Регулятор частоты вращения теплового двигателя

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (10 (50 4 F 02 Р 31/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3893190/30-06 (22) 07.05. 85 (46) 30.01.89. Вюп. Ì 4 (71) Научно-производственное объединение по топливной аппаратуре двигателей (72) А. В. Козлов, Ю. Ф. Хаймин, Г.Я.Вайнштейн и В.ИеМаракин (53) 621. 43-531. 6 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 708065, кл. F 02 D 31/00, 1978. (54) (57) 1. РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРЖЦЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий электродвигатель и дифференциал, приводные валы которого связаны с валами теплового двигателя и электродвигателя, а суммирующий вал - с топливодозирующим органом двигателя, последовательно соединенные програмный блок, блок вычисления управляющего воздействия, снабженные устройствами внешнего ввода информации, блок управления электродвигателем и устройство защиты от перегрузок, соединенное с электродвигателем, и измерители частоты вращения теплового двиИзобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к регуляторам частоты вращения теплового двигателя, пре имущественно двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повьш ение эф,фективности регулятора путем фордвигателя и электродвигателя, соединенные соответственно с программным блоком и блоком управления электродвигателем и снабженные первичными преобразователями, выполненными в виде отметчиков угловых положений приводных валов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности путем формирования скоростных характеристик двигателя по заданному закону, он снабжен измерителем фазового сдвига с тремя входами и одним выходом, причем его входы соединены с выходами отметчиков угловых положений приводных валов дифференциала и измерителя частоты вра а щения теплового двигателя,а выходс программным блоком.

2. Регулятор по п.1, о т л и ч а ю щ и. и с е тем, что, с целью ло- (т вьппения качества переходного процес са теплового двигателя на режимах разгона, он снабжен дифференцирующим устройством, вход которого соединен с выходом измерителя фазового сдвига, а выход — с блоком вычисления. управляющего воздействия. миров ания скоростных характеристик двигателя по заданному закону н по-вышения качества переходного процесса двигателя.

На фиг.1 представлена принципиаль1 ная схема регулятора; на фиг.2скоростные характеристики подачи топлива, положения топливодозируюз

145 его органа и фазового сдвига (для ракторного варианта регулятора) .

На фиг.1 и 2 применены следукицие обозначения:

N — нагрузка двигателя; ц> — фазовый сдвиг между приводными валами дифференциала;

Ч вЂ” — угол разворота суммирующего

2 ала дифференциала;

Q — частота вращения двигателя;

h — положение топливодозирующего рргана;

q — подача топлива.

Регулятор частоты вращения. содер кит электродвигатель 1, дифференциал ;2, приводной вал 3 которого спобщен c валом 4 двигателя 5. Другой привод, ной вал 6 дифференциала 2 связан с

Ьалом 7 электродвигателя 1. Суммирунмций вал 8 дифференциала 2 связан .с топливодозирующим органом 9 дви гателя 5. Приводные валы 3 и 6 имеют метки 10 их угловых положений.

:Регулятор содержит также отиетчики

11 и 12 угловых положений приводных валов 3 и 6 дифференциала 2, измеритель 13.фазового сдвига, измерители

14 и 15 частоты вращения двигателя

5 . и электродвигателя 1, программный блок 16, блок 17 вычисления управляющего воздействия, блок

18 управления электродвигателем, устройство 19 защиты от перегрузок, дифференцирующее устройство 20, устройство 21 и 22 внешнего ввода информации.

Программный блок 16, блок 17 вычнсления управляющего воздействия, блок 11: управления электродвигателем

1, устройство 19 защиты от перегрузок, подключенное к электродвигателю 1, соединены последовательно.

Входы измерителя 13 фазового сдвига подключены к отметчикам 11 и 12 угловых положений валов 3 и 6 и выходу измерителя 14 частоты вращения двигателя, а выход - к программному блоку 16. Выходы измерителей 14 и 15 частоты вращения двигателя 5 и элек.тродвигателя 1 подключены соответственно к входам программного блока

16 и блока 18 управления электродвигателем.

Вход дифференцирующего устройства

20 подключен к выходу измерителя 13 фазового сдвига, а выход — к блоку

5024

17 вычисления управляющего воздействия.

Регулятор частоты вращения работает следующим образом.

Вал 3 дифференциала 2 приводится во вращение от двигателя 5 через вал

4, а вал 6 дифференциала 2 приводится во вращение от вала 7 электродвигате"

10 ля 1 во встречном направлении. Задание по частоте вращения электродви" гателя вводится в программный блок

16 с помощью устройства 21 внешнего ввода информации и через блок 17

15 вычисления управляющего воздействия поступает в блок 18 управления электродвигателем. На установившемся режиме двигателя 5 скорости вращения приводных валов 3 и 6 одинаковы.

20 Вследствие этого суммирующий вал 8 диференциала 2 и жестко связанный с ним топливодозирующий орган 9 неподвижны, причем положение последнего соответствует нагрузке и скоростному

2Ь режиму двигателя 5, при этом относительные угловые координаты приводных валов (фазовый сдвиг между ними), определяемые на каждом обороте с помощью меток 10 их угловых положе30 ний, остаются неизменными. Если на" грузка двигателя 5 изменится, топливодозирующий орган 9 займет новое положение, вследствие чего относительные угловые координаты валов 3 и

6, кинематически жестко связанных через механизм дифференциала 2, изменятся. Сигналы отметчиков 11 и

12 угловых положений валов 3 и 6 дифференциала 2 поступают на входы из40 мерителя 13 фазового сдвига, куда поступает также сигнал по частоте вращения вала двигателя 5 с выхода измерителя 14. По сигналам отметчиков 11 и 12 в измерителе 13 опреде4g ляется временной интервал между метками 10 приводных валов 3 и 6, на .основании которого с учетом скорости вращения вала 4 двигателя 5 рассчитывается фазовый сдвиг между при 0 водными валами 3 и 6 дифференциала 2.

В регуляторе использована особенность дифференциального механизма, заключающаяся в том, что фазовое рассогласование между его приводными валами 3 и 6 определяет положение суммирующего вала 8 дифференциала 2 и, следовательно, положение топливодозирующего органа 9, определяющего цикловую подачу q (фиг.2).

1455024

Изменение фазового рассогласования приводных валов 3 и 6 дифференциала 2 на угол (приводит в силу кинематиче ской о со бенности дифференциала 2 к разовроту суммируницего (p вала 8 на угол

Сигнал измерителя 13 фазового сдвига поступает в программный блок

16, где сравнивается с заданным по программе, учитывающей зависимость положения топливодоэирующего органа 9 от частоты вращения вала 4 двигателя 5. Информация о частоте вращения поступает с измерителя

14. При достижении фазовым сдвигом заданного уровня, определяемого программой для данной комбинации параметров, в программном блоке 16 вы-. рабатывается корректирующий сигнал, . направленный на изменение поступающего с устройства 21 внешнего ввода информации задания по скорости. Этим обеспечивается формирование требуемых скоростных характеристик по заданному закону (фиг.2).

При изменении нагрузки двигателя 5 или задании нового .скоростного режима частота вращения одного из валов 3 или 6 изменяется, вследствие чего начинает разворачиваться суммирующий вал 8 дифференциала 2, и топливодозирующий орван 9 перемещается в сторону уничтожения рассогласования между скоростями вращения приводных валов 3 и 6.

Для обеспечения стабильности скоростного режима электродвигателя 1 и, следовательно, двигателя 5 сигнал обратной связи с измерителя 15 частоты вращения электродвигателя подается в блок 18 управления электродвигателем.

При достжкении топливодоэирующим органом 9 крайних положений, при которых он становится на упор, или при его прихватывании, когда нагрузка на электродвигатель 1 резко возрастет, срабатывает устройство 19 его защиты от перегрузок, ограничивающее максимальные токи.

Для улучшения качества переходного процесса теплов о двигателя в динамических режи;ах регулятор дополнительно оснащен дифференцирую"

15 щим устройством 20.

При развороте суммирующего вала

8 дифференциала 2 в случае задания нового скоростного либо нагрузочно2р го режима разность фаэ приводных валов 3 и 6 дифференциала 2 начина,ет изменяться. Скорость ее изменения в виде производной по времени определяется дифференцирующим устройст25 вом 20. Сигнал по скорости изменения разности фаз приводных валов 3 и 6 дифференциала 2 суммируется с сигнаП9м задания по сКоросТН поступаю щим с программного блока 16, таким

30 образом, чтобы обеспечить плавный разворот суммирующего вала 8 и,следовательно, плавное перемещение топливодозирующего органа 9. Этим обеспечивается высокое качество пере"

35 ходных процессов теплового двигателя 5; Коэффициент усиления обратной связи по скорости изменения разности фаз приводных валов 3 и 6 дифференциала задается с помощью устройства

4 22 внешнего ввода информации.

Обеспечение возможности формирования скоростных характеристик по заданному закону позволяет использовать регулятор частоты вращения для автотракторных двигателей внутреннего сгорания.

1455024

Составитель В. Слав ников

Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

Редактор M.Ïåòðoâà

Заказ 7426/38 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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