Устройство для аварийной защиты двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11985340(22) Заявлено 08.04,81 (21) 3269003/25-06с присоедимемием заявки йо -(23) ПриоритетОпубликовано 30.12 В 2. Бюллетень 1 о 48 ИМ Ка з Е О 1 М 1/24С 05 В 11/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений ноткрытий д53) УДК 621. 436- -545 (088. 8) Дата опубликования описами 30.12,82 Л.А.Богачев, В.П.Гуревич, Б.Н.Новосельский и Б.Г;Сиротий.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к двигателестроению, а именно к устройствам для аварийной защиты двигателя внутреннего сгорания.,5По основному авт.св. 9 901587 известно устройство, содержащее датчик контролируемого параметра, например .давления масла, и датчик работы двигателянапример частоты вращения, 1 О связанные с исполнительным механизмом выключения двигателя, причем в . линии связи датчика контролируемого параметра и исполнительного механизма установлен,. выключатель с управляющим звеном, подключенным к датчику работы двигателя и датчику контролируемого параметра. Управляющее звено . . подключено к датчику работы двигателя посредством основного элемента задержки. Выключатель с управляющим звеном может быть выполнен в виде электромагнитного реле.Кроме того, устройство снабжено механизмами управления значением контролируемого параметра и включением 25 двигателя и дополнительным элементом задержки причем механизм управления значением контролируемого параметра подключен к датчику Контролируемого параметра через дополнительный эле- ЗО мент задержки, а механизм управления включением двигателя через дополнительный элемент задержки связан с датчиком работы двигателя ,1).В известном устройстве длительная предпусковая подача рабочего тела, например масла в двигатель без обеспечения условий для его ввода из двигателя может вызвать переполнение системы смазки (особенно для двигателей внутреннего сгорания с сухим картером) и проникновение масла в камеры сжатия цилиндров, что при последующей раскрутке двигателя механизмом управления включением двигателя может привести к возникновению гидро- удара и выходу двигателя иэ строя. Кроме того, наилучиие.условия смазки деталей движения двигателя и его подготовки в предпусковой период могут быть обеспечены лишьпри создании замкнутого контура циркуляции масла через двигатель, Однако циркуляция холодного масла через двигатель может обеспечить приемлемые условия линь в главной магистрали системы смазки. учитывая динамику изменения давления масла с учетом его температурно-вяз ;костных характеристик можно с достаточной степенью уверенности утверж 985340дать, что проникновение холодного масла в параллельные главной магистрали каналы системы, обладающие значительным гидравлическим сопротивлением будет недостаточным, а разрешение на включение (запуск) двигателя 5 по сигналу датчика давления масла в 1характерной точке системы смазки, т.е, в ее главной магистрали, осу" ществляемое по алгоритму функционирования известного устройства, может 10 привести к запуску двигателя при наличии сухого и полусухого трения в деталях движения приводных агрегатов, что послужит причиной их повышенного износа и последующего выхода из строя.5Кроме того, запуск непрогретого двигателя,прокачанного холодным маслом, вызовет увеличение продолжительности стабилизации режимных параметров двигателя и его достаточно продолжительную работу при невключенной защите в тяжелых условиях холодного запуска.Таким образсгм, для ускорения стабилизации,режимных параметров двигателя, уменьшения времени его работы без защиты и повышения надежности, необходимо создать условия для качественной смазки всех деталей движения двигателя и его прогрева.Цель изобретения - повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве механизм управления значением контролируемого параметра выполнен в виде по меньшей 35 мере двух последовательно соединенных исполнительных устройств,и снабжен блоком регулирования параметра состояния двигателя, включенным в линию соединения исполнительных устройств. 40Блок регулирования параметра состояния двигателя выполнен в виде источника рабочего тела, снабженного последовательно соединенными измерителем параметра состояния, управляю щим логическим устройством и органом изменения параметра состояния. ном, выполненный в виде электромагнитного реле 5.Управляющее звено (обмотка элект- ромагнитного реле 5) подключено к замыкаюцим контактам датчика 4 аварийного давления. Выключатель (первые замыкающие контакты реле 5) соединен с одной стороны с размыкающими контактами датчика 4 аварийного давле- ния, а с другой - с исполнительным механизмом 1 выключения двигателя.Вторые замыкающие контакты реле 5 соединены с одной стороны с обмоткой реле 5 через развязывающий полупроводниковый диод 6, а с другой - с последовательно соединенными замыкающими контактами датчика 7 раббты двигателя, например частоты врацения, и элемента 8 задержки. Цепь запуска элемента 8 задержки связана с замыкающими контактами датчика 7 частоты вращения.Параллельно выключателю (первым замыкающим контактом реле 5) подключены контакты тумблера 9 ручного включения. Сигнальная лампа 10 "Защита включена" через развязывающий полупроводниковый диод 11 и через вторую пару замыкающих контактов реле 5 соединена с последовательно соединенными контактами элемента 8 задержки и датчика 7 работы двигателя и через ограничительный резистор 12 и развязывающий диод 13 - с замыкающими контактами датчика 4 аварийного давления.Размыкающие контакты датчика 4 аварийного давления через первые замыкающие контакты реле 5 и полупроводниковый диод 14 подключены к расшифровывающему сигнализатору 15 "Падение давления масса" и обмотке электромагнитного реле 16.Замыкаюцие контакты реле 16 соединены с одной стороны с сигнализатором 15 и с обмоткой реле 16 и с другой - с размыкающими контактами кнопки 17 разблокировки аварийного сигнала.Механизм 18 управления значением контролируемого параметра гидравлически связан с системой смазки двигателя и с датчиком 4 аварийного давления и электрически - с датчиком 7 работы двигателя и датчиком 4 аварийного давления посредством дополнительного элемента 19 задержки по цепи: размыкающий контакт датчика 7 частоты вращения - замыкаюций кон- такт электромагнитного реле 20,обмотка которого подключена к команд-. ному органу 21 включения двигателя,- размыкающий контакт дополнительного элемента 19 задержки, цепь запуска которого подключена к последовательно соединенным размыкающему контакту реле 20 и замыкающему контактудатчика 7 работы двигателя через Исполнительные устройства механизма управления значением контроли- руемого параметра выполнены в видеавтономных насосных агрегатов циркуляции рабочего тела через двигатель,На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство состоит из исполнительного механизма 1 выключения двигателя 2, кинематически связанного с рейкой топливного насоса 3 и обеспечивающего прекращение подачи топлива в двигатель по сигналу датчика 4 конт ролируемого параметра аварийного давления в системе смазки). В линии связи датчика 4 и исполнительного механизма 1 выключения двигателя уста. новлен выключатель с управляющим звв 65третьи размыкающие контакты реле 5(срабатывающего по сигналу датчика4 аварийного давления).Механизм 22 управления включениемдвигателя, например, агрегат раскрутки двигателя, кинематически или 5пневматически связан с пусковой системой двигателя 2 и электрически сдатчиком 7 работы двигателя и датчиком 4 аварийного давления масла посредствомдополнительного элемента 1 О19 задержки по цепи: размыкающий контакт датчика 7 частоты вращения - замыкающий контакт реле 20 - размыкающий контакт дополнительного элемента19 задержки - четвертый замыкающийконтакт реле 5, Третий и четвертыйконтакты реле 5 служат для размножения сигналов датчика 4 аварийногодавления.Замыкающие контакты дополнительно.го элемента 19 задержки подключены красшифровывающему сигнализатору 15"Падение давления масла" и обмоткеэлектромагнитного реле 16,Обмотка реле 20 связана со своимразмыкающим контактом через последовательно соединенные размыкающие кон,такты дополнительного элемента 19 задержки и развязывающий полупроводниковый диод 23,30Механизм 18 управления значением контролируемого параметра выполнен в виде последовательно соединенных исполнительных устройств (автономных насосных агрегатов) 24 и 25 и снабжен 35 блоком 26 регулирования функционально связанного с контролируемым (давлением масла) параметра состояния рабочего тела двигателя (температуры масла), Влок 26 регулирования параметра сос тояния представляет собой источник 27 рабочего тела (цистерну циркуляционного масла), снабженный последовательно соединенными измерителем 28 параметра состояния (температуры мас ла), управляющим логическим устройством 29 и органом 30 измерения параметра состояния (нагревателем).Автономный насосный агрегат 24 подачи масла в двигатель связан гидравлически своими всасывающей и напорной магистралями соответственно с цистерной циркуляционного масла 27 и с системой смазки двигателя 2 и датчиком 4 аварийного давления масла.Автономный насосный агрегат 25 откачки масла из двигателя связан гидравлически своими всасывающей и напорной магистралями соответственно с системой смазки двигателя 2 и с цистерной циркуляционного масла 27. 60Электрически оба агрегата 24 и 25 запараллелены и связаны с датчиком 7 работы двигателя и датчиком 4 аварийного давления посредством дополнительного элемента 19 задержки по цепи: 65 размыкающий контакт датчика 7 частоты вращения - замыкающий контакт реле 20 - размыкающий контакт дополнительного элемента 19 задержки, цепьзапуска которого связана с датчиком4 аварийного давления,Устройство работает следуюцим образом.При наличии в цистерне 27 холодного масла, температура которого ниже величины разрешения запуска двигателя, сигнал от измерителя 28 температуры масла поступает в управляю-,)щее логическое устройство 29, котороевключает нагреватель 30, Иасло в цистерне начинает прогреваться, При достижении маслом в цистерне 27 температуры, величина которой разрешает запуск и быстрый прием двигателем нагрузки, сигнал от измерителя 28 температуры поступает в управляющее логическое устройство 29 и отключаетнагреватель 30.При последующем остывании маслав цистерне 27 процесс повторяется.Таким образом, блок 26 обеспечивает(в простейшем случае двухпозиционное)регулирование температуры масла и еенахождение в пределах величин, разрешающих запуск двигателя в любой момент по желанию оператора.Величины температур, при которыхпроизводится включение и отключениенагревателя 30, являются заданнымии обычно определяются заводами-изготовителями двигателей.При воздействии оператора на командный орган 21 включения двигателясрабатывает электромагнитное реле 20,становится на самоблокировку по цепи: размыкающий контакт датчика 7частоты вращения - замыкающий контактреле 20 - размыкающий контакт дополнительного элемента 19 задержкидиод 25 - обмотка реле 20, и включает механизм 18 управления значениемконтролируемого параметра. При этомвключаются насосные агрегаты 24 и 25и обеспечивают циркуляцию подогретого масла через двигатель 2.Контроль за циркуляцией масла через двигатель обесПечивается датчиком 4 аварийного давления масла и дополнительным элементом 19 задержки,сигнал на запуск которого поступаетчерез третий размыкающий контакт реле 5.При создании насосными агрегатами24 и 25 в системе смазки двигателя2 давления, величина которого превы"шает аварийное давление масла, датчик4 замыкает свои завлекающие контактыи включает электромагнитное реле 5,разрывающее цепь запуска дополнительного элемента 19 задержки и подготавливая цепь включения двигателя вработу и цепь включения защиты двигателя. При этом через диод 13 и огра"ничительный резистор 12 загораетсяс пониженной якростью лампа 10, свидетельствующая о создании необходимого давления в системе смазки,После срабатывания реле 5 черезего четвертый замыкающий контакт создается цепь включения механизма 22раскрутки двигателя,После осуществления запуска двигателя срабатывает датчик 7 частотывращения, размыкает свои размыкающие 10контакты, обеспечивая отключение реле 20, насосных. агрегатов 24 и 25 имеханизма 22 раскрутки двигателя, изамыкает свои замыкающие контакты,обеспечивая подачу сигнала на запуск 15элемента 8 задержки, служащего дляконтроля времени стабилизации скоростного режима двигателя. Через время, определяемое уставкой элемента8 задержки, последнее замыкает своизамыкающие контакты, обеспечивая постановку электромагнитного реле 5 насамоблокиройку через его вторые замыкающие контакты.Элемент 8 задержки срабатываеттолько при постоянной подаче сигналана его запускающий вход, осуществляяблокировку включения защиты до Фактического запуска двигателя и исключаяложные срабатывания устройства из-заколебаний давления в системе смазкипри работе непрогретого двигателяна холостом ходу.При колебаниях частоты вращениядвигателя и связанных с ними колебаниях давления масла вблизи его аварий ного значения электромагнитное реле5 будет периодически включаться и отключаться по сигналам датчика 4 аварийного давления, обеспечивая блокировку прохождения аварийного сигнала 40на исполнительный механизм 1.После стабилизации скоростного режима работы двигателя и постановкиреле 5 на самоблокировку через кон-такты датчика 7 работы двигателя и, 45элемент 8 задержки лампа 10 подключается на полное напряжение питания,сигнализируя об окончании процессавключения защиты и о нормальном Функционировании всех элементов устройства.При падении давления в системесмазки датчик 4 аварийного давлениязамыкает свои размыкающие контакты ичерез замыкающие контакты электромагнитное реле 5 подает сигнал на исполнительный механизм 1, обеспечиваяпрекращение подачи топлива в двигатель. Параллельно с подачей сигналааварийного снижения давления масла наисполнительный механизм 1. Этот сигнал поступает на обмотку электромагнитного реле 16. Реле 16 срабатываети становится на самоблокировку.черезразмыкающие контакты кнопки 17 разблокировки аварийного сигнала, обес- И печивая запоминание и расшиФровкупричины аварийной остановки двигателя с помощью сигнализатора 15, включаемого замыкающими контактами ре-,ле 16.При срабатывании исполнительногомеханизма 1 и выключении подачи топлива двигатель начинает останавливать-,ся и после снижения частоты вращениядвигателя ниже уставки датчика 7 работы двигателя замыкающие контакты:последнего размыкаются, снимая реле5 с самоблокировки. Цепь включенияисполнйтельного механизма 1 разрывается. Электромагнитное реле 16 остается на самоблокировке и сигнализатор 15 продолжает гореть до тех пор,пока оператор не снимет реле 16 ссамоблокировки нажатием кнопки 17разблокировки аварийного сигналапосле выяснения причины аварийнойостановки двигателя.Для принудительного ручного включения защиты двигателя после его запуска в устройстве предусмотрен тумблер 9 ручного включения защиты. Сигналом о выходе из строя отдельныхэлементов устройства, например, датчика 7 работы двигателя, элемента 8задержки или электромагнитного реле5, является горение лампы 10 с непол-,ным накалом (через ограничительныйрезистор 12) после запуска двигателяи стабилизации скоростного режимаего работы.При падении давления масла и включенном тумблере 9 исполнительный механизм 1 срабатывает и обеспечиваетостановку двигателя, но автоматического отключения механизма 1 не происходит. После остановки двигателя оператор должен отключить его вручную.В случае ненормального (предаварийного) состояния двигателя 2 илиего системы смазки, в последней, приработе насосных агрегатов 24 и 25 небудет создаваться необходимое давление масла, разрешающее раскрутку двигателя и включающее его защиту.При этом сигнал от размыкающихконтактов датчика 7 работы двигателячерез последовательно соединенныезамыкающий контакт реле 20 и разьвкающий третий контакт реле 5 поступает на вход запуска дополнительногоэлемента 19. задержки,Если за время, определяемое уставкой этого элемента задержки, давление в системе смазки двигателя непревысит величины аварийного давления, датчик 4 аварийного давленияне переключит свои контакты (т,е. реле 5 не сработает и не разомкнетсвой третий контакт), дополнительныйэлемент 19 задержки работает, своимивыходными размыкающими контактамиснимет с самоблокировки реле 20, асвоими выходными замыкающими контактами подаст сигнал на сигналнэатор15 "Падение давления масла" и на обмотку реле 16. Одновременно черезраэмыкающие контакты дополнительногоэлемента 19 задержки снимается сигналс насосных агрегатов 24 и 25, которые отключаются и .прекращают циркуляцию подогретого масла через двигатель,. По сравнению с известным устройст:вом для аварийной защиты двигателя внутреннего сгорания предлагаемое устройство обеспечивает защиту двигателя от переполнения его системы смазки при предпусковой циркуляции масла через двигатель и .связанной с этим опасности возникновения гидро-, удара при последующей раскрутке дви-., ,гателя, кроме того, предлагаемое устройство улучшает условия смазки деталей движения двигателя за счет создания замкнутого контура циркуляции в предпусковой период. При этом Улучшается тепловая подготовка двигателя в предпусковой период за счет его прокачки подогретым маслом. Устройство обеспечивает улучшение условий работы узлов и механизмом двигателя в процессе пуска, ускорение процесса стабилизации режимных параметров двигателя непосредственно после его запуска, сокращение времени работы двигателя при невключенной защите. формула изобретения1. Устройство для аварийной защиты двигателя внутреннего сгорания поавт.св. Р 901587, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше 5 ния надежности, механизм управлениязначением контролируемого параметравыполнен в виде по меньшей мере двухпоследовательно соединенных исполнительных устройств и снабжен блокомщ регулирования параметра состояниядвигателя, включенным в линию соединения исполнительных устройств.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок регулирования параметра состояния двигателя выполнен в виде источника рабочего зЬла, снабженного последователь;но соединенными измерителем парамет ра состояния, управляющим логическимэлементом и органом изменения параметра состояния,3. Устройство по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что исполнительные устройства механизма управления значением контролируемого параметра выполнены в виде автономныхнасосных агрегатов циркуляции рабочего тела. через двигатель.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЖ 1. Авторское свидетельство СССР9 901587, кл. Г 01 И 1/24, 6 05 В 11/16,1980,Составитель В.Ищенкода Техред Л.Пекарь Корректор Г,Огар Редактор Заказ 1 илиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 29/47 Тираж 539 ВНИИПИ Государственногно делам изобретений 113935, Москва, Ж,Подписномитета СССРткрытийушская наб., д.4