Способ регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к системам регулирования двигателей внутреннего сгорания. В дискретные отрезки времени измеряют регулируемую величину, сравнивают ее с заданным значением, по результатам сравнения вырабатывают управляющее воздействие и передают его на орган дозирования подачи топлива. Для расширения сферы применения способа по типам дизелей и условиям их работы дискретные отрезки времени измерения регулируемой величины варьируют по длительности. Для повышения стабильности процесса измерения регулируемой величины, начало каждого дискретного отрезка времени измерения синхронизируют по переднему фронту импульсов датчика частоты вращения. Для минимизации погрешностей измерения регулируемой величины в дискретные отрезки времени включают только целое число импульсов датчика частоты вращения, а следующий дискретный отрезок времени измерения начинают со следующего за ним импульса датчика. Технический результат заключается в повышении точности поддержания скоростного режима двигателя. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается способа регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, например дизель-генераторной силовой установки магистральных тепловозов.

Известны способы регулирования частоты вращения, когда за определенный, строго фиксированный отрезок времени, подсчитывают количество импульсов датчика, интегрируют их, полученное напряжение сравнивают с напряжением задатчика и по результатам сравнения формируют управляющее воздействие на топливозадающий орган двигателя [1].

Известны также способы регулирования, когда в качестве регулируемой величины используют промежуток времени между импульсами датчика, сравнивают эту величину с заданной и по результатам сравнения вырабатывают управляющее воздействие [2].

Особенностью этих способов является низкая точность поддержания заданной частоты вращения двигателя на малых оборотах.

Целью изобретения является повышение точности поддержания скоростного режима дизеля как на малых оборотах, так и на номинале.

На чертеже представлена схема реализации способа.

В ПЗУ Программ 15 с помощью программатора 16 заносят массив чисел, соответствующий пятнадцати позициям контроллера пульта управления 4. В момент начала работы информация из ПЗУ переписывается в ОЗУ 9. Датчик 1, установленный на двигателе, например, на зубчатом венце маховика, вырабатывает импульсы, частота следования которых пропорциональна частоте вращения коленчатого вала дизеля. Через компаратор 2 эти импульсы поступают в буфер 7 микроконтроллера и одновременно на счетчик импульсов в арифметико-логическом устройстве 8.

Интервал счета импульсов задают с помощью генератора 3, делителя частоты 10 и управляемого счетчика 6 и представляют в буфере 7 в виде числа, соответствующего определенному времени счета. Для дизелей с различным скоростным диапазоном и различным числом зубьев маховика этот интервал можно выбирать в пределах от 5 до 60 мс, что осуществляется с помощью программатора 16.

Скорость прохождения каждого импульса датчика также представляют в буфере 7 в виде чисел, которые суммируются нарастающим итогом до тех пор, пока их сумма не станет равной, или больше того числа, которое соответствует заданному времени счета импульсов. Таким образом, время счета заканчивается только при прохождении целого числа импульсов и поэтому не является строго фиксированным, т.е. может изменяться в пределах длительности прохождения одного импульса. Это позволяет избежать ошибок в подсчете количества импульсов и, следовательно, повысить точность измерения скоростного режима. После этого счетчик 6 сбрасывается и со следующего импульса начинают отсчет нового временного интервала счета, а информация буфера 7 переписывается в арифметико-логическое устройство 8.

В этом устройстве на основании информации буфера и счетчика количества импульсов датчика вычисляется средняя частота вращения коленчатого вала дизеля за период счета где С - постоянный коэффициент, Z - количество импульсов, подсчитанное за период счета, Δt^* - - фактически полученный интервал счета для количества импульсов Z.

Полученное значение средней частоты вращения за период Δt^* сравнивают с заданным значением частоты вращения, которое выбирают из ОЗУ 9 микроконтроллера путем активизации нужной части массива чисел управляющим воздействием с пульта управления 4.

По результатам сравнения вырабатывают регулирующее воздействие, которое с помощью широтно-импульсного модулятора 11 управляет работой ключевого усилителя мощности 13 и исполнительного устройства 14 регулятора подачи топлива.

Длительность периода расчета средней частоты вращения, сравнения результатов и выработки управляющего воздействия выбирается значительно меньше минимальной величины интервала счета импульсов (т.е. около 1,5 мс).

Это позволяет снизить фазовое запаздывание в системе регулирования и повысить ее динамическую точность.

Источники информации 1. В.В. Бондаренко, Г.В. Мельник, А.Н. Руденко. Электронные системы регулирования ДВС за рубежом: Обзор. - М.: ЦНИИТЭНтяжмаш, 1988. - 28 с., ил. - (Двигатели внутреннего сгорания. Сер. 4. Вып. 3).

2. Б.П. Колосов, В.Ф. Руденко, В.И. Харитонов. - Способ автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления. - Авторское свидетельство СССР N 1474307, кл. F 02 D 41/00, 1989 г.

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, при котором в дискретные отрезки времени измеряют регулируемую величину, сравнивают ее с заданным значением, по результатам сравнения вырабатывают управляющее воздействие и передают его на орган дозирования подачи топлива, отличающийся тем, что для расширения сферы применения способа по типам дизелей и условиям их работы дискретные отрезки времени измерения регулируемой величины варьируют по длительности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения стабильности процесса измерения регулируемой величины начало каждого дискретного отрезка времени измерения синхронизируют по переднему фронту импульсов датчика частоты вращения.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для минимизации погрешностей измерения регулируемой величины в дискретные отрезки времени включают только целое число импульсов датчика частоты вращения, а следующий дискретный отрезок времени измерения начинают со следующего за ним импульса датчика.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что для повышения точности поддержания частоты вращения измерение регулируемой величины производят несколько раз за один оборот вала двигателя.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что для минимизации фазового запаздывания в системе регулирования время расчета величины регулирующего воздействия выбирают меньше минимального дискретного отрезка времени измерения регулируемой величины.

РИСУНКИ

Рисунок 1