Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить точность регулирования. Источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с двумя входами, блок умножения (БУ) 5, исполнительный элемент 6 топливодозирукяцего органа, двигатель 7 и датчик

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1408095 А 1 (sg 4 Р 02 П 41/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4148437/25-06 (22) 18, 11.86 (46) 07.07.88. Бюл. 11 25 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А.А.Ахматов, С.Н.Курносова и Д.А.Курносов (53) 621.43-55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1271988, кл. F 02 D 41/00, 1985. (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность регулирования. Источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рас" согласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с двумя входами, блок умножения (БУ) 5, исполнительный элемент 6 тонливодозирующего органа, двигатель 7 и датчик

1408095

8 частоты вращения вала. двигателя установлены последовательно. При этом выход датчика 8 соединен с первым входом БУ 13, с входом дифференцирующего звена 11, первым входом БУ 22, йервым входом БУ 27 и вторым входом измерителя 2. Выход элемента 6 соединен с входом датчика 9 перемещения топливодозирующего органа, выход которого подключен к входу дифференцирующего звена 10, первому входу БУ 18 и первому входу .БУ 15. Выход звена 10 соединен с первым входом БУ 16 и вторым вхоцом БУ 13, выход которого подключен к первому входу сумматора !

4. К второму входу сумматора 14 подключен выход БУ 15. Выход звена 11 подключен к вторым входам БУ 15 и 16, ! к входу дифференцирующего звена 12 и, к двум вхоцам БУ 20. Выход сумматора

14 связан с первым входом блока 23

, деления, с вторым входом блока 19 де, ления и входом двухпорогового компара»

Изобретение относится к машино-.. строению, в .частности двигателестрое нию, а именно к регуляторам частоты

1 вращения двигателя внутреннего сгора-! ния.

Целью изобретения является повыше-! ние точности.

На фиг.! представлена функциональная схема регулятора частоты вращения; на фиг.2 — структурная схема регуля10 тора частоты вращения.

Регулятор частоты вращения ДВС содержит источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с двумя входами, блок 5 умножения, исполнительный элемент 6 топливодозирующего органа, двигатель 7, датчик 8 частоты вращения вала двигателя, датчик 9 перемещения топливодозирующего органа, дифференцирующие звенья 10-12, блок 13 умножения, сумматор 14, блоки 15 и 16 умножения, сумматор 17, блок 18 умно- 25 жения, блок 19 деления, блок 20 умножения, сумматор 21, блок 22 умножетора 26. При этом выход БУ 16 подключен к первому входу сумматора 17, выход которого связан с первым входом блока 19, с которым последовательно соединены схема 25 фиксации уровня и bY 27, подключенный выходом к второму входу сумматора 4. Выход звена

12 связан с вторым входом БУ 18 и вторым входом БУ 22, подключенного выходом к второму входу сумматора 21.

Выход последнего связан с вторым входом блока 23. Схема 24 установлена последовательно с блоком 23 и своим выходом подсоединена к второму входу

БУ 5. Выход компаратора 26 связан с вторыми входами схем 24 и 25 фиксации уровня. При таком выполнении система регулирования частоты вращения . двигателя 7 становится нечувствительной к изменению рабочей точки двигателя при работе последнего в нестационарных условиях. 2 ил. ння, блок 23 деления, схемы 24 и 25 фиксации уровня, двухпоро говый компаратор 26, блок 27 умножения. Часть элементов регулятора функционально объединена в два блока: блок 28 идентификации параметров двигателя и блок 29 режимов регулирования.

Блок 28 идентификации параметров двигателя содержит три дифференцирующих звена 10-12, шесть блоков 13,15, 16,18,20 и 22 умножения,.три сумматора 14, 17 и 21 и два блока 19 и 23 деления.

Блок 29 режимов регулирования содержит две схемы 24 и 25 фиксации уровня и двухпороговый компаратор 26.

Выход источника 1 задающего сигнала связан с неинвертирующим входом измерителя 2 рассогласования, выход которого связан с входом корректирующего устройства 3. Выход корректирующего устройства 3 связан с первым неинвертирующим входом сумматора 4, выход которого связан с первым входом блока 5 умножения. Выход блока 5 умножения связан с входом исполнительсоответственно вторым и третьим входасации уровня являются соответственно

20 вторым и первым выходами блока 29 режимов регулирования.Регулятор работает следующим образом.

На структурной схеме (фиг.2) при2Б няты обозначения. U — выходной задающий сигнал источника 1; U — сигнал, пропорциональный ошибке отработки задающего сигнала; M (S) - передаточная функция корректирующего устз 1408095

4 ного элемента 6 топливодозирующего тирующий вход которого связан с выхооргана, выход которого связан с дви- дом блока 15 умножения, а выход — с гателем 7 и датчиком 9 перемещения вторыми входами блоков 19 и 23 делетопливодознрующего органа. цатчик 8 .ния, и является первым выходом блока .

Ф частоты вращения связан с валом дви- 28 идентификации. Вторым и третьим гателя 7. Выход датчика 9 перемещения входами блока 28 идентификации явля-. ! топливодозирующего органа связан с ются соответственно выходы блоков 19 пеРвым входом блока 28 идентификации и 23 деления, параметров двигателя, второй вход ко-;0 Первым входом блока 29 режимов реторого связан с выходом датчика 8 гулирования является вход двухпорогоV частоты вращения. Первый второй и ного компаратора 26, выход которого третий выходы блока 28 идентификации связан с первыми входами первой и параметров двигателя связаны с пер- второй схем 25 и 24 фиксации. Вторые вым, вторь1м и третьим входами блока 1Б входы схем 25 и 24 фиксации являются:

29 режимов регулирования, первый вы-. ход связан с вторым входом блока 5 мн блока режимов регулирования, а выумножения, а второй выход — с первым ходы первой и второй схем 25 и 24 фиквходом блока 27 умножения, второй вход которого связан с выходом датчика 8 частоты вращения, а выход - с вторым инвертирующим входом суммато; ра 4.

Первым входом блока 28 идентификации параметров двигателя является вход дифференцирующего звена 10, к входу которого подключены первый вход блока 15 умножения и первый вход бло" ка 18 умножения. Выход дифференцирующего звена.10 связан с первым вхо- 30 ройства; Ид (S) — передаточная функция дом блока 13 умножения и первым вхо". исполнительного элемента топливодозидом блока 16 умножения. Второй вход рующего органа; h — перемещение топблока 13 умножения является вторым ливодоэирующего органа; а и Ъ - паравходом блока 28 идентификации пара- метры двигателя, эквивалентные по фиметров двигателя. К второму входу зическому смыслу соответственно факблока 13 умножения подключены вход тору устойчивости и эффективности дифференцирующего звена 11 и первый топливоподачи двигателя;.I — момент вход блока 22 умножения. Выход диффе- инерции вращающихся масс, приведенный ренцирующего звена 11 связан с вто- к валу двигателя; о — частота враще" рым входом блока 15 умножения и -BTQ 0 ния двигателя; U выходной сигнал рым входом блока 16 умножения, первым датчика перемещения топливодозирующеи вторым входами блока 20 умножения го органа; U> — выходной сигнал дати входом дифференцирующего звена 12, чика частоты вращения; U„ сигнал, выход которого связан с вторым входом пропорциональный скорости перемещения блока 18 умножения и .вторым входом 4Б топливодозирующего органа; U — сигблока 22 умножения., Выход блока 18 нал, пропорциональный угловому уско .умножения связан с первым неинверти-,.- рению вращения вала двигателя; Б рующим входом сумматора 17, второй сигнал, пропорциональный второй йроиивертирующий вход которого связан с изводной частоты вращениями S/(1+SÒ) выходом блока 16 умножения, а выход — <> передаточная функция дифференцируюс первым входом блока 19 деления. щего. звена с малой постоянной време"

Л

Выход блока 22 умножения связан с ни Т; а и Ъ вЂ” - оценки параметров -двипервым инвертирующим входом сумматора гателя.

21, второй неинвертирующий вход кото- В процессе работы двигателя 7 в рого связан с выходами блока 20 ум- нестационарных условияк меняются паножения, а выход — с первым .входом раметры двигателя а и Ь . Оценивание блока 23 деления. Выход блока 13 ум-,параметров производится на основании ножения связан с первым инвертирующим. информации с датчиков 8 и 9 частоты входом сумматора 14, второй неинвер-.. вращения и перемещения топливодоэиру-

1408095 ющего органа. Оценки параметров двигателя 7 получаются при решении системы двух уравнений сд аы+ЬЬ

° (1)

5 д амФЬЬ. (2)

Разрешал уравнения (1) и (2) относительно а и Ь и заменяя h, й1 и их производные на пропорцйональные им измеренные и вычисленные величины, 10 получим следующие выражения для

, оценок параметров двигателя 7:

° ° ° ° л Urdu -цици (3)

Цо 4 % д и

Uu -V u

Ь Й---.М. (4).

Ц„Ц, -Ц„Б„

Как следует из выражений дпя оце..

Иок .(3) и (4), оценки вырощцаются,,если знаменатель равен нулю. С целью 20, обеспечения надежной работы регулято ра с блоком 28 идентификации параметров двигателя 7; в регулятор дополни тельно включен блок 29 режимов pery" лирования, состоящий из первой и второй схем 25 и 24 фиксации уровня и двухпорогового компаратора 26.

При f dl .< Бо, где Ео — некоторый заданный малый уровень, блок 28 иденiтификации отключен от блока 29 режи- 30 мов регулирования.и на выходах схем 24 и 25 фиксации уровня устанавлива,ются, оценки параметров, соответствую щие моменту времени, для которого справедливо равенство fdt=Eо. В случае, когда td 1.> Е, ключи в схемах 25 и 24 фиксации уровня, управляемые от двухпорогового компаратора 26, замкнуты и на выходах схем 25 и 24 фиксации уровня устанавливаются теку- 40 щие оценки параметров двигателя.

Совместное, включение в регулятор блока идентификации„параметров двигателя, Длока режимов регулирования и восьмого блока умножения, за счет их 46 точной настройки и быстродействия исполнительного элемента 6 топливодозирующего органа, датчика частоты вращения и датчика перемещения топливодозирующего органа, превышающих быст- 60 родействие контура регулирования частоты вращения, т.е. при Ид (S)з 1; . M (S) э 1, Ъ „(Я) ж1, что справедливо практически для всех двигателей, позволяет скомпенсировать вариации пара- 55 метров двигателя, обусловленные изменением режимных координат и условий внешней среды, и получить передаточную функцию выход корректирующего устройства — частота вращения двигателя в виде интегрирующего звена:

w(s) (s) 1

v(s)

Таким образом, система регулирования частоты вращения двигателя 7 становится нечувствительной к изменению рабочей точки двигателя 7 при работе двигателя в нестационарных условиях.

Формула и э о б р е т е н и я

Регулятор частоты вращения двига-., теля внутреннего сгорания, содержащий источник задающего сигнала, измеритель рассогласования с двумя входами, первый вход которого связан с выходом источника задающего сигнала, корректирующее устройство, вход которого связан с выходом измерителя рассогласования, сумматор, первый вход которого связан с выходом корректирующего устройства, первый блок умножения с двумя входами, первый вход которого .Ф связан с выходом сумматора, исполнительный элемент топливодозирующего

/ органа, вход которого связан с выходом первого блока умножения; датчик перемещения топливодозирующего органа, связанный с исполнительным элементом топливодоэирующего органа, и датчик частоты вращения, выход которого связан с вторым входом измерителя рассогласования и через линию обратной связи соединен с вторым входом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, регулятор дополнительно снабжен блоком идентификации параметров двигателя с двумя входами и тремя выходами, блоком режимов регулирования с тремя входами и двумя выходами и вторым блоком умножения с двумя входами, причем блок идентификации параметров двигателя включен в линию обратной связи и его первый вход связан с выходом датчика перемещения топливодоэирующего органа, а второй вход — с выходом датчика частоты вращенИя, первый, второй и третий выходы блока идентификации параметров двигателя связаны соответственно с первым, вторым и третьим входами блока, режимов регулирования, блок режимов регулирования также включен в линию обратной связи и его первый выход связан"с вторым входом первого блока умноже-..

7 14080 ния, а второй выход — с первым входом второго блока умножения, второй вход которого связан с выходом датчика частоты вращения, а выход второго

/ блока умножения связан со вторым входом сумматора, блок идентификации параметров двигателя снабжен тремя дифференцирующими звеньями, шестью блоками умножения с двумя входами, тремя 1р сумматорами с двумя входами и двумя блоками деления с двумя входами, причем первый вход блока идентификации параметров двигателя выполнен в вице входа первого дифференцирующего 15 звена, к входу которого подключены первые входы первого и второго блоков

Ъ умножения, а выход связан с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход блока иденти- рб фикации параметров двигателя выполнен в виде входа второго дифференцирующего звена, к входу которого подключены второй вход третьего блока умножения и первый вход пятого блока умножения, 25 а выход связан с вторыми входами первого и четвертого блоков умножения, первым н вторым входами шестого блока умножения и входом третьего дифференцирующего звена, выход которого свя- 30 зан с вторыми входами второго и пятого блоков умножения, выход второго блока умножения связан с первым входом первого сумматора, второй вход которо95 8

ro связан с выходом четвертого блока умножения, а выход — с первым входом первого блока деления, выход пятого блока умножения связан с первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом шестого блока умножения, а выход — с первым входом второro блока деления, выход третьего блока умножения связан с первым входом третьего сумматора, второй вход которого связан с выходом первого блока умножения, а выход— с вторыми входами первого и второго блоков деления,и выполнен в виде первого выхода блока идентификации параметров двигателя, второй и третий выходы которого выполнены соответственно в виде выходов первого и второго блоков деления, а блок режимов регулирования снабжен двумя схемами фиксации уровня с двумя входами и двухпороговым компаратором, вход которого выполнен в виде первого входа блока режимов регулирования, а выход связан с первыми входами первой и второй схем фиксации уровня, вторые входы которых соответственно выполнены в виде вто-, рого и третьего входов блока режимов регулирования, а выходы первой и второй схем фиксации уровня выполнены соответственно в виде второго и первого выходов блока режимов регулирования. 1408095

Составитель П.Мурашев

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Щароши

Редактор А. Ворович

Заказ 3285/35 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4