Устройство для регулирования силовой установки

 

Изобретение позволяет увеличить быстродействие и повысить точность регулирования скоростного режима дизельной установки с гидромеханической трансмиссией. Устройство содержит датчики 18, 28, 30 частоты вращения вала электропривода, дизель 23, гидротрансформатор 27, датчики 2, 3, 10 давления и температуры окружающей среды и давления воздуха во впускном трубопроводе дизеля 23, задатчик 1 и датчик 24 температуры отработавших газов, датчики 8 и 21 плотностно-вязкостных свойств топлива и хода ре йки топливного насоса 22, задатчик 9 скоростного режима силовой установки, блок 12 аварийной защиты и задатчик 11 пускового режима. Сигналы от датчиков 2, 3, 24, 28, 30 и задатчика 1 поступают на входы устройства 4 сравнения. Результат сравнения корректируется по сигналам датчиков 8, 10 и используется для формирования величины цикловой подачи топлива. Корректирование величины подачи топлива по нескольким параметрам, в т.ч. по эффективным параметрам гидротрансформатора обеспечивает необходимое быстродействие и минимизацию расхода топлива. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э F 02 О 41/14, 29/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (lOCIlATEHT СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

) й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4272838/06 (22) 03 07,87 (46) 15.07.91. Бюл. hk 26 (71) Филиал Научно-исследовательского конструкторско-технологического института тракторных и комбайновых двигателей (72) Л.Л.Михальский, А.Б.Аэбель, .В,А, Куцевалов, А.M.Ñêðåáöîâ. Ю.П.Волошин, С.С.Сафонов и В.Ю.Егоров (56) Коган Б.Я. Электронное моделирование устройств и их применение для исследования автоматического моделирования. M.:

Физматгиз, 1963, с. 401, рис. 234.

Авторское свидетельство СССР

hh 1433126, кл. F 02 0 29/02, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение позволяет увеличить быстродействие и повысить точность регулирования скоростного режима дизельной установки с гидромеханической трансмиссией. Устройство содержит датчики 18, 28 и

„, Ж„„1663218 А1

30 частоты вращения вала электропривода, дизель 23, гидротрансформатор 27, датчики

2, 3 и 10 давления и температуры окружающей среды и давления воздуха во впускном трубопроводе дизеля 23, задатчик 1 и датчик

24 температуры отработавших газов, датчики 8 и 21 плотностновяэкостных свойств топлива и хода рейки топливного насоса 22, задатчик 9 скоростного режима силовой установки, блок 12 аварийной защиты и задатчик 11 пускового режима, Сигналы от датчиков 2, 3, 24, 28 и 30 и задатчика 1 поступают на входы устройства. 4 сравнения. Результат сравнения корректируется по сигналам датчиков 8 и 10 и используется для формирования величины цикловой подачи топлива, Корректирование величины топлива по нескольким параметрам, в том числе по эффективным параметрам гидротрансформатора обеспечивает необходимое -быстродействие и минимизацию расхода топлива. 5 э.п; ф-лы, 3 ил.

1663218

Изобретение относится к автоматическому регулированию дизельных силовых установок с турбонаддувом.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и повышение точности регулирования. . На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема устройства; на фиг. 3 — алгоритмы работы микропроцессора устройства регулирования силовой установки.

Нз чертежах приняты следующие обозначения сигналов: h — текущее значение координаты рейки топливного насоса; вн.— чзстота вращения вала топливного насоса;

9ц — цикловая подача топлива: шд — частота вращения вала двигателя; а тр. — частота вращения выходного sana гидротрансформатора; I Að — передаточное отношение гидротрансформатора; y — КПД гидротрансформатора; Т г — температура отработавших газов перед турбиной турбокомпрессора; Ттг " — температура отработавших газов перед турбиной ТКР (оптимальная, по удельному расходу топлива); Токяо и Вохр — соответственно температура и давление окружающей среды; Р,п— давление во впускном коллекторе; олив плотностновяэкостные параметры топлива;

P — задание скоростного режима трактора;

y — сигнал пускового режима; Z — сигнал аварийной защиты, Устройство регулирования содержит задатчик 1 оптимальной температуры отработавших газон. перед турбиной турбокомпрессорз, датчик 2 давления окружающей среды, датчик 3 температуры окружающей среды, устройство сравнения 4, пропорциональный регулятор 5, устройство

6 сравнения, многофункциональный корректор 7, датчик 8 плотностновязкостных свойств топлива, задзтчик 9 скоростного режима работы трактора, датчик 10 давления во впускном коллекторе, задатчик 11 пускового режима, блок 12 аварийной защиты, устройство 13 сравнения„пропорционально-интегральный регулятор 14, вентильнь и коммутатор 15, бесконтактный электродвигатель 16 постоянного тока, дифференциальный редуктор 17, датчик 18 частоты вращения вала электроприводз, механический регулятор 19, передаточный механизм

20, датчик 21 положения рейки топливного насоса 22, дизель 23, датчик 24 температуры отработавших газов перед турбиной турбокомпрессора, дифференцирующее звено 25 датчика 24 температуры отработавших газов, дифференцирующее звено 26 датчика

21 положения рейки топливного насоса 22, гидротрансформатор 27, датчик 28 частоты вращения вала дизеля 23, дифференцирующее звено 29 датчика 28 угловой скорости вала дизеля 22, датчик 30 частоты вращения

5 выходного вала гидротрансформатора, дизель 31, функциональный преобразователь

32, задатчик 33 максимального эксплуатационного КПД гидротрансформатора 27, устройство 34 сравнения, пропорциональный

10 регулятор 35, согласующее устройство 36, Электронный регулятор выполнен на базе дифференциального электропривода постоянного тока с контуром стабилизации его скорости и содержит бесконтактный

15 электродвигатель 16 постоянного тока на базе синхронной машины с постоянными магнитами на роторе и электронным коммутатором 15, пропорционально-интегральный регулятор 14, вход которого соединен с

20 выходом устройства 13 сравнения, а выход — с электронным коммутатором 15, датчик

18 частоты вращения вала электродвигателя

16, выходной сигнал которого подается на электронный коммутатор 15 и через согла25 сующее устройство 36 на устройство 13 сравнения, блок 12 аварийной защиты, выход которого соединен с одним иэ выходов устройства 13 сравнения, зздатчик 11 пускового режима дизеля 23, выход которого сое30 динен с одним из входов устройства 13 сравнения, многофункциональный коррекТор 7 топливоподачи, выход которого связан с одним из входов устройства 13 сравнения, а один из выходов — с выходом датчика 28

35 частоты вращения вала дизеля, задатчик 9 скоростного режима работы трактора, выход датчиков давления во впускном коллекторе дизеля и плотностновяэкостных свойств топлива, связаны с соответствую40. щими входами многофункционального корректора 7, а выход устройства 6 сравнения .связан G входом многофункционального корректора 7. Датчик 21 положения рейки насоса с последовательно соединенным дифференцирующим звеном 26 связан с входом устройства 6 сравнения. Выход пропорционального регулятора 5 связан с входом ус геройства 6 сравнения. Выход устройства 4 сравнения, один из входов ко50 Toporo связан е выходом дифференцирующего звена 29, последовательно связанного с датчиком 28 частоты вращения вала дизеля, связан с входом пропорционального регулятора 5. Датчик 24 температуры

55 отрзботзвыг х газов в выпускном коллекторе, последовательно связанный с дифференцирующим звеном 25, связан с одним из входов устройства 4 сравнения. Задатчик 1 оптимальной температуры отработавших газов в выпускном коллекторе и датчики 2 и

1663218

3 давления и температуры окружающей среды связаны с соответствующими входами устройства 4 сравнения.

Многофункциональный коллектор 7 топливоподачи может быть выполнен в виде известной функциональной схемы.

Устройство работает следующим образом, Сигналы задания зэдэтчикэ 1 по оптимальной температуре отработавших газов датчиков 2 и 3 давления и температуры окружающей среды, форсированные сигналы по частоте вращения вала дизеля и температуре отработавших газов, э также корректирующий сигнал отклонения текущего значения КПД гидротрэнсформатора 27 от его максимального значения подаются на устройство 4 сравмения с коэффициентами усиления, обеспечивающими оптимальное управление названными параметрами силовой установки. Результат сравнения последовательно подается на пропорциональный регулятор 5 и устройство 6 сравнения. Коэффициент усиления пропорционального регулятора 5 выбирается иэ условия быстродействия и устойчивости контуров регулирования скоростного режима дизеля 23 и температурой отработавших газов. Одновременно на устройство 6 сравнения подается форсированный сигнал обратной .связи по положению рейки топливного насоса, образуя контур стабили.зации положения рейки. Устойчивость и бы: стродействие его определяется текущим значением коэффициента усиления многофункциомзльного корректора 7, на выход которого подается результирующий сигнал устройства 6 сравнения. Многофункциональный корректор 7 осуществляет формирование закона подачи топлива в зависимости от сигналов задатчика 9 и датчиков 8. 10 и 28. Выходной сигнал корректора 7 подается на вход контура стабилизации угловой скорости вала электродвигателя 16, Одновременно ма вход контура (устройство

13 сравнения) подаются сигналы задатчика

11, осуществляющего подачу сигнала на дополнительное перемещение рейки в сторону увеличения подачи топлива при пуске двигателя и блока 12 аварийной защиты, .дающий задание на перемещение рейки в положение минимальной подачи топлива, Контур стабилизации состоит из датчика 18 угловой скорости вала электродвигателя 16, устройства 36 согласования, согласующего дискретный сигнал датчика 18, и устройства

13 сравнения, пропорционально-интегрального регулятора 14, компенсирующего электромеханическую постоянную времени электродвигателя 16. обеспечивая эадэнные быстродействие и устойчивость контура. Одновременно сигналы от блока 13 аварийной защиты, задатчика 11 пускового режима дизеля, подаются на блок 13 сравнения, осуществляя смещение результирующего сигнала в сторону снижения (повышения) скорости вращения вала эадающего электродвигателя и обеспечивая уменьшение (увеличение) подачи топлива.

Выходной сигнал регулятора 14 подается ма выход коммутатора 15 бесконтактного электродвигателя 16, осуществляющего задание стабилизированной скорости вращения входного вала дифференциального редукто15 ра, в котором сравнивается скорость электропривода со скоростью вала дизеля.

Результат сравнения в виде углового перемещения выходного вала редуктора передается через реечное зацепление и

20 осуществляет дополнительное перемещение рейки топливного насоса, регулируя циклоаую подачу топлива и скоростной режим дизеля.

Контур регулирования скоростного ре25 жима дизеля по эффективным параметрам гидротрансформатора работает следующим образом, Информация об изменении скоростного режима дизеля и гидротрансформэтарз с

30 датчиков 28 и 30 передается на блок 31 деления, где определяется текущее значение передаточного отношения. Последнее поступление на вход функционального преобразователя 32, выходным сигналом кото35 рого является текущее значение КПД гидротрансформатора, поступающее на устрайство 34 сравнения, где сравнивается с максимальным эксплуатационным КПД, задаваемым задатчиком 33. Результат сравнекорректирования топливоподачи на устройство 4. сравнения. Это влечет изменение скоростного режима в сторону его уменьшения и автоматически осуществляется выбор

45 требуемого передаточного отношения гидротрансформатора и поддержание его мзксимальиого КПД.

Таким образом, обеспечивается необ50 ходимае быстродействие и минимальный удельный расход топлива, путем регулирования ега подачи с учетом эксплуатационных колебаний параметров топлива, рабочего процесса дизеля, окружающей

55 среды и эффективных показателей гидротрансформатора.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования силовой установки. включающей двигатель с задатчиком скоростного режима и

40 ния поступает на пропорциональный .регулятор 36 и дополнительным импульсом

1663218

2О

30 тапливодозирующим ор аном и гидротрансформатор, содержащее пропорцианэльмаинтегральный регулятор стабилизатора частоты вращения вала дифференциэльного злектропривода топливодозирующего органа, датчик температуры отработавших газов, задатчик температуры отработавших газов, датчики температуры и давления окружающей среды, первое устройство сравнения с шестью входами, четыре из.которых связаны соответственно с датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком и зэдатчиком температуры отработавших газов. датчики частоты вращения вала двигателя и выходного вала гидротрансформаторв, первый пропорциональный регулятор, эадетчик КПД гидратрансформаторэ, второе устройство сравнения, функциональный преобразователь и делитель, входы которого связаны с датчиками частоты вращения вала двигате-. ля и выходного вала гидратрэнсформэторэ. выход через функциональный преобразователь подключен к одному из входов второго устройства сравнения, другой вход которого связан с задэтчиком КОД гидротрэнсформатора, а выход через первый пропорциональный регулятор связан с пятым входом первого устройства сравнения, шестой вход которого подключен к датчику частоты вращения вала двигателя. а т л и ч à ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения быстродействия и повышения точности регулирования, устройство снабжено вторым пропорциональным регулятором, датчиком положения топливодоэирующего органа, третьим устройством сравнения, многофункциональным корректором, датчиком плотностновязкостных свойств топлива, датчиком давления воздуха so впускном трубопроводе двигателя, причем выход первого устройства сравнения через второй пропорциональный регулятор связан с одним из входов третьего устройства срэвнемия, другой вход которого связан с выходам датчика положения топливодозирующего органа, а выход — с одним из входов многофункционального корректора, другие входы которого связаны соответственно с датчиком плотностновязкостных свойств топлива, датчиком давления воздуха во впускном трубопроводе, датчиком частоты вала двига- теля и задатчиком скоростного режима двигателя, а выход подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора, 2. Устройство по и. 1, отл и чаю щеес я тем, что линия связи датчика температуры отработавших газов с одним иэ входов

nepsoro устройства сравнения снабжена дифференцирующим звеном.

3. Устройство по и. 1 и 2, от лича ющ е е с я тем, чта линия связи датчика частоты вращения вала двигателя с шестым входом первого устройства сравмения снабжена дифференцирующим звеном

4, Устройство no nn. 1-3, о т л и ч à ющ е е с я тем, что линия связи датчика положения топливодоэирующего органа с одним из входов третьего устройства сравмения снабжена дифференцирующим эвеном, 5. Устройство no nn. 1, 2, 3, 4 или 5, о vл и ч а ю щ е е с я тем, что ано снабжено блокам аварийной защиты, задэтчиком пускового режима и четвертым блоком сравнения с тремя входами, включенным в линию связи многофункционального корректора с пропорционально-интегральным регулятором, а блок аварийной защиты и зэдэтчик пускового режиме подключены к соответствующим входам четвертого блока сравнения.

6, Устройство пап.5, отл ич э ю щеес я тем, что снабжено датчиком частоты врещения вала дифференциального злектропривода и согласующим блоком, а четвертый блок сравнения выполнен с дополнительным входом, связанным через согласующий блок с датчиком частоты вращения вела дифференциального электропривода.

16б3218

16.63218

Составитель П. Мурашев

Редактор Е. Фельдман Техред М. Моргентал - . Корректор В. Петраа

Заказ 1767 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Рвушская наб., 435

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