Устройство для регулирования подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: подача дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания на переходных режимах работы. Сущность изобретения: при резком перемещении рычага управления топливоподзчей электромагнитный переключатель б замыкает контакт 7 и подключает электромагнитный привод запорного органа 3 к источнику электропитания 5. Сжатый воздух через трубопровод поступает в турбокомпрессор 17 и двигатель 1. Компаратор 12 дает сигнал на отключение подачи дополнительного воздуха в момент достижения турбокомпрессором 17 установившегося значения частоты вращения. 1 ил,

.Союз советских социАлистических РЕСПУБЛИК (st)s F 02 D 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

77 (21) 4881459/06 (22) 11.11.90 (46) 23.07.92. Бюл. М 27 (71) Производственное объединение "Завод им. Малышева" и Харьковский политехнический институт им. В,И.Ленина (72) А.Н.Борисенко, Ю, Н.Колыбин и В.Н.Соболь (56) Авторское свидетельство СССР .

Q 1268771, кл. F 02 D 23/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПОДАЧИ ВОЗДУХА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

««ьЖ««1749516 Al (57) Использование; подача дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания на переходнь(х режимах работы, Сущность изобретения: при резком перемещении рычага управления топливоподачей электромагнитный переключатель 6 замыкает контакт 7 и подключает электромагнитный привод запорного органа 3 к источнику электропитания 5. Сжатый воздух через трубопровод поступает в турбокомп рессор 17 и двигатель 1. Компаратор 12 дает сигнал на отключение подачи дополнительного возду, ха в момент достижения турбокомпрессором 17 установившегося значения частоты вращения. 1 ип, 1749516

20

ЗО

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для регулирования воздухоснабжения ДВС.

Известно устройство для регулирования, содержащее регулятор частоты вращения, рычаг которого подсоединен к органу дозирования подачи топлива, источник сжа-того воздуха, подключенный к цилиндрам двигателя при помощи магистрали, установленный в ней золотник с приводом от подпружиненного сердечника электромагнита с двумя зажимами, один иэ которых через подвижный и неподвижный контакты с отрицательным полюсом источника литания, причем подвижный контакт связан с дополнительным плечом рычага через пружину и выпуклую головку, дополнительное плечо жестко связано с oI.ðàíè èòåëåì хода„а выпуклая головка сопряжена с подвижным упором ограничителя перемещения органа дозирования подачи топлива, ограничитель выполнен с приводом от датчика давления наддува, сообщенного с магистралью сжатого воздуха непосредственно и с г осивером через обратный клапан, три диода, тиристор, два резистора, конденсатор и катушку индуктивности, катоды первого и Второго диодов соединены с вторым зажимом электромагнита, аноды первого диода и тиристора соединены между собой и с положительным полюсом источника питания,. катод тиристара через катушку индуктивности связан с анодом второго диоца, первый обкладкой конденсатора и первым зажимом первого резистора; вторая обкладка подключена к отрицательному зажиму источника питания, первый зажим второго резистора соединен с анодом третьего диода, катод которого подключен к управляющему электроду тиристора;

Недостатком данного устройства является низкое качество протекания переходных процессов, во-первых, из-за того, что начало подачи дополнительного воздуха осуществляется только после появления провалов оборотов коленвала двигателя, ва-вторых, урорень расхода дополнительного воздуха не зависит от величины нагрузки.

Известна также система регулирования подачи дополнительнога воздуха. содержащая блок управления, связанный с фотоэлектрическим дымомером и датчиком частоты вращения вала дизеля. Вход усилителя связан с выходом блока управления, а выход — с приводом электропневматического клапана подачи дополнительного воздуха от источника сжатого воздуха через магистраль в цилиндры дизеля, Датчик мощности дизеля через дифцепочку, диод, одновибратор и схему ИЛИ связан с блоком управления. Второй вход схемы ИЛИ соединяет фотоэлектрический дымамер с блоком управления.

Недостатком данной системы является низкое качество переходных процессов изза того, что начало подачи дополнительного воздуха происходит после срабатывания ( датчика мощности. (достаточно инерционной системы, но более быстрой, чем в предыдущем устройстве, где реагируют уже на провалы оборотов из-за наброса).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования подачи дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания, содержащее запорный орган, установленный В трубопроводе подачи дополнительного воздуха, дистанционный электромагнитный переключатель с двумя входами и выходами, соединенными с обмоткой запорного органа с электромагнитным приводом, два, компаратора, каждый из которых сВОим Выходам соединен с Одним из ВходОВ дистанционного переключателя, датчик скорости рычага управления топливоподачей с преобразователем, выходы которого соединены с входами первого компаратора, датчик частоты Вращения ротора турбокомпрессора с преобразователем, выход которого связан с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, и источник питания запорного органа.

В известном устройстве подача дополнительнога воздуха начинается с момента увеличения топливоподачи рычагом управления и завершается в тот момент, когда частота вращения турбокомпрессора достигаеттребуемого уровня, Этому уровню соответствует порог срабатывания второго кампаратора, который отключает подачу дополнительного воздуха s двигатель.

Известное устройство обладает более высоким быстродействием, поскольку оно включает подачу дополнительного воздуха не в момент появления провала оборотов двигателя, а раньше — s момент увеличения топливоподачи рычагом управления.

Однако из-за постоянства порога срабатывания второго компаратора отключение подачи дополнительного воздуха происходит при вполне Определенной частоте вращения турбокомпрессора.. Этот порог является оптимальным только для одного единственнога значения приращения нагрузки, когда этот порог соответствует установившемуся (после приема нагрузки агрегатом) значению частоты вращения тур-бокомпрессора. Во всех остальных случаях

17405 16 этот компаратор либо срабатывает при частоте вращения турбокомпрессора, меньшей установившегося для данной нагрузки значения (что приводит к недостаточному воздухоснабжению), либо не срабатывает при соответствующей частоте вращения турбокомпрессора и дополнительный воздух продолжает поступать в цилиндры и в установившемся режиме агрегата (что ведет к перерасходу воздуха), В обоих этих случаях индикаторный КПД дизеля уменьшается иэ-за несогласованности подачи воздуха и топлива, что в конечном счете приводит к ухудшению качества протекания переходных процессов.

Цель изобретения — повышение качества протекания переходных процессов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее запорный орган, установленный в трубопроводе подачи дополнительного воздуха, дистанционный электромагнитный переключатель с двумя входами и выходами, соединенным с обмоткой запорного органа с электромагнитным приводом, первый и второй компараторы, каждый иэ которых своим выходом соединен с одним из входов дистанционного переключателя, датчик скорости рычага управления топливоподачей с преобразователем, выходы которого соединены с входами первого компаратора, датчик частоты вращения ротора турбокомпрессора с преобразователем, источник питания запорного органа, одна клемма которого подключена к первому выходу дистанционного электромагнитного переключателя, а вто-. рая — через обмотку запорного органа связана с другим выходом дистанционного электромагнитного переключателя, третий выход которого соединен со стробирующим входом второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, введены дополнительный резистор и дифференцирующая цепочка, вход дифференцирующей цепочки зашунтирован дополнительным резистором и подключен параллельно выходным зажимам преобразователя датчика частоты вращения турбокомпрессора, один из выходных зажимов дифференцирующей цепочки соединен с первым входом второго компаратора, а другой подключен к общей шине.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Двигатель 1 имеет трубопровод 2 подачи дополнительного воздуха, который сообщает его с запорным органом 3, имеющим электромагнитный привод, и сообщает запорный орган 3 с источником 4 сжатого воздуха, Первый отвод обмотки электромагнитного привода запорного органа 3 через источник 5 питания связан с первым выходом дистанционного электромагнитного переключателя 6, а второй отвод

5 обмотки запорного органа 3 подключен к второму выходу переключателя 6, Между .первым и вторым выходами в переключателе 6 включены замыкающие контакты 7, Первый вход дистанционного электромаг10 нитного переключателя 6 соединен с выхо- дом первого компаратора 8. Первый, второй и стробирующий входы первого компаратара 8 подключены к выходам датчика 9 скорости рычага управления топливоподачей с

15 преобразователем, Кроме того, второй вход первого компаратора 8 подключен к общей шине, Дистанционный переключатель 6 содержит первую 10 и вторую 11 обмотки, первый отвод обмотки 10 соединен с пер20 вым входом переключателя 6, первый отвод обмотки 11 соединен с первым входом переключателя 6, Вторые отводы обмоток 10 и

11 соединены с общим проводом схемы.

Стробирующий вход второго компаратора

25 12 соединен с третьим выходом переключателя 6 и через замыкающие контакты 13 и четвертый выход переключателя 6 с общей шиной электропитания. Датчик частоты турбокомпрессора 14 с преобразователем сво30 ими двумя выходами соединен с двумя входами дифференцирующей цепи 15, зашунтированными дополнительным резистором 16, Два выхода дифференцирующей цепи 15 соединены с первым и вторым вхо35 дами второго компаратора 12, причем второй вход соединен с общей шиной электропитания схемы. Турбокомпрессор

17 получает дополнительное воздухоснабжение по трубопроводу 2, 40 Запорный орган 3 может быть выполнен на базе электромагнитов типа ЭТ52Б, ЭТ54Б.. Источник 5 питания представляет собой стабилизированный источник постоянного напряжения (24 В или 110 В в зави45 симости от модификации электромагнита в запорном органе) и может быть взят из числа выпускаемых промышленностью или реализован по типовой схеме. Резистор 16 может быть типа MflT, УЛИ или др. и имеет

50 сопротивление в несколько килоом. Дифференцирующая цепь 15 может быть выполнена в виде резистивно-емкостной цепочки (резистор типа МЛТ, конденсатор типа

МБМ, БМ) по типовой схеме известной из

55 электротехники. Датчик 14 частоты турбокомпрессора с преобразователем может быть точно таким же, как в известном устройстве, т,е. может представлять собой постоянный магнит, установленный на роторе турбокомпрессора, вблизи которого непод1749516

15

35

45

55 вижно установлена катушка, к которой подключена RC-цепочка с диодом, Датчик 9 скорости может быть выполнен так же, как и в известном устройстве (в виде постоя н ного магнита, закрепленного на рычаге управления двигателем, двух неподвижных катушек и связанных с ними RC-цепочек с диодами).

Дистанционный электромагнитный переключатель 6 выполнен точно так же, как в известных технических решениях. При подаче напряжения на обмотку 10 этого переключателя контакты 7 и 13 замыкаются, при подаче напряжения на обмотку 11 эти контакты размыкаются. Первый компаратор 8 может быть выполнен, например, на микросхемах К554СА1, К554САЗ или других с усилителем мощности, Второй компаратор 12 вырабатывает сигнал логического нуля; независимо от напряжения на сигнальном (первом по схеме предлагаемого устройства) входе при разомкнутых контактах 13, Выходной импульс компаратора 12 имеет нормированные длительность и амплитуду, равную уровню логической единицы, передний фронт этого импульса формируется в момент совпадения с нулем сигнала на первом его входе. Выходной импульс компаратора 12 вырабатывается только при замкнутом контакте 13, Узел 12 может быть выполнен на базе микросхемы К554САЗ, вход которого соединен с выходом

К554САЗ, типового усилителя мощности, вход которого через диод подключен к выходу одновибратора, а выход является выходом узла 12. При этом первым входом узла 12 является контакт "4" микросхемы

К554САЗ, вторым входом — контакт 3, стробирующим входом — зажим "Строб", а база транзистора Т1 подключается к шине "+5B" через дополнительный резистор сопротивлением 8,2...15 кОМ (не показан).

Возможны и другие варианты реализации узла 12.

В установившемся режиме, при сбросе нагрузки и при плавных набросах нагрузки датчик 9 скорости рычага управления с преобразователем не вырабатывает сигналы, достаточные для срабатывания первого компаратора 8, поэтому контакты 7, 13 дистанционного электромагнитного переключателя 6 разомкнуты и второй компаратор

12 по входу стробирования выключен (это же состояние контактов 7, 13 и второго компаратора 12 возможно после срабатывания последнего в случае обратного состояния контактов 7, 13), При этом трубопровод 2 перекрыт запорным органом 3 от подачи сжатого воздуха из источника 4 в турбокомпрессор 17 двигателя 1.

При резком нэбросе нагрузки, достаточном для срабатывания первого компараторэ

8, на выходе последнего нэ некоторое время (определяемое датчиком 9) устанавливается

5 "1", зэпитывается первая обмотка 10 дистанционного электромагнитного переключателя 6, что приводит к замыканию контактов 7 и 13, Контакт 7 подключает источник питания 5 к обмотке запорного органа 3, последний срабатывает нэ открытие подачи дополнительного воздуха из источника 4 сжатого воздуха через трубопровод 2 турбокомпрессор 17 двигателя 1, Контакт

13 выдает разрешающий сигнал на стробирующий вход второго компэрэтора 12, С момента наброса нагрузки начинает рэскручивэться (увеличивать воздухоснабжение) турбокомпрессор; 17 от растущей энергии выхлопа двигателя 1 (из-зэ роста топливоподэчи), т,е, сигнал с датчика 14 частоты турбокомпрессора с преобразователем возрастает, дифференцируется дифференцирующей цепочкой 15 и в аиде сигнала, отличного от нулевого уровня. поступает на первый вход второго компаратора 12, что не приводит к срабатыванию последнего и на его выходе сохраняется "0", Подача дополнительного воздуха способствует повышению индикаторного КПД двигателя 1, его мощности во время переходного процесса, что способствует лучшему(с точки зрения качества переходного процесса— провал оборотов коленвала, длительность, дымление и т.п,) принятию нагрузки. Окончанием приема нагрузки — выходом на новый установившийся режим — является окончание разгона турбокомпрессора 17, Этот момент фиксируется постоянством сигнала с выхода датчика 14, что в свою очередь приводит к нулевому уровню сигнала на первом входе второго компарэтора 12 срабатыванию последнего, установке "1" на его выходе, запитывэнию второй обмотки 11, что приводит к рэзмыканию контактов 7 (обесточивание обмотки запорного органа 3 — перекрытие дополнительного воздухоснабжения) и 13 (выключение второго компаратора 12 по стробирующему входу), Устройство приходит в исходное состояние для установившегося режима, Конденсаторы дифференциальной цепочки

15 и датчика 14 разряжаются через дополнительный резистор 16.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемое устройство обеспечивает подачу дополнительного воздуха в двигатель в течение всего переходного процесса: с момента наброса нагрузки и до момента достижения турбокомпрессором частоты вращения соответствующей новой нагруз1749516 ке, т,е. переход на установившийся режим— частота вращения турбокомпрессора не изменяется. В этом заключается его преимущество по сравнению с прототипом, где подача дополнительного воздуха осуществляется в течение переходного процесса только при одном значении наброса нагрузки, так как порог второго компаратора постоянен. Следовательно, в предлагаемом устройстве переходный процесс протекает при лучшем качестве. уменьшаются провалы оборотов коленвала двигателя, длительность, дымность и т.д. подключен к одному из входов дистанционного переключателя, датчик скорости перемещения рычага топливодачи с преобразователем, выходы которого соеди5 нены с входами первого компаратара, датчик частоты вращения турбокомпрессора с преобразователем, источник питания запорного органа, одна клемма которого подключена к первому выходу дистанци10 онного переключателя, а другая через электромагнитный привод запорного органа соединена с другим выходом дистанционного переключателя, причем второй компаратор выполнен со стробирующим

15 входом, подключенным к третьему выходу дистанционного переключателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено дополнительным резистором и дифференцирую20 щей цепью, входные выводы которой подключены к выходным выводам преобразователя датчика частоты вращения турбокомпрессора, а выходные выводы соединены с входами второго компаратора, 25 при этом дополнительный резистор включен между входными выводами дифференцирующей цепи, Формула изобретения

Устройство для регулирования подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, источник сжатого воздуха, трубопровод подачи дополнительного воздуха, соединенный с источником сжатого воздуха. запорный орган с электромагнитным приводом, установленный в трубопроводе подачи дополнительного воздуха, дистанционный электромагнитный переключатель с двумя входами и по меньшей мере тремя выходами, два компаратора, каждый из которых выходом

Составитель А. Борисенко

Редактор В. Бугренкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э. Лончакова

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

Заказ 2578 Тираж Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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