Устройство для автоматической защиты двигателей внутреннего сгорания

 

Изобретение обеспечивает надежное отключение двигателя при возникновении аварийных ситуаций в момент начала работы двигателя. Схема ИЛИ 17 включена между пороговыми датчиками 2 для аварийного отключения двигателя первой группы и схемой 9 пусковой блокировки. Схема ИЛИ 8 включена между пороговыми датчиками 4 для предупредительной звуковой сигнализации второй группы и схемой 12 защиты от "дребезга" датчиков 4. Схема 13 сброса 13 сброса своими входами соединена соответственно с выключателем 10 защиты и выходом схемы 23 защиты усилителя мощности от короткого замыкания, а выходом - с одним из входов схемы 14 задержки. Вход схемы 23 соединен с выходом усилителя 19 мощности, к которому также подключен сигнализатор 21 состояния выхода усилителя мощности. Логический элемент Исключающее ИЛИ 20 своим первым входом соединен с первым входом схемы 15 блокировки задержки и выходом схемы 11 защиты от "дребезга" датчиков 2, а вторым входомс выходом схемы ИЛИ 17.Второй инверсный вход схемы 15 подключен к выходу схемы ИЛИ 7.Выход схемы 15 соединен с одним из входов схемы ИЛИ 17, а выход элемента Исключающее ИЛИ 20 соединен с вторым входом схемы ИЛИ 22. Переключатель 16 выхода схемы 6 измерения частоты вращения соединен с одним из входов схемы ИЛИ 17 и минусовой шиной. Выключатель 18 исполнительного механизма включен между минусовой шиной и одним из входов схемы ИЛИ 17. Сигнализатор 21 позволяет совместно с выключателем 18 легко и полностью контролировать состояние исполнительного механизма и его цепи. Введение в схему пусковой блокировки двух управляющих сигналов повышает надежность работы устройства защиты, исключая ложные срабатывания как в момент пуска,так и при остановке двигателя с полностью заряженным аккумулятором. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1477922 А 1 511 4 F 02 В 77/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4277279/25-06 (22) 07.07.87 (46) 07.05.89. Бюл. № 17 (71) Научно-производственное объединение по тракторостроению (SU), Сибирское отделение Научно-производственного объединения НАТИ по автоматизации машиннотракторных агрегатов (SU) и Завод электронной нестандартной аппаратуры (ЗЕНА) (BU) (72) Б. Л. Бутаков (SU), В. Д. Выборных (SU), Л. Г. Росенов (BU), Н. Л. Кайков (SV), A. М. Савинский (SU), В. Н. Станев (BU) и Б. Г. Шипилевский (SU) (53) 621.43-59.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1079867, кл. F 002 2 В B 7777//0088, 1983.

Патент США № 4034335, кл. B 60 Q 5/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКО11 ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение обеспечивает надежное отключение двигателя при возникновении аварийных ситуаций в момент начала работы двигателя. Схема ИЛИ 7 включена между пороговыми датчиками 2 для аварийного отключения двигателя первой группы и схемой 9 пусковой блокировки. Схс,i;i 11Л11 8

Включена между пороговым I ;÷," тчи камн -1 для предупредительной з«i ко«ой сигнализации второй группь: и схемой 12 защиты от «дребезга» датчиков 4. Схема 13 cброса своими входами соединена соответственно с выключателем 10 защиты и выходом схемы 23 защиты усилителя мощности оТ короткого замыкания, а выходом — i одним из входов схемы 14 задержки. BxOI, схемы 23 соединен с выходом усилителя 19 мощности, к которому также подклю ен сигнализатор

21 состояния выхода усилителя мощности.

Логический элеме1 т ИСК:1ЮЧАЮ1ЦЕ =

ИЛИ 20 своим первым входом соед«нсн с первым входом схемы 15 олокнро«ки заде!1жки и выходом схемы !! защиты о :д:, ебс.:га» датчиков 2, а вторым входом — — c «ыходом схемы ИЛИ 17. Второй нн«ерсньш в. o.l схемы 15 подключен к выход1 схемы И, 11! 7.

Выход схемы 5 соединен с одним нз «. одов схемы ИЛИ 17, а «ыход заеме па 11C,Å„ 110ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 соединен с «г р»»; входом схемы ИЛИ 22. Г!ерсключатель !6 «ыхода схемы 6 измерения частоты «рагцсння соединен с одним из входов схемы ИЛ11 17 и минусовой шиной. Выкл1о атель 18 исполнительного механизма включеI< между минусовой шиной и одним из входов схемы 11ЛИ

1477922

17. Сигнализатор 21 позволяет совместно с выключателем 18 легко и полностью контролировать состояние исполнительного механизма и его цепи. Введение в схему пусковой блокировки двух управляющих сигналов!

Изобретение относится к автоматическому управлению двигателями внутреннего сгорания, в частности. к устройствам для автоматической защиты двигателей внутреннего сгорания, преимущественно транспортных средств.

Целью изобретения явл яется надежное отключение двигателя при возникновении аварийных ситуаций в момент начала работы двигателя.

На чертеже изображена структурная схема устройства для автоматической загциты двигателей внутреннего сгорания.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения коленчатого вала двигателя (не показан), первую группу пороговых датчи- 15 ков 2 для аварийного отключения двигателя, плюсовую шину 3 бортовой сети транспортного средства (пе показано), вторую группу пороговых датчиков 4 для предупредительной звуковой сигнализации, переключатель 5, схему 6 измерепия частоты вращения коленчатого вяла двигателя, третью 7 и четвертую 8 схемы ИЛИ, схему 9 пусковой блокировки, выключатель 10 защиты, две сх"мы 11 и !2 за питы от «дребезга» датчиков 2 и 4, схемы сброса 13, задержки 14 и блокировки 15 задержки, переключатель 16, первую схему ИЛИ 17, включатель 8 исполнительного механизма, первый усилитель 19 мощности, логический элемент ИСКЛЮЧА10IIlEE ИЛИ 20, сигнализатор 21 состояния выхода усилителя, вторую схему ИЛИ 22, 30 схему 23 защиты от короткого замыкания, исполнительный механизм 24 остановки двигателя, второй усилитель 25 могцпости, схему 26 предупредительной сигнализации.

Выходы датчиков 2 и 4 первой и второй групп соединены с соответствующими входа- 35 ми третьей схемы ИЛИ 7 и четвертой схемы

ИЛИ 8. К выходу последней последовательно подключены схема 12 защиты от дребезга, вторая схема ИЛИ 22, усилитель 25 мощности и предупредительная сигнализация 26.

Плюсовая шина 3 бортовой сети соединена с первым входом схемы 9 пусковой блокировки, к второму входу которой подключен выход третьей схемы ИЛИ 7, а к выходу последовательно подключены схема 11 защиты от «дребезга» контактов, схема 14 за- 45 держки, третий вход первой схемы ИЛИ 17, повышает надежность работы устройства защиты, исключая ложные срабатывания как в момент пуска, так и при остановке двигателя с полностью заряженным аккумулятором. 1 ил.

2 усилитель 19 мощности и исполнительный механизм 24. Выход усилителя 19 мощности соединен с сигнализатором 21 состояния выхода усилителя 19 и со входом схемы 23 зашиты от короткого замыкания, выход которой соединен с вторым l3ходом схемы 13 сброса, к первому входу которой подключен выключатель 10, а к выходу — второй вход

14 задержки. Выход схемы 11 защиты от

«дребезга» контактов соединен с первым входом схемы 15 блокировки задержки и первым входом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, второй вход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ ! 7, а выход — со вторым входом схемы

ИЛИ 22. Второй вход схемы 15 блокировки задержки соединен с выходом третьей схемы

ИЛИ 7, а выход со вторым входом первой схемы ИЛИ 17, к первому входу которой подключен включатель 18 исполнительного механизма 24, а к четвертому входу через переключатель !6 первый выход схемы 6 измерения частоты вращения коленчатого вала, второй выход которой соединен с третьим входом схемы 9 пусковой блокировки.

Вход схемы 6 измерения частоты врагцения соединен через переключатель 5 с плюсовой шиной 3 питания, а также через этот же переключатель может быть подключен к дат ику частоты вращения.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском двигателя HB выходе датчиков 2 первой группы парамгтров имеется сигнал, так как значения контролируемых параметров совпадают с их значениями в аварийных ситуациях. Но дальше третьей схемы ИЛИ 7 этот сигнал не проходит, так как этому прспятствует схема 9 пусковой блокировки, а инверсный вход схемы 15 блокировки задержки является управляющим входом. Схсма 15 содержит элемент памяти с начальной установкой по. включению питания и схему совпадения.

В процессе пуска контролируемые параметры приходят в норму, и аварийный сигнал на выходе третьей схемы ИЛИ 7 исчезает, тем самым отключая схему 15. Это отключение запоминается теперь до выключения питания устройства зашить, *после остановки двигателя.

1477922

1О

После того как двигатель наберет минимально устойчивые обороть., напряжение на плюсовой шине 3 бортовой сети становится больше порога срабатывания схемы 9 пусковой блокировки, а на третий вход ее поступает разрешающий сигнал с выхода схемы 6 измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя. Отсутствие этого сигнала на неработающем двигателе позволяет исключить ложные срабатывания защиты, если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем независимо от режима работы двигателя больше порога срабатывания схемы 9 пусковой блокировки.

Если при работе двигателя срабатывают датчики 2, то сигнал через третью схему

ИЛИ 7, схему 9 пусковой блокировки поступает на схему !1 защиты от «дребезга» датчиков 2. Сигнал на выходе схемы !1 появляется в том случае, если продолжительность сигнала на входе не меньше определенного времени. Это время выбирается таким, чтобы устранить ненужные срабатывания защиты при эксплуатационных флуктуациях контролируемых параметров (например, при их колебаниях от изменения нагрузки, параметров движения) и составляет обычно 1 — 2 с. Сигнал с выхода схемы 11 зашиты от «дребезга» датчиков через логический элемент ИСКЛЮЧАЮП!ЕЕ

ИЛИ 20, вторую схему ИЛИ 22, усилитель 25 мощности включает схему 26 предупредительной cH! ализации и одновременно поступает на схему 14 задержки. По истечении времени задержки в 20 — 30 с, за которое оператор может принять необходимые меры транспортной безопасности, сигнал с выхода схемы !4 задержки через первую схему ИЛИ

17, первый усилитель 19 мощности включает исполнительный механизм 24, и двигатель начинает останавливаться. После окончания задержки схема 26 предупредительной сигнализации откл:Очается, так как сигнал с выхода первой схемы ИЛИ 17 поступает на второй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ 20, на первом входе которого имеется сигнал с выхода схемы 1! защиты от «дребезга» датч и ко в 2.

Если з цепи исполнительного механизма 24 имеется короткое замыкание, то после появления управляющего сигнала на входе усилителя 19 мощности выход его перегружается, при этом схема 23 защиты от короткого замыкания вырабатывает сигнал, который подается на схсму 13 сброса, а последняя приводит схему 14 задержки в исходное состояние. При этом усилитель 19 мощности включается и вновь начинает работать схема 26 предупредительной сигнализации, так как сигнал со второго входа логического элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 20 пропадает и появляется там вновь только после истечения времени задержки. Так продолжается до тех пор, пока не исчезает аварий15

55 нгя ситуация или короткое замыкание в цепи исполнительного механизма 24.

Есл;! в процессе пуска контролируемые параметры пе достигают необходимых ðà6îчих значений и аварийный сигнал на выходе третьей схемы ИЛИ 7 присутствуст постоянно, схема 15 блокировки задержки не отключается. После того, как срабатывает схема 9 пусковой блокировки, через 1 — 2 с аварийный сигнал появляется на выходе первой схемы 11 защиты от «дребезга» датчиков 2 и через схему 15 блокировки задержки, минуя схему 14 задержки, включает исполнительный механизм 24 через первую схему

ИЛИ 17 и усилитель 19. Сигнализатор 21 состояния выхода усилителя 19 мощности в двух случаях бывает включен и в двух случаях выключен. Включен, когда на выходе первого усилителя !9 мо*.цности отсутствует управляющий сигнал илп в цепи исполнительного механизма 24 пмеетея короткое замыкание. Выключен, ког,.а .;; выходе первого усилителя 19 моп.иост! . имеется управляющий сигнал или пр» обпыве исполнительного механизма 24, т. е. при исправности исполнительного механизма 24 и егO цепи сигнализатор 21 остояния выхода усп.!и Tåля 21 могцноети до, же!! H3 01HTbc5I в,!Ipcделенном состоянии, завися!цем От состояния KoHTp0лирусмы: H3p3м ipîâ, и должен менять это состоян!!е в м, 1!сит выдачи сигнала на исполнитель;!ый иохан!!з 2-;. В этст же ыо;!ент Откзюч5!ется Tpc BojKH;- я е!5г!!3,15!зация 26, фикс:!руя внпх.а:!пе Оператора 3 СРабатЫВаНИИ ИСПОЛН!!ТЕ.!ЬНОТО МЕХЗНИЗма 24.

С пОмощью с!!! H3лизатора 2. .500TOBH!Iя выхода исполнительного механизма и включателя 18 исполнительного механизма очень быстро проверяется исправность исполнительного механизма 24 и его цепи. Перед пуском двигателя при включении питания устройства за!циты сигналнзатор 21 должен включаться. Если он выключен, то в цепи имеется 06pbl 3. При 33 мыка и и!! вк. I !0 l3Tcля 18 сигнал изатор должеH выключаться.

В противном случае в цепи исполнительного механизма появляется короткое замыкание.

Выключатель 10 защиты позволяет нри!IC06ходимости продлить задержку «р363тывания исполнительного механизма, например, в сложной дорожно-Tp3Hcl10p THÎII ситуации.

Схема 6 измерения частоты врагцения коленчатого вала двигателя формирует управляющие сигналы на ее первом и втором выходах, если измеренная величина больше заданных порогов. Сигнал с первого выхода через переключатель !6, первую схему ИЛИ

17, первый усилитель 19 мощности включает исполнительный механизм 24, защищая двигатель от превышения частоты вращения коленчатого вала. Сигнал со второго выхода схемы 6 управляет работой схемы 9 блокировки. На вход схемы 6 измерения частоты

1477922

Формула изобретения

;»ащения коленчатого вала двигателя пода>тся сигналы или от специального датчика 1, .,1и от плюсовой шины 3 бортовой сети. В

1оследнем случае для измерения использует;я частота пульсаций выпрямленного напря.кения генератора, которая однозначно свяI;Iiia с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Переключение входа схемы 6 производится с помощью переключателя 5. (!íôoðMàöHÿ от плюсовой шины 3 бортовой

i ети берется в том случае, если в конструкции двигателя отсутствует датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя или при выходе этого датчика из строя. Погрешность измерения частоты вращения для схемы пусковой блокировки может быть равной

10 — 15О4, а для защиты двигателя от превышения допустимой частоты вращения коленчатого валя не более ЗО4. Поэтому если в бортовой сети имеется мощный источник помех, увеличивающий погрешность измерения частоты вращения, с помощью переключателя 16 канал защиты по этому параметру можно отключить. В этом случае даже при выходе из строя датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя последний будет защищен по наиболее важным параметрам, таким как давление масла в системах смазки различных узлов.

При срабатывании датчиков 4 второй группы сигнал через схему ИЛИ 8 поступает ня вторую схему 12 зашиты от «дребезга» ,lяг1иков, я затем 1ерез вторую схему ИЛИ

22 и второй усилитель 25 мощности включает схс 1 26 предупредительной сигнализации.

Спгпялпз11ция 26 выключается, когда контролируемый Ilëðàìåòð приходит в норму. (.x. мя 12 зя1цить1 от «дребезга» датчиков р:;бит;!i 1 аналогично описанной выше схеч1с 11. Тревож11ая сигнализация 26 не включяе1ся, если датчики 4 включаются на время !

ice 1 2 с. Для удобства пользования тревожная сигнализация по второй группе

II IplIiIi тров может отличаться от тревожной спгllclлиз ill!Iи по первой группе параметров (1: IIlpIIWII. р, характером звукового сигнала).

Это позволяет надежнее производить диагностику неисправностей исполнительного механизма 24 останова двигателя. Если падение давления масла происходит на работаю1цем двигателе, то из-за остатков масла в магистрали задержка остановки двигателя в 20 — 30 с не приводит к аварии, а только повышает безопасность движения. Если необходимое давление масла не создается при пуске двигателя, то за 20 — 30 с работы в таком режиме двигатель может заклинить иззя «сухого» трения. Поэтому введение схемы !5 блокировки задержки повышает на:ь ж1гость защиты двигателя в начальные моменты после пуска.

Введение схемы 23 зашиты выходных каскадов от короткого замыкания совместно со схемой !3 сброса и логического элемента

5 !

О

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 позволяет в случае короткого замыкания в цепи исполнительного механизма 24 не только защитить усилитель 19 мощности от вывода из строя, но и сигнализировать о наличии короткого замыкания, так как предупредительная сигнализация не отключается, а повторяется до тех пор, пока не будет устранена или аварийная ситуация, или короткое замыкание.

Сигнализатор состояния выхода усилителя мощности совместно с включателем исполнительного механизма позволяет легко и полностью контролировать состояние исполнительного механизма и его цепи. При работе устройства защиты отключение тревожной сигнализации в момент включения исполнительного механизма дополнительно фиксирует внимание оператора и делает эту проверку естественной. Все это в целом повышает надежность защиты двигателя.

Введение в схему пусковой б.::скировки двух управляющих сигналов (по напряжению бортово" ;åíèÿ коленчатого вала двигателя) повышает надежность работы устройства за1циты, исключая ложные срабатывания как в момент пуска из-за значительных помех от работы стартера по цепи измерения частоты вращения, так и при остановке двигателя с полностью заряженным;,êêóìóëÿòîðoì.

Устройство для автоматической зашиты двигателей внутреннего сгорания, преимущественно транспортных средств, содержащее первую группу пороговых датчиков для аварийного отключения двигателя и вторую группу пороговых датчиков для подачи предупредительной сигнализации, соответствующие им первую и вторую схемы зашиты от «дребезга», соединенные через первые и вторые схемы ИЛИ и усилители мощности соответственно с исполнительным механизмом останова двигателя и схемой тревожной сигнализации, включатель исполнительного механизма и схемы пусковой блокировки, измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя с датчиком и задержки, причем схема пусковой блокировки соединена своим выходом с входом первой схемы зашиты от «дребезга», а входами — с плюсовой шиной бортовой сети транспортного средства, выходами датчиков первой группы и схемой измерения частоты вращения коленчатого вала, а схема задержки выполнена в цепи между первой схемой защиты от «дребезга» и первой схемой ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью надежного отключения двигателя при возникновении аварийных ситуаций в момент начала работы двигателя, оно дополнительно снабжено третьей и четвертой схемами ИЛИ, схемой сброса, схемой блокировки задержки, схемой зашиты уси1477922

Составитель В. Забегалин

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор М. Максимншннец

Заказ 2341/34 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О! лителя мощности от короткого замыкания, логическим элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, сигнализатором состояния выхода усилителя мощности, переключателями входа и выхода схемы измерения частоты вращения и выключателем защиты, причем третья схема ИЛИ включена между пороговыми датчиками первой группы и схемой пусковой блокировки, четвертая схема ИЛИ включена между пороговыми датчиками второй группы и второй схемой защиты от

«дребезга», схема сброса своими входами соединена соответственно с выключателем защиты и выходом схемы защиты усилителя мощности от короткого замыкания, а выходом — с одним из входов схемы задержки, вход схемы защиты усилителя мощности от короткого замыкания соединен с выходом первого усилителя мощности, к которому также подключен сигнализатор состояния выхода усилителя мощности, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим первым входом соединен с первым входом схемы блокировки задержки и выходом первой схемы защиты от «дребезга», а вторым входом — с выходом первой схемы ИЛИ, второй инверсный вход схемы блокировки задержки подключен к выходу третьей схемы

ИЛИ, выход схемы блокировки задержки соединен с одним из входов первой схемы

ИЛИ, а выход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ, кроме того, переключатель входа схемы измерения частоты вращения соединен с датчиком частоты вращения и плюсовой шиной, переключатель выхода схемы измерения частоты вращения соединен с одним из входов первой схемы

ИЛИ и минусовой шиной и выключатель исполнительного механизма включен между минусовой шиной и одним из входов первой схемы ИЛИ.