專利名稱：內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)新型控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的控制系統(tǒng)，特別是V1003型內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)的新型控制系統(tǒng)。
V1003型內(nèi)燃機(jī)車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為12KVD21A-2型四沖程、預(yù)燃室式燃燒室，廢氣渦輪增壓，并采用空氣中間冷卻的高速大功率柴油機(jī)，氣缸為V型排列著一套繁雜的柴油轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，其裝置包括調(diào)速電機(jī)、渦輪渦桿機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器及若干個(gè)其他電器元件。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障頻繁，經(jīng)常影響機(jī)車的運(yùn)行和運(yùn)輸生產(chǎn)，其故障特點(diǎn)是隨機(jī)性強(qiáng)，不易預(yù)防，發(fā)生故障后的修理難度大，零備件昂貴。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，此控制系統(tǒng)的故障率約占該型機(jī)車所發(fā)生故障的28%左右。其故障大致有以下幾類1、由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器錯(cuò)位使銅條a、b點(diǎn)錯(cuò)位造成柴油機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng);
2、渦輪渦桿系統(tǒng)非正常損壞造成調(diào)整系統(tǒng)失靈，柴油機(jī)失控;
3、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器鼓輪上的銅條錯(cuò)位造成調(diào)速不穩(wěn)或不調(diào)整;
4、接觸器305/9(305/10)接觸不好造成調(diào)速鼓輪錯(cuò)位，使柴油機(jī)失控;
5、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器卡于端位，刀閘合上后調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不止，柴油機(jī)啟動(dòng)后瞬時(shí)轉(zhuǎn)速很高，易引起飛車。
6、控制電路密布于500℃以上的高溫輻射區(qū)，使電線、電器元件老化損壞，且易引起火災(zāi)。
本發(fā)明的目的提供一種新型控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)控制方式簡單，作用平穩(wěn)，可靠性高，故障率低。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是用風(fēng)動(dòng)操縱風(fēng)缸式控制系統(tǒng)來代替步進(jìn)電渦輪渦桿傳動(dòng)方式控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是設(shè)置操縱風(fēng)缸阻尼裝置使操縱風(fēng)缸推桿運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、供油量均勻，柴油機(jī)工作不粗暴。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是重新設(shè)計(jì)一套控制電路，以完成使四個(gè)調(diào)速電控制閥構(gòu)成六個(gè)檔位的作用組合。
本發(fā)明的最后一個(gè)目的是提供一套保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)終端換向保護(hù)、油溫、水溫極限保護(hù)和強(qiáng)制回零保護(hù)。
按照本發(fā)明，采用風(fēng)動(dòng)風(fēng)缸式柴油機(jī)控制系統(tǒng)，裝于柴油機(jī)輸出端。由特殊風(fēng)缸取風(fēng)源進(jìn)行控制，通過風(fēng)缸控制調(diào)速器拉桿。當(dāng)手輪處于高位時(shí)，操縱風(fēng)缸行程就大，柴油機(jī)供油量也大，功率也大。反之，當(dāng)手輪處于低位時(shí)，操縱風(fēng)缸行程就小，柴油機(jī)供油量也小、功率也低。
按照本發(fā)明，操縱風(fēng)缸由四個(gè)控制閥和一個(gè)停車閥所組成，通過壓縮空氣分別作用于某幾個(gè)控制閥上，構(gòu)成風(fēng)缸六個(gè)不同位置，即柴油機(jī)六個(gè)不同轉(zhuǎn)速。
按照本發(fā)明，為使操縱風(fēng)缸推桿運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，供油量均勻，柴油機(jī)工作不粗暴，設(shè)置了操縱風(fēng)缸阻尼裝置。
按照本發(fā)明，用一套新的控制電路來完成使四個(gè)調(diào)整電控閥構(gòu)成六個(gè)檔位的作用組合。此控制電路利用二極管的單向?qū)щ娦裕刂扑膫€(gè)電控閥交替動(dòng)作，以達(dá)到司機(jī)控制器手柄每上升一位，操縱風(fēng)缸行程為一個(gè)規(guī)定值(例如3mm)的目的。
按照本發(fā)明，為了保護(hù)二極管不被擊穿，設(shè)置了一套阻容保護(hù)電路對電控閥的暫態(tài)過程起到了緩沖作用，從而對晶體管元件起到了保護(hù)作用。
按照本發(fā)明，為保護(hù)機(jī)組，設(shè)置了機(jī)組保護(hù)電路，加裝兩個(gè)中間繼電器，實(shí)現(xiàn)換向終端保護(hù)，即在機(jī)車換向不到終端位時(shí)，換向保護(hù)接觸器的一對觸頭切斷中間繼電器的電源，使柴油機(jī)不能調(diào)整;或者當(dāng)潤滑油溫過高、變速箱油溫過高、冷卻水溫過高時(shí)，溫度保護(hù)接觸器斷電，用某一對正觸頭切斷中間繼電器的電源;或者當(dāng)充油發(fā)生故障時(shí)，制動(dòng)管風(fēng)壓低于額定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制回零保護(hù)。
采用本發(fā)明的控制系統(tǒng)，提高了機(jī)車的可靠性，減少了故障次數(shù)，提高了機(jī)車的利用率;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)保養(yǎng);備件具有互換性，且費(fèi)用中大幅度下降;能實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的風(fēng)動(dòng)操縱風(fēng)缸式柴油控制系統(tǒng)。
圖2為調(diào)速控制電路原理圖。
如圖1所示，風(fēng)動(dòng)操縱風(fēng)缸式柴油控制系統(tǒng)由主控制器1、四個(gè)電控調(diào)速閥F1～F4，操縱風(fēng)缸2，調(diào)速器4，傳動(dòng)桿件5所組成。主控制器1控制電控調(diào)速閥F1～F4的開關(guān)動(dòng)作，通過四個(gè)改變的電控調(diào)速閥恰當(dāng)通電組合，并通過控制電路SW-Ⅰ，SW-Ⅱ，來改變操縱風(fēng)缸2的六個(gè)不同位置，這些風(fēng)缸位置通過傳動(dòng)桿系5、6傳送到調(diào)速器4，來改變機(jī)車的供油量，達(dá)到控制柴油機(jī)車的目的。
操縱風(fēng)缸2由四個(gè)控制閥和一個(gè)停車閥所組成。通過0.5Mpa的壓縮空氣分別作用于某幾個(gè)控制閥上，構(gòu)成六個(gè)不同位置，即對應(yīng)于柴油機(jī)的六個(gè)不同轉(zhuǎn)速。為使操縱風(fēng)缸推桿運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、供油量均勻，柴油機(jī)工作不粗暴，特設(shè)置了阻尼裝置3，在用壓力為0.5Mpa的潤滑油作為阻尼媒介時(shí)，阻尼大小可以有針閥來調(diào)節(jié)，使推桿行程為15mm，時(shí)間約為20s。
和柴油機(jī)的六個(gè)不同速度相對應(yīng)的控制器六個(gè)檔位和四個(gè)電控調(diào)速閥的作用關(guān)系表如下表所示調(diào)速器 電控調(diào)速閥 操縱風(fēng)缸作檔位 F1F2F3F4用閥行程1mm 2mm 4mm 8mm 15mm0 01 02 0 0 32 0 0 3
4 0 0 95 0 0 126 0 0 0 0 15注有0的位置表示那個(gè)電動(dòng)控制閥通電由上表可知，電控調(diào)速閥均不動(dòng)作時(shí)，調(diào)速器處于0檔，1檔，操作風(fēng)缸作用閥的行程為0;電控調(diào)速閥F1和F2通電時(shí)，調(diào)速器處于2檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為3mm;電控調(diào)速閥F2和F3通過電時(shí)，調(diào)速器處于3檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為6mm;電控調(diào)速閥F1和F4通電時(shí)，調(diào)速器處地4檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為9mm;電控調(diào)速閥F3和F4通電時(shí)，調(diào)速器處于5檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為12mm;當(dāng)所有四個(gè)電控閥F1～F4均通電時(shí)，調(diào)速器處于6檔，操縱風(fēng)缸作用閥行程為15mm，達(dá)到最大行程。
上述四個(gè)電控調(diào)閥構(gòu)成六個(gè)調(diào)速檔位的作用組合是通過如圖2所示的控制電路SW-Ⅱ來實(shí)現(xiàn)的。此控制電路SW-Ⅱ由10個(gè)二極管D1～D10，兩個(gè)中間繼電器ZJ1、ZJ2，四個(gè)阻容保護(hù)是路R1-C1，R2-C2，R3-C3，R4-C4和溫度保護(hù)接觸器305/11、換向保護(hù)接觸器305/6與四個(gè)電控調(diào)速閥所相互連接而成的。接在原電路86線上的電控調(diào)速閥F1連接阻容保護(hù)電路R1-C1，通過中間繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ11與二極管D1和D2相連接，接在原電路88線上的電控調(diào)速閥F2連接阻容電路R2-C2，通過中間繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ12與二極管D3和D4相接;接在原電路90線上的電控調(diào)速閥F3連接阻容保護(hù)電路R3-C3，并通過中間繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ13和二極管D5、D6相連接;接在原電路92線上的電控調(diào)速閥F4連接阻容保護(hù)是電路R4-C4，并通過繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ14與二極管D7、D8相連接，二極管D1、D3、D5、D8的另一端和原控制電路SW-Ⅰ相連接，二極管D1還與二極管D2、D9相連接，二極管D2又通過二極管D11與二極管D9相接后連接到原控制電路SW-Ⅰ上，二極管D3的另一端還和二極管D4相連接并通過二極管D6和D10相接，二極管D1的前端和二極管D5相連接后再接到二極管D8上，二極管D9和D10相互并接后與原控制電路SW-Ⅰ相接，中間繼電器ZJ1接在原電路93線上，另一端通過接在原電路81線上的繼電器ZJ2的接點(diǎn)ZJ21、溫度保護(hù)接觸器305/11和換向保護(hù)接觸器305/與原控制電路SW-Ⅰ相接。
由于本控制電路所采用的電控閥均為貯能元件，當(dāng)突然通過電和斷電時(shí)，其電流或電壓會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)過程，即VL＝L·di/dt，感生電壓VL同電感L及電流變化強(qiáng)度di/dt成正比，使電路從一種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)向另一種工作狀態(tài)時(shí)會(huì)出現(xiàn)過電壓或過電流現(xiàn)象，使逆流二極管的反向電壓激增，電壓可達(dá)工作電壓的6～7倍，在如此高壓的作用下，二極管將發(fā)生擊穿。阻容保護(hù)電路對暫態(tài)過程起了緩沖作用，因此保護(hù)了二極管。
中間繼電器ZJ1的四對常開接點(diǎn)ZJ11、ZJ12、ZJ13、ZJ14分別控制著四個(gè)調(diào)速電控閥F1、F2、F3、F4的電源電路。只要此中間繼電器斷電，柴油機(jī)就不調(diào)速。從而起到保護(hù)機(jī)組的作用。在出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，中間繼電器ZJ1斷電1、機(jī)車換向不到端位時(shí)，換向保護(hù)接觸器305/6的一對正觸頭切斷ZJ1電流，實(shí)現(xiàn)換向終端保護(hù)。
2、當(dāng)潤滑油溫高于97.5℃，變速箱油溫高于120℃，冷卻水溫度高于87.5℃時(shí)，溫度保護(hù)接觸器305/11斷電，用其一對正觸頭切斷中間繼電器ZJ1的電源，分別實(shí)現(xiàn)潤滑油、變速箱油冷卻水溫度超限保護(hù)。
3、當(dāng)充油發(fā)生故障時(shí)，或制動(dòng)管風(fēng)壓低于0.45MPa時(shí)，或出現(xiàn)上述溫度超限時(shí)，使柴油機(jī)自動(dòng)回怠速，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制回零保護(hù)。
接在原電路83線中的中間繼電器ZJ2的兩對常閉觸頭能在發(fā)生上述情況時(shí)切斷中間繼電器ZJ1的電源，使四個(gè)調(diào)速電控閥F1、F2、F3、F4全部斷電，從而使高壓泵供油齒條回到怠速位，由調(diào)速器控制其供油量，從而使柴油機(jī)衡于怠速。
利用本發(fā)明的控制系統(tǒng)改造V1003型內(nèi)燃機(jī)車后，試運(yùn)行結(jié)果表明，調(diào)速平穩(wěn)可靠，故障次數(shù)大幅度減少，提高了機(jī)車運(yùn)用率。
本控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)保養(yǎng)，備件成本低，運(yùn)行安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)動(dòng)操縱風(fēng)缸式V1003型內(nèi)燃機(jī)車柴油控制系統(tǒng)，其特征在于此控制系統(tǒng)由主控制器1、四個(gè)電控調(diào)速閥F1～F4，操縱風(fēng)缸2、調(diào)速器4、傳動(dòng)桿件5、6所組成，通過改變四個(gè)電控調(diào)速閥F1～F4的恰當(dāng)通電組合通過控制電路SW-Ⅰ、SW-Ⅱ來改變操縱風(fēng)缸2的六個(gè)不同位置，通過傳動(dòng)桿件5、6將這些位置量傳送到調(diào)速器4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的四個(gè)電控調(diào)速閥F1～F4的組合方式為四個(gè)電控調(diào)速閥F1～F4均不動(dòng)作時(shí)，速度控制器處于0檔、1檔，操縱風(fēng)缸的行程為0mm，電控調(diào)速閥F1和F2通電時(shí)，速度控制器處于2檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為3mm，電控調(diào)速閥F2和F3通電時(shí)，調(diào)速器處于3檔，操作風(fēng)缸作用閥的行程為6mm，電控調(diào)速閥F1和F4通電時(shí)，調(diào)速器處于4檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為9mm，電控調(diào)速閥F3和F4通電時(shí)，調(diào)速器處于5檔，操縱風(fēng)缸作用閥的行程為12mm，當(dāng)所有四個(gè)電控調(diào)速閥F1～F4均通電時(shí)，調(diào)速器處于6檔，操縱風(fēng)缸作用閥行程為15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制電路SW-Ⅱ由10個(gè)二極管D1～D10，兩個(gè)中間繼器ZJ1、ZJ2，四個(gè)阻容保護(hù)電路R1-C1、R2-C2，R3-C3，R4-C4，溫度保護(hù)接觸器305/11，換向保護(hù)接觸器305/6所相互連接而成;接在原電路86線上的電控調(diào)速閥F1連接阻容保護(hù)電路R1-C1，通過中間繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ11和二極管D1、D2相連接，接在原電路88線的電控調(diào)速閥F2連接阻容保護(hù)電路R2-C2，并通過繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ12和二極管D3、D4相連接，接在原電路90線上的電控調(diào)速閥F3連接著阻容保護(hù)電路R3-C3，并通過繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ12與二極管D5、D6相連接，接在原電路92線上的電控調(diào)速閥F4連接著阻容保護(hù)電路R4-C4，并通過繼電器ZJ1的接點(diǎn)ZJ14與二極管D7和D8相連接，二極管D1、D3、D5、D8的另一端和原控制電路SW-Ⅰ相連接，二極管D1還與二極管D2、D9相連接，二極管D2又通過二極管D11與二極管D9相接后連接到原控制電路SW-Ⅰ上，二極管D3的另一端還和二極管D4相連接并通過二極管D6和D10相連，二極管D1的前端還和二極管D5相連接再接到二極管D8上，繼電器ZJ1接在原電路93線上，其另一端通過接在原電路81線上的ZJ2的接點(diǎn)ZJ21、溫度保護(hù)接觸器305/11、換向保護(hù)接觸器305/6和原控制電路SW-Ⅰ相連接。
全文摘要
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文檔編號(hào)F02B3/06GK1057703SQ9110517
公開日1992年1月8日 申請日期1991年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月25日
發(fā)明者劉金鐸 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鐵路運(yùn)輸公司