专利名称：负压断油机车柴油机防飞车装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机车柴油机防飞车装置，特别是涉及一种由蓄压风缸、主控制箱、转数传感器、作用电控阀、运转电控阀，气动控制止阀、作用风缸、负压缸等组成的负压断油机车柴油机防飞车装置。
背景技术：
目前在我国铁路干线上牵引列车运行的内燃机车，基本都是大功率的内燃机车。这些机车的柴油机普遍采用的是由调节器、极限调速器、调控制机构、调控传动装置四大部分组成的联合调节器。在运用中时有发生由于联合调节器的供油拉杆卡住、喷油泵齿条卡住、供油缸下部排油口堵塞、调节器故障或乘务员误操作及其它原因，如柴油机保护电器水温超高、曲轴箱超压、接地、过流、监控动作、电器故障等造成的突然卸载而使柴油机超过额定转数发生飞车事故。柴油机发生飞车后产生的巨大惯性力轻者损坏柴油机配气机构的部件、增压器、鼓风机等，重者使活塞破损、连杆弯曲、曲轴折断机体变型整机报废，因而说柴油机飞车事故造成的损失是当前内燃机车损失最严重的故障之一。
现在虽有一些防止柴油机飞车的装置，但由于存在着不足和缺陷不能得到实施和推广。
发明内容
为确保机车柴油机的安全运转，本发明提供一种负压断油机车柴油机防飞车装置。在柴油机出现失控时，能快速、平稳的强迫柴油机停机而又确保柴油机设备的完好，达到防止柴油机飞车并便于恢复的目的。
为研究负压断油机车柴油机防飞车的装置，首先分析了机车柴油机燃油系统的流向。燃油系统的流向是燃油储备箱、燃油粗虑器、燃油泵、燃油精虑器、低压燃油管、单体喷油泵进入汽缸。
现在大功率的机车柴油机基本使用单体喷油泵，在柴油机运转时喷油泵的柱塞会产生负压真空，过去人们都认为在柴油机出现失控时断开燃油泵后，是喷油泵柱塞产生的负压真空，将低压燃油管的燃油吸入喷油泵的油腔，使得柴油机不能迅速停机以至造成柴油机发生飞车。又都认为低压燃油管的燃油是通过燃油泵齿轮之间的缝隙被吸入低压燃油管的。
但是在对机车柴油机燃油系统部件的功能进行分析后发现，多年來人们在分析柴油机发生飞车的原因和研究防飞车装置时，都忽略了在柴油机发生飞车时断开燃油泵后，燃油精虑器的存在对柴油机飞车的重要影响。
燃油精虑器安装在燃油泵与低压燃油管之间，柴油机运转时在工作状态燃油泵输送燃油到燃油精虑器，将杂质过滤后再输送到低压燃油管。燃油精虑器容积很大，在过滤燃油的杂质时燃油中有些空气常常积蓄在它的上部，所以在燃油精虑器的上部设有一个手动排气阀。
在柴油机出现失控燃油泵电路被断开，燃油泵虽然停止了向燃油精虑器输送燃油，但此时的燃油精虑器，成了一个上部积蓄有压力空气的燃油储备罐，压力空气压迫燃油经过低压燃油管仍然继续向喷油泵供给燃油，喷油泵柱塞很容易的将燃油吸入了喷油泵油腔，使得柴油机不能迅速停机，这才是造成柴油机发生飞车的真正原因。找出柴油机发生飞车的真正原因后认为，燃油是液态物质，液态物质的体积是很难被压缩或扩大的。如果在柴油机发生飞车时，切断燃油精虑器与低压燃油管之间的通路，封闭低压燃油管路的空间；再在封闭的低压燃油管路空间里产生强大的负压环境，使得喷油泵柱塞不能将燃油吸入喷油泵的油腔内，停止向汽缸内供油，完全可以快速、平稳的强迫柴油机停机。为此，设计了负压断油机车柴油机防飞车装置。
为达到上述目的，本发明负压断油机车柴油机防飞车装置包含由蓄压风缸1、主控制箱2、转数传感器3、作用电控阀4、气动控制止阀11、负压活塞12、负压缸13、作用弹簧15、作用活塞16、作用风缸17、运转电控阀18、单向阀19、空气滤网20等组成。在机车柴油机失控时，切断燃油精虑器与低压燃油管之间的通路，封闭低压燃油管路的空间；再在封闭的低压燃油管路空间里产生强大的负压环境，使得喷油泵柱塞不能将燃油吸入喷油泵的油腔内，停止向汽缸内供油强迫柴油机停机。
本发明提供的负压断油机车柴油机防飞车装置，能够确保机车柴油机的安全运转，在柴油机出现失控时能快速、平稳的强迫柴油机停机，而又确保柴油机设备的完好，达到防止柴油机飞车并便于恢复的目地。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1是柴油机正常工作时本发明各部分的示意图。
图2是柴油机超速失控时本发明各部分动作示意图。
图3是柴油机停机状态时本发明各部分的示意图。
图中1.蓄压风缸，2.主控制箱，3.转数传感器，4.作用电控阀，5.燃油泵，6.燃油精滤器，7.燃油限压阀，8.柴油机，9.喷油泵，10.低压燃油管，11.气动控制止阀，12.负压活塞，13.负压缸，14.通气孔，15.作用弹簧，16.作用活塞，17.作用风缸，18.运转电控阀，19.单向阀，20.空气滤网。
具体实施方案首先分析喷油泵柱塞产生的负压真空强度，以现在机车柴油机使用的单体喷油泵为标准进行研究。单体喷油泵的柱塞直径为18毫米、最大行程20毫米；额定转数时频率500次/min。分析最大负压真空强度，是柴油机喷油泵凸轮升程时柱塞弹簧被压迫，在凸轮降程时柱塞弹簧伸张时产生的弹力，弹力抽动直径18毫米的柱塞移动产生的负压强就是最大负压真空强度。由此得出结论，如果在低压燃油管路的空间产生大于柱塞弹簧伸张抽动喷油泵的柱塞产生的负压强，完全可以停止向喷油泵供燃油。
参照图1该方案主要由蓄压风缸(1)、主控制箱(2)、转数传感器(3)、作用电控阀(4)、气动控制止阀(11)、负压缸(13)、作用风缸(17)、运转电控阀(8)、单向阀(19)、空气滤网(20)构成，其他为机车原有设备。
主控制箱(2)里有微处理器，利用转数传感器(3)采集柴油机的转数信号，根据柴油机的转速情况控制着作用电控阀(4)和运转电控阀(18)得电或断电，监护柴油机的运行。
气动控制止阀(11)安装在燃油精虑器(6)与低压燃油管(10)之间，在没有压力空气时呈开通状态，有压力空气时呈截止状态；作用风缸(17)与负压缸(13)组装为一体，作用风缸(17)内有作用活塞(16)和作用弹簧(15)；负压缸(13)内有负压活塞(12)，负压缸(13)有通气孔(14)通大气；作用活塞(16)与负压活塞(12)中间用拉杆连接；作用风缸(17)上部有两条空气通路，左侧通运转电控阀(18)，右侧通作用电控阀(4)；负压缸(13)的右侧与低压燃油管(10)相通。在这里作用活塞(16)的直径大于负压活塞(12)的直径。
机车空气系统的高压空气经空气滤网(20)、单向阀19进入蓄压风缸(1)。蓄压风缸(1)的右侧有两条空气通路，一条通作用电控阀(4)，一条通运转电控阀(18)。作用电控阀(4)和运转电控阀(18)型号是两位三通的电控阀，在无电时处于关闭的状态。
柴油机正常工作时，主控制箱(2)里的微处理器通过转数传感器(3)采集的柴油机转数信号，判断柴油机在正常工作，将作用电控阀(4)处于无电，其控制的空气通路为截止状态，作用活塞(16)的右侧和气动控制止阀(11)没有压力空气，气动控制止阀(11)呈贯通状态，燃油精虑器(6)的燃油可以畅通的流向低压燃油管(10)，柴油机可以正常的工作；同时，主控制箱(2)的微处理器将运转电控阀(18)得电，其控制的空气通路为导通状态，蓄压风缸(1)的压力空气经运转电控阀(18)控制的空气通路进入作用风缸(17)左侧，高压空气推动作用活塞(16)压迫作用弹簧(15)负压活塞(12)右移，负压活塞(12)处于右侧的位置。
参照图2在柴油机出现超速情况时，主控制箱(2)的微处理器通过转数传感器(3)采集的柴油机转数信号判断柴油机超速，将作用电控阀(4)处于得电，其控制的空气通路转为开通状态，蓄压风缸(1)的压力空气经作用电控阀(4)控制的空气通路，进入作用活塞(16)的右侧和气动控制止阀(11)，在压力空气作用下气动控制止阀(11)呈关闭状态，燃油精虑器(6)流向低压燃油管(10)的燃油被截止，使低压燃油管(15)内的空间呈封闭状态；同时，主机箱(2)的微处理器将运转电控阀(18)断电，其控制的空气通路为截止状态，作用活塞(16)左侧的高压空气排出大气，而进入作用活塞(16)右侧的压力空气和作用弹簧(15)的弹力，推动作用活塞(16)带着负压活塞(12)左移，因负压活塞(12)的右侧与低压燃油管(10)相通，此时低压燃油管(10)内的空间呈封闭的状态，负压活塞(12)左移过程中在低压燃油管(10)内的空间里要产生负压，在呈封闭状态的低压燃油管(15)内的空间里，出现了负压活塞(12)与喷油泵(9)都产生负压的现象。因作用活塞(16)的直径大于负压活塞(12)的直径，在这里作用活塞(16)的直径设计为140MM，负压活塞的直径设计为36MM，面积比例为15∶1；工作空气压力0.6MPA，经计算负压强为9MPA左右(调整面积的比例或工作空气压力可控制需要的负压强)，因这个负压强大于喷油泵柱塞产生的负压强，在呈封闭状态的低压燃油管(10)内的空间里，喷油泵柱塞不能将低压燃油管的燃油吸入喷油泵的油腔，柴油机的汽缸立即停止工作，避免了机车柴油机飞车事故的发生。
参照图3当柴油机停机时，主机箱(2)里的微处理器将作用电控阀(4)和运转电控阀(18)处于无电，其控制的空气通路均为截止状态。气动控制止阀(11)呈开通状态，燃油精虑器(6)与低压燃油管(10)的通路在贯通状态。作用弹簧(15)伸张，弹力推动作用活塞(16)带着负压活塞(12)左移，负压活塞(12)处于左侧位置。此时本装置在休眠状态。
权利要求
1.一种负压断油机车柴油机防飞车装置，由蓄压风缸(1)，主控制箱(2)，转数传感器(3)，作用电控阀(4)，运转电控阀(18)，气动控制止阀(11)作用风缸(17)，负压缸(13)等组成，其特征在于气动控制止阀(11)安装在燃油精虑器(6)与低压燃油管(10)的之间，作用风缸(17)与负压缸(13)连接在一起，作用活塞(16)的直径大于负压活塞(12)的直径，负压缸(13)的一端与低压燃油管(10)连接，柴油机正常运转时，主控制箱(2)将运转电控阀(18)得电、作用电控阀(4)无电状态；柴油机发生飞车时，将运转电控阀(18)无电、作用电控阀(4)得电状态；柴油机停机时将运转电控阀(18)、作用电控阀(4)都置于无电状态。
2.根据权力要求1所述的负压断油机车柴油机防飞车装置，其特征在于柴油机正常运转时，主控制箱(2)将作用电控阀(4)处于无电，气动控制止阀(11)呈贯通状态，燃油精虑器(6)的燃油可以畅通的流向低压燃油管(10)，柴油机可以正常的工作。
3.根据权力要求1所述的负压断油机车柴油机防飞车装置，其特征在于柴油机正常运转时，主控制箱(2)将运转电控阀(18)得电，其控制的空气通路为导通状态，蓄压风缸(1)的压力空气经运转电控阀(18)控制的空气通路进入作用风缸(17)左侧，高压空气推动作用活塞(16)压迫作用弹簧(15)负压活塞(12)右移，负压活塞(12)处于右侧的位置。
4.根据权力要求1所述的负压断油机车柴油机防飞车装置，其特征在于柴油机发生飞车时，主控制箱(2)将运转电控阀(18)处于无电，其控制的空气通路为关闭状态，作用风缸(17)左侧的高压空气由运转电控阀(18)排风口排出。
5.根据权力要求1所述的负压断油机车柴油机防飞车装置，其特征在于柴油机发生飞车时，主控制箱(2)将作用电控阀(4)得电，其控制的两路空气通路为开通状态，一路压力空气进入气动控制止阀(11)，气动控制止阀(11)呈关闭状态，燃油精虑器(6)流向低压燃油管(10)的燃油被截止，使低压燃油管(10)内的空间呈封闭状态；另一路压力空气进入进入作用活塞(16)的右侧，压力空气推动作用活塞(16)带着负压活塞(12)左移，负压活塞(12)左移过程中在封闭的低压燃油管(10)的空间里产生强大的负压环境，使得喷油泵柱塞不能将燃油吸入喷油泵的油腔内，停止向汽缸内供油，强迫柴油机停机。
全文摘要
本发明涉及一种负压断油机车柴油机防飞车装置，由蓄压风缸1、主机箱2、转数传感器3、作用电控阀4、气动控制止阀11、负压活塞12、负压缸13、作用弹簧15、作用活塞16、作用风缸17、运转电控阀18、单向阀19、空气滤网20等组成。是在柴油机的转速超过额定转速时，利用气动控制止阀切断燃油精虑器与低压燃油管之间的通路，封闭低压燃油管路的空间；再利用高压空气驱动面积大的作用活塞带负压活塞移动，在封闭的低压燃油管路空间里产生强大的负压环境，使得喷油泵柱塞不能将燃油吸入喷油泵的油腔内，停止向汽缸内供油强迫柴油机停机。
文档编号F02D11/10GK1707081SQ20041004635
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者杜明义 申请人:杜明义