Устройство программного управления разогревом и охлаждением судового двигателя

Авторы патента:

F02D28 - Программное управление двигателями (программное управление, специфическое для какого-либо одного типа или одной цели, охватываемой одной из групп данного подкласса, за исключением F02D 29/00,F02D 39/00, или одной группой другого подкласса, например F01L, относится к этой одной группе)

УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗОГРЕВОМ И ОХЛАЖДЕНИЕМ СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее задат- . чик оборотов двигателя, программное устройство связанное через следящую систему с регулятором оборотов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью раслшрения функциональных возможностей оно дополнительно снабжено датчиком температуры двигателя, а программное устройство выполнено в виде -двух блоков вычисления соответственно верхней и нижней границ допустимого диапазона изменения температуры двигателя, блока сравнения, блока логики и коммутатора, причем три входа блока сравнения подключены к коммутатору, а также соответственно к задатчику оборотов и через два блока вычисления - к датчику температуры двигателя, а выход блока сравнения через блок логики связан с входом коммутатора, выход которого подключен к следящей системе. а

0 4 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9} 01}

4(st} F 02 D 28 00

®ИСОЩИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3666328/?5-06 (22) 25. 11. 83 (46) 07.06.85. Бюл. Р 21 (72) Я.,И.д>ридман (53) б?9;12.03(088.8) (56) .1. Цыркин М.И. Автоматизированное управление судовыми дизельнымиустановками. Л., "Судостроение",1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ РАЗОГРЕВОМ И ОХЛАЖДЕНИЕМ

СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее задат- . чик оборотов двигателя, программное устройство, связанное через следящую систему с регулятором оборотов, о твЂ” л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей оно дополнительно снабжено датчиком температуры двигателя, а программное устройство выполнено в виде двух блоков вычисления соответ- ственно верхней и нижней границ допустимого диапазона изменения температуры двигателя, блока сравнения, блока логики и коммутатора, причем три входа блока сравнения подключены к коммутатору, а также соответственно к задатчику оборотов и через два блока вычисления вЂ” к датчику температуры двигателя, а выход блока сравнения через блок логики связан с входом коммутатора, выход которого подключен к следящей системе.

Изобретение относится к автоматизации судовых энергетических установок, в частности к системам и устройствам управления мощностью и оборотами двигателя, и может быть использовано в системах дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) главными судовыми двигателями.

Обеспечение плавного разогрева (охлаждения) двигателя необходимо 1п для уменьшения до допустимой величины термоперегрузок, которые в динамическом режиме набора (сброса) нагрузки могут значительно превышать термические нагрузки, наблюдаемые в ста-1 ционарном режиме работы двигателя. .Известно устройство программного управления разогревом и охлаждением судового двигателя, содержащее задатчик оборотов двигателя, программное устройство, связанное через следящую систему с регулятором оборотов 1) .

Недостатком известного устройства является то, что йрограмма разогре- д ва (охлаждения) выбирается из условия обеспечения разогрева холодного (или охлаждения горячего) двигателя и для частично разогретого двигателя является избыточно замедленной, что ухудшает маневренные качества судна.

Цель изобретения вЂ” расширение функциональных возможностей.

84 2 блока вычислениями на,.фиг,3 вЂ” схема блока логики; на фиг.4 вЂ” схема коммутатора; на фиг.5 вЂ” схема следящей системы.

В состав устройства входят задатчик 1 оборотов, датчик 2 температуры поверхности двигателя, два блока 3 и 4 вычисления, определяющих значения ми"имальных мин H и"ксимальных вм с оборотов, блок 5 сравнения, формирующий сигнал для блока 6 логики, который вырабатывает выходные сигналы, представленные в табл. 1. Коммутатор

7 вырабатывает сигналы для следящей системы 8, представленные в табл.2.

Следящая система 8 связана с регулятором 9 оборотов.

Блоки 3 и 4 вычисления по текущей температуре t внутренней стенки втулки двигателя определяют границы допустимого диапазона скачкообразного изменения оборотов (мо,„,,,ц„„ ).

Блоки вычисления идентичны, каждый блок (фиг.?.) содержит девять резисторов 10-18, два диода 19 и 20, два операционных усилителя 21 и 22. Блок 6 логики содержит три элемента 23-25 типа ?И, причем первый вход элемента

23 и второй вход элемента ?4 вЂ” инверсные. Такая схема формирует КоМ бинацию выходных сигналов У1, У2, УЗ в зависимости от входных сигналов

Х1, Х2 согласно табл. 1.

Поставленная цель достигается тем, что устройство программного 35 управления разогревом и охлаждением судового двигателя, содержащее задатчик оборотов двигателя, программное устройство, связанное через следя- щую систему с регулятором оборотов, дополнительно снабжено датчиком температуры двигателя, а программное устройство выполнено в виде двух блоков вычисления соответственно верхней и нижней границ допустимого диапазона изменения температуры двигателя, блока сравнения, блока логики и коммутатора, причем три входа ,блока сравнения подключены к коммутатору, а также соответственно к задатчику оборотов и через два блока вычисления вЂ” к датчику температуры двигателя, а выход блока сравнения через блок логики связан с входом коммутатора, выход которого подключен к следящей системе.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 вЂ” схема

В качестве коммутатора 7 используется многоканальный переключатель аналоговых сигналов. Следящая система

8 содержит (фиг.5) сумматор 26, усилитель 27, электродвигатель 28, редуктор 29, датчик 30 обратной связи.

Элементы устройства соединены следующим образом. Вход регулятора 9 оборотов через следящую систему 8 соединен с выходом коммутатора 7, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами блока 6 логики, а четвертый, пятый и шестой входы коммутатора 7 соединены с выходами первого 3 и второго 4 блоков вычисления и выходом задатчика 1 оборотов и одновременно с входами блока 5 сравнения, выходы блока 5 сравнения соединены с.входами блока

6 логики, а вход датчика 2 температуры соединен с входами первого 3 и второго 4 блоков вычисления.

Рассмотрим теоретические основы работы устройства.

Термонапряжения в деталях теля определяются градиентом

Bt(x,C ) р а тур ц.ад С =, который п ри ах

1160084 4 двига- можно получить допустимый диапазон темпе- изменения мощностей разогремин 1 г()минl, В установках с винтом фиксированного шага зависимость оборотов вала от мощности двигателя неоднозначна и зависит от загрузки судна, ветроволновых воздействий и т.д. Однако разброс этих зависимостей невелик и, как правило, руководствуются зависи15 мостью h =f(pl) для номинальной загрузки судна. В установках с винтом регулируемого шага, оборудованных регулятором мощности, зависимость

n= f(t4) однозначна. В этом случае можно получить допустимый диапазон изменения оборотов а1(x, )1

= grad t 1 - градиент тем Õ xо

ix-. ь!

Таким образом, способ управления разогревом (охлаждением) двигателя заключается в том, что замеряют те-.

ЗО кущую температуру нагреваемой стенки выбранной детали двигателя, вьтчисляют допустимый диапазон скачкообразных изменений оборотов вала;. заданные обороты подают на регулятор оборотов в качестве сигнала задания, если они лежат в допустимом диапазоне, верхнее (нижнее) значение допустимого диапазона оборотов подают на регулятор оборотов в качестве сигнала задания, если заданные обороты лежат вьппе (ниже) допустимого диапазона, по предварительной оценке время набора нагрузки с 80 до 100 Ж номинальных оборотов и„ для прогретого двигателя уменьшится на порядок по сравнению с временем нормальной программы разогрева, а время разгона судна вЂ” на

15-25X.. и для охлаждения (.) Щ(ЬС")-А г мин В

Таким образом, задаваясь абсолют ной величиной максимально допустимого значения градиента А и зная тем- 45 пературу 1 (О, ) нагреваемой поверхности детали, можно определить диапазон температур (Сг()„ „- ()„„„), в котором любое изменение величины „(.") не приводит к недопустимым SO термонапряжениям. Очевидно, что изменением t(0, .") изменяются и значения

-с„(С ) „ и Сг(7), т.е. выбор максимально допустимого воздействия производится в функции от реального те1 плового состояния двигателя. Учитывая, что мощность двигателя пропорциональна средней температуре газов, ве может значительно превыппать заданное допустимое значение(grac t@ „)=А

Известно также, что наибольшие значения градиента температур при разогреве возникают на стороне нагревания детали (Х=О).

Рассмотрим выражение для граничных условий на стороне нагревания, ператур настороне нагревания,t(0,()вЂ” температура детали на стороне нагрева;: t (.") вЂ” температура среды (средняя результирующая температура горячих газов); К„, 3 вЂ” коэффициенты теплоотдачи (осредненный за цикл, максимальный) и теплопроводности.

Заменив величину Ргдд 1 /Х=О на максимально допустимое значение градиента А, обозначив К„ / )l =В и учитывая, что при нагревании градиент считается отрицательным (рл 4 Сдов =-A) а при охлаждении вЂ” положительным (grad Сд =+А), можно записать т A,=-.S.t i St(o <) или для нагревания

St.(Î,Я. ) A

< Ю„

Следует отметить что при этом управление разогревом (охлаждением) двигателя не является управлением на основе имитирующей модели, поскольку в процессе управления не решается основное уравнение теплопроводности, т.е. не испопьзуется модель объекта.

Устройство работает следующим образом.

1160084

Блоки 3 и 4 вычисления на основе информации от датчика 2 температуры вырабатывают сигналы, соответствующие границам диапазона максимально допустимого изменения оборотов двига- 5 теля с учетом его реального состояния. Если заданные обороты лежат в диапазоне П„„„, вЂ” п„ан блок 5 сравнения через блок 6 логики и коммутатор 7 в соответствии с табл. 1 и 2 подключает к входу следящей системы 8 сигнал „„ от задатчика 1. Если заданные обороты лежат вне диапазонами - то к входу следящей системы

МИ Н макс

8 подключен сигнал с первого 3 или второго 4 блоков вычисления. При этом происходит разогрев ипи охлаждение двигателя и, следовательно, постепенное (в соответствии с разогревом (охлаждением) изменение диапазо- 20 на п„„„-и„„„, . Разогрев (охпаждение) прекращается, когда о „„ оказывается в диапазонен„„„-,щ„,п на вход регулятора 9 подается сигнал п»А

Блоки 3 и 4 вычисления работавт 25 следующим образом.

Совокупность резисторов 10-12 и 14 и усилителя 21 представляют собой сум- . матор, выходной сигнал которого пропорционален сумме сигналов на выво- щ дах резисторов 10 (смещение) и 14 (вход). На вход сумматора подается сигнал от датчика 2 температуры. Величина смещения выбирается таким образом, что на выходе операционного усилителя 21 блока 3 формируется сигнал, пропорциональный величине е (И + с ), и на выходе усилителя 21

1 блока 4 вЂ” сигнал, пропорциональный величине (+ c ), где k, c„, с вЂ” константы.

Формирователь аппроксимированной монотонной функции работает следующим образом.

При увеличении входного сигнала до4а определенной величины открывается диод 19, что приводит к уменьшению суммарного сопротивления обратной связи операционного усилителя 22 и уменьшению его коэффициента передачи.

Дальнейшее увеличение входного сигнала приводит к открытию диода 20 и дальнейшему уменьшению коэффициента передачи усилителя 22. Величины резисторов 13, 15-18 и напряжения V (фиг.?) выбираются таким образом, что формйрователь реализует функцию g8lv

Сигнал задания подается на сумматор 26, который формирует сигнал разности заданного и действительного угла поворота вала следящей системы.

Сигнал разности усиливается в усилителе 27 и подается на электродвигатель 28, вращение которого приводит к изменению сигнала датчика 30, и при достижении равенства сигнала от датчика 30 и сигнала задания вращение электродвигателя 28 прекращается.

Таким образом достигается разогрев и охпаждение двигателя с учетом его реального теплового состояния, что позволяет улучшить маневренные качества судна без термоперегрузок двигателя. т а б п и ц а

Х2 У1 у2 уЗ

Х1

Таблица 2

Сигналы на выходе

У2

УЗ

0 маКс

О мин

1160084 с

У ц 1 мак

Ъ с 1 Ми Я 13ад ъ, 1

ВНИИПИ Заказ 3716/30 Тираж 538 - Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Устройство программного управления разогревом и охлаждением судового двигателя

Способ регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и устройство для его осуществления // 1677359

Изобретение относится к автоматическому регулированию мощности двигателей внутреннего сгорания и позволят повысить эффективность регулирования благодаря повышению быстродействия за счет дополнительного определения по значениям частоты вращения и заданной мощности соответствующего момента на валу двигателя внутреннего сгорания

Способ впрыска масла с переменным давлением // 2566204

Изобретение относится к системам смазки двигателей под давлением. Способ эксплуатации двигателя содержит масляный инжектор, впрыскивающий масло на поршень двигателя, при этом при появлении признаков преждевременного зажигания регулируют впрыск масла. Изобретение обеспечивает переменный впрыск масла масляным инжектором на поршень двигателя, что позволяет приспособить двигатель к различным рабочим условиям. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания // 2569127

Изобретение может быть использовано в электронных блоках управления двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Устройство управления для ДВС имеет многоядерный процессор, вычисляет различные задачи касательно работы ДВС и оборудовано средством вычисления для распределения задач множеству ядер. Устройство имеет средство управления для того, чтобы сделать число ядер для использования в средстве вычисления меньшим, в то время как осуществляется отсечка подачи топлива, чем до осуществления отсечки подачи топлива. Средство вычисления включает в себя средство выбора, для выбора в качестве назначенного ядра по меньшей мере одного из ядер для использования в специфичном вычислении, связанном со сгоранием в двигателе внутреннего сгорания. Средство управления удерживает назначенное ядро от использования, в то время как осуществляется отсечка подачи топлива. Технический результат заключается в оптимизации распределения вычислительного ресурса в соответствии с вычислительной нагрузкой и сокращении энергопотребления. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ управления двигателем в состоянии простоя, способ управления транспортным средством, включающим двигатель, и система транспортного средства // 2569209

Изобретение относится к способу и системе для управления остановкой двигателя транспортного средства, работающего на холостом ходу. Во время работы двигателя на холостом ходу выключают двигатель в ответ на факт нахождения транспортного средства на закрытой автомобильной стоянке. Во время работы двигателя на холостом ходу задерживают выключение двигателя в ответ на факт нахождения транспортного средства на открытом пространстве. Задержку регулируют в зависимости от влажности воздуха открытого пространства, когда удаленность водителя от транспортного средства превышает пороговое расстояние. Предложена также система транспортного средства. Достигается повышенный комфорт для водителя, улучшающий его ощущения при вождении, сокращение объема токсичных выбросов, уменьшение бесполезного расхода топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ управления двигателем в ответ на преждевременное воспламенение (варианты) // 2608787

Изобретение относится к двигателям транспортных средств. Способ управления двигателем, в котором выполняют подавление преждевременного воспламенения в цилиндре на основе скорости изменения параметра во времени, характеризующего воздушный заряд в цилиндре. Подавление включает в себя обогащение горючей смеси только того цилиндра, где обнаружено преждевременное воспламенение, если скорость изменения параметра выше порогового значения. Также обогащают смесь в остальных цилиндрах, если скорость изменения параметра ниже порогового значения. В другом варианте формируют признак наличия преждевременного воспламенения установившегося режима в цилиндре при первом и втором состоянии, когда выходной сигнал датчика превышает первый пороговый уровень. Также выполняют коррекцию порога обнаружения преждевременного воспламенения для первого цилиндра на основе скорости изменения воздушного заряда в первом цилиндре. Предотвращается преждевременное воспламенение. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Транспортное средство с системой управления выходным напряжением генератора переменного тока или встроенного стартера-генератора // 2611728

Изобретение относится к области транспортного средства, в частности микрогибридное транспортное средство, содержащее двигатель, генератор переменного тока или встроенный стартер-генератор и по меньшей мере один контроллер, который понижает выходное напряжение генератора переменного тока или встроенного стартера-генератора перед началом автоматической остановки двигателя. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Основанный на электрическом токе алгоритм блокировки автоматической остановки двигателя и система, его осуществляющая // 2613185

Изобретение относится к автомобилям со стартстопной системой. Транспортное средство содержит двигатель и контроллер, который обнаруживает условие для блокировки автоматической остановки двигателя, когда оценочная величина тока, который будет затребован электрическими нагрузками транспортного средства, включающими в себя систему климат-контроля, во время автоматической остановки двигателя, превышает пороговое значение тока. В ответ на обнаружение условия для блокировки автоматической остановки двигателя контроллер предотвращает автоматическую остановку двигателя. Повышается комфорт управления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ для двигателя и система двигателя // 2633332

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно к способам и устройствам по выявлению нарушения целостности картера и ухудшения характеристик системы вентиляции картера. Способ для двигателя включает этап, на котором указывают, посредством электронного контроллера (48), как ухудшение характеристик системы (16) вентиляции картера, так и уровень масла в поддоне (32) картера на основании единственного общего датчика картера (63). Уровень масла в поддоне (32) картера определяют электронным контроллером (48) в зависимости от выравнивания давления в картере (28) с атмосферным давлением. При этом единственный общий датчик (63) картера представляет собой датчик давления, считывающий давление ниже уровня масла в поддоне (32) картера. Также раскрыта система двигателя. Технический результат заключается в сокращении аппаратных средств двигателя, а также снижении шумов в сигнале давления и повышение точности определения давления. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.