элемент 26 продолжвет двигаться в прежнем направлении. При этом происходит перемещение тягового элемента 26 относительно тягового элемента 25 и выступ 36 нажимает на кнопку одного из конечных выключателей 36 или 39 Конечный выключатель срабатывает. 8 результате на соответствующем выходе датчика-реле 6 силы появляется сигнал логической "1",Усилие предварительного сжатию и жесткость пружины 11 (1-й вариант) и пружины 29 (2-й вариант) определяются внутренним сопротивлением перемещения органа 7 управления.подачей топлива.Таким образом, предложенное устрой. ство исключает необходимость его настройки нв каждый конкретный ДВС в зависимости от конструктивных и технологических особенностей его органа подачи топлива, что сокращает время подготовительных операций для обкатки и испытаний ДВС и повышает производительность стендового оборудования,Кроме того, повышается нэдежность устройства ввиду избежания поломок исполнительного механизма или конструкционных упоров ДВС путем блокировки Работы реверсивного электродвигатели в крайних положениях органа подачи топливе,формула изобретение 1. Исполнительное устройство привода органа управления подачей топлива для испытательного стенда двигателей внутреннего сгоранию. содержащее реверсивный электродвигатель с редуктором, выходной элемент которого сочленен с органом упРавления подачей топлива посрадством соединительного звена, и блок.управления с раумя выходами, связанными с цепями пря.мого и обратного ходэ реверсивного электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения производительности испытательного стенда, оно дополнительно содержит первый и второй ключи, каждый иэ которых выполнен с одним информационным и одним управляющим входом, датчик-реле силы с двумя выходами, установленный в кинематической цепи между выходом редуктора и органом управления подачей топлива, причем и второй выходы блока управления соединены с информациониыми входами соответственнопервого и второго ключей, выход первого ключа подключен к цепи прямого хода электродвигателе, выход второго ключа подключен к цепи обратного хода электродвигателя, а управляющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к первому и второму выходам датчика-реле силы.2. Устройство по п.1, о т а и ч а ю щ е ес я тем, то датчик-реле силы выполнен в виде двух тяговых элементов. связанных между собой пружиной и уствновленных с возможностью перемещения друг относительно друга, ось пружины ориентирована в направлении возможного перемещения тяговых элеме.ртов, каждый из последних снабжен выступом, относительно которого с зазором в нвправлении перемещения каждого тягового элемента установлен один микровыключатель, причем выход каждого из микровыключателей совмещен с одним из выходов датчика-реле, первый тяговый элемент служит для соединения с выходом редуктора, а второй тяговый элемент предназначен для соединения с оргэном управление подачей топлива.3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что тяговые элементы датчика-реле силы уствновлены иа общей оси поворота, при этом один из них жестко закреплен на выходном ввлу редуктора, второй - шарнирно и связан с органом подачи топлива, а пружина помещена в гнездо, образовэнное пазами в тяговых элементах и расположвнными нв них направляющими, причем параллельные оси пружины стороны гнезда являются нвправляющими пружины, а перпендикулярные - упорами.4. Устройство по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ ее с я тем, что тяговые элементы связанымежду собой телескопически, в пружина помещенв в гнезде между ними с перпендикулярными ее оси упорами,Произво ен Заказ 2884 ВНИИПИ Го Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113038, Москва, Ж,Рауаская наб., 4/5 дательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101