Датчик момента нагрузки двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности определения момента нагрузки путем одновременного вычисления приведенного «с валу двигателя момента инерции нагрузки. В блоке оценивания, не содержащем дифференцирующих звеньев и обладающем повышенной помехоустойчивостью , производится оценка приведенного момента инерции, используемого в блоке вычисления момента нагрузки, что позволяет устранить погрешность определения момента нагрузки, обусловленную изменением приведенного момента инерции нагрузки 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 M 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ K0MVlTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° В

Я (Л

OO

О

О (21) 4674930/06 (22) 05,04.89 (46) 23.06,91, Бюл, N. 23 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.И. Долбенков, Д,А. Оголихин и М.А. Оголихин (53) 621.436.001.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1574876, кл. F 02 0 5/00, 1988. (54)ДАТЧИК МОМЕН TA НАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения момента нагрузки двигателей, и может быть использовано при испытаниях двигателей внутреннего сгорания (ДВС), Цель изобретения — повышение точности определения момента нагрузки.

На чертеже представлена структурная функциональная схема датчика момента нагрузки.

Датчик момента нагрузки содержит датчик 1 перемещения топливодоэирующего органа двигателя 2, датчик 3 частоты вращения двигателя, блок 4 вычисления эквивалентного крутящего момента двигателя, первый блок 5 умножения. сумматор 6 с тремя входами, первый интегратор 7, измеритель 8 рассогласования, усилитель 9 с коэффициентом передачи (к.n.) а, второй интегратор 10 с к.n. P третий интегратор

532 1658001 A l (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности определения момента нагрузки путем одновременного вычисления .приведенного к валу двигателя момента инерции нагрузки. В блоке оценивания, не содержащем дифференцирующих звеньев и обладающем повышенной помехоустойчивостью, производится оценка приведенного момента инерции, используемого в блоке вычисления момента нагрузки, что позволяет устранить погрешность определения момента нагрузки, обусловленную изменением приведенного момента инерции нагрузки. 1 ил.

11 с к.п. у, блок 12 умножения, блок 13 деления, Датчик 1 перемещения топливодозирующего органа двигателя 2 подключен к первому входу блока 4, к второму подключен датчик 3 частоты вращения. Выход блока 4 соединен с первыми входами блоков 5 и 12, выход блока 5 подключен к первому суммирующему входу сумматора 6, выход которого соединен с выходом первого интегратора

7. Выход интегратора 7 подключен к вычитающему входу измерителя 8 рассогласования, суммирующий вход которого подключен к выходу датчика 3 частоты вращения, Выходы усилителя 9 второго интегратора 10 и второй вход блока 12 подключены к выходу измерителя 8 рассогласования. Выходы усилителя 9 и интегратора 10 подключены соответственно к второму суммирующему и вычитающему входам сум1658001 матора 6. Выход второго блока 12 подключен к входу третьего интегратора 11, выход которого подключен к втоому входу блока 5 и первому входу блока 13, Второй вход блока 13 соединен с выходом интегратора 10.

Датчик работает следующим образом.

В процессе функционирования транспортно-технологической машины с ДВС изменение момента инерции нагрузки, приводит к большим погрешностям в определении момента нагрузки на валу двигателя. За счет использования блоков 5 и 12 умножения интегратора 11 и блока 13 деления в блок оценивания момента нагрузки вводится связь по оценке момента инерции, которая устраняет погрешность определения момента нагрузки М,(t), вызванную изменением приведенного к валу двигателя момента инерции l(t).

Уравнение двигателя представлено в виде в(т) = (t) (Mph(h, в) Мн(т)), (1) где М„(Ь, в) = Мл,(h, в ) — M,(в), M»(h,è) ) — крутящий момент двигателя;

Mc(в) — составляющая момента сопротивления, зависящая от частоты вращения вала двигателя;

Мн(т) СОСтаВЛяЮщая МОМЕНта СОГ рОтивления, независящая от частоты вращения и являющаяся заранее неизвестной функцией времени, в дальн йшем Определяется как момент нагрузки;

h — перемещение топливо-дозирующего органа; в — частота вращения коленчатого вала двигателя (к в д,); ! — приведенный к валу двигателя момент инерции.

УраВНЕНИЕ МОДЕЛИ дВИГатЕЛя, ИСПОЛьзуемое для оценки, и1!еет„вид й{t)=!1M„(h,в)-!1M.(t)- а(в-в), (2) где — си нал оценки момента инерции; л в — сигнал оценки частоты вращения к.в.д, В уравнении (2)две первые состаэляющие правой части подобны правой части уравнения двигателя, а составляющая а(в — Й) вводится специально для получения требуемой динамики процесса оценивания.

Введя обозначения mt(t) = l (t, MH(t), m,(t) = (он(т), . .t}= в(т) — в (t), где f(t) - ноэффициентное рассогласование, получим дифференциальное уравнение для координат ошибки т(т)=(! (t)-! (t))M>gh, в ) — (rn (t)- елit)) — г1, т). j3)

Алгоритм оценивания мом ..нта инерции, приведенного к валу дви ателя !{1), и момента на1рузки на валу двигател M,(t), реализуемый в устройстве, синтезирован на основе прямого метода Ляпунова. Для этого используется функция Ляпунова следующего вида;

V= — (в — ) + (J "(r) — 1 (t)) + щ (и н { Т ) пн (с ) ) (4) (t ) + p (mu (t ) — и н (т ) )! гпн (с ) - mH (t ) ) (5)

20 Решение уравнения (5) обеспечивается путем выделения составляющих, содержащих (j (t) — (т))и (m t(t) -- m !t) в группы и приравнивания каждой группы членов к нул о, Решение уравнения (5) имеет вид

25 I (t) = у M„(h, в ) хг".(т), (6)

Гйн(t) = fS f(t), (7)

M„it) — m,(t)x l (t). (8)

Решение уравнений !6) .- (8} обеспечивается отдельными элементами, входящими в

30 состав датчика.

При этом вычисление величины M„(h, в ) реализовано в блоке 5, входными сигналами которого являются сигналы от датчиков 1 и 3. л

Выходной сигнал в интегратора 7 является

35 выходом математической мсдели двигателя. В сумматоре 8 по сигналам От датчика 3 и интегратора 7 определяется величина е координатной ошибки, л1

Вычисление обратной величины при 10 веденного момента инерции производится по сигналу е с выхода сумматора 8 и сигналу

М;„с выхода блока 5 с помощью блока ",2 и и н те г ратора 11.

Вычисление параметра М, оценки на45:-ру=.ки двигателя осуществляется в блоке 13

flo сигналу от интегратора 11 и си1налу с выхода интегратора 10, на вход которого поступает сигнал е.

Изменение динамических характеристик датчика в целом осуществляют путем подбора к.п. усилителя 5 и интеграторов 10 и 11, Таким образом, наличле двух блоког, ум ножения, третьего интегратора и блока деления, а также реализация алгори-ма

Оценивания в устройстве Обеспечиван,т возможность определения момен а нагрузки на залу двигателя и приведенного момента ин рции с высокой очностью.

10 где у > О, 3 > О . Очевидно 1/> О.

Полная производная функция Ляпунова по времени имеет вид бV = (+1(! 1 ()-! 1 (с))><(! 1)rJ t )/

1б58001

Составитель М, Горохов

Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор С, Лыжова

Заказ 1709 Тираж 361 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Формула изобретения

Датчик момента нагрузки двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик перемещения топливодозирующего органа, датчик частоты вращения вала двигателя, подключенные соответственно к первому и второму входам блока вычисления эквивалентного крутящего момента, первый и второй интеграторы, измеритель рассогласования с двумя входами, усилитель и сумматор с тремя входами, первый суммирующий вход которого соединен с выходом усилителя, а вычитающий его вход подключен к выходу второго интегратора, выход сумматора соединен с входом первого интегратора, вых..>д последнего подключен к вычитающему входу измерителя рассогласования, суммирующий вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения. а выход измерителя рассогласования подключен к входам усилителя и второго интегратора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения момента нагрузки, датчик дополнительно содержит первый и второй

5 блоки умножения, каждый из которых выполнен с двумя входами. блок деления с двумя входами и третий интегратор, причем выход блока вычисления эквивалентного крутящего момента двигателя соединен с

10 первыми входами первого и второго блоков умножения, выход первого блока умножения соединен с суммирующим входом сумматора, а выход второго блока умножения— с входом третьего интегратора, выход кото15 рого соединен с вторым входом первого блока умножения и входом первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, а второй вход второго блока умножения соединен с выхо20 дом измерителя рассогласования.