Устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель

 

Сущность изобретения: для повышения качества переходных процессов в устройство введены датчик 14 давления, сумматор б по модулю два, съема 7 пуска, комп аратор 9, реле 5 с контактом 11, дополнительный инвертирующий усилитель 10. При увеличений дымности выше установленного уровня для данной частоты вращения дизепя 3 на выходе блока 4 управления устанавливается 1, что вызывает подачу напряжения с выхода второго усилителя 10 через контакт 11 реле 5 к катушке электропневмоклапана 12. Так как напряжение на выходе второго усилителя 10 обратно пропорционально давлению в источнике сжатого воздуха 13 и зависит от уровня дымности, обеспечивается оптимальное смесеобразование в цилиндрах дизеля. 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)5 F 02 0 41/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870248/06 (22) 06.08.90 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Производственное объединение "Завод им. Малышева" и Харьковский политехнический институт им. B.È.Ëåíèíà (72) А.H.Áîðèñåíêî, Ю.Н.Колыбин, В.Н.Соболь и В.Н.Зайончковский (56) Авторское свидетельство СССР.

¹ 547537, кл. F 02 О 23/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N 1164449, кл. F 02 D 33/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N . 1467238, кл. F 02 D 41/04, 1987. (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВОЗДУХА В

ДИЗЕЛЬ

„„, Ж„„1781444 А1

2 (57) Сущность изобретения: для повышения качества переходных процессов в устройство введены датчик 14 давления, сумматор 6 по модулю два, съема 7 пуска, компаратор

9, реле 5 с контактом 11, дополнительный инвертирующий усилитель 10. При увеличении дымности выше установленного уровня для данной частоты вращенйя дизеля 3 на выходе блока 4управлейия устанавливается

"1", что вызывает подачу напряжения с выхода второго усилителя 10 через контакт 11 реле 5 к катушке электропневмоклапана 12.

Так как напряжение йа выходе второго усилителя 10 обратно пропорционально давлению в источнике сжатого воздуха 13 и зависит от уровня дымности, обеспечивается оптимальное смесеобразование в цилиндрах дизеля 1 ил

1781444

10

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, преимущественно к регулированию воздухоснабжения дизеля.

Известно устройство для регулирования ДВС, содержащее магистрали подачи дополнительного воздуха в цилиндры, подключенные к наддувочному ресиверу, резервуар сжатого воздуха и запорный орган, установленный между резервуаром и магистралями, запорный орган связан с датчиком. режима работы двигателя и открывается во время переходных режимов.

На установившихся режимах работы запор ный орган закрыт.

Недостатками известного устройства являются отсутствие средств согласования количества топлива и воздуха, отсутствие учета значений внутренних параметров работы дизеля (воздухоснабжение компрессора), что обусловливает неудовлетворительное протекание переходных процессов и повышенную дымность выхлопа, подача сжатого воздуха постоянной величины во время переходных процессов; что приводит к перерасходу воздуха.

Известно устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель, содержащее фотоэлектрический дымомер и датчик частоты вращения, связанные соответственно с первым и вторым входами блока управления, источник сжатого воздуха, подключенный через электропневматический клапан к тракту воздухоснабжения дизеля, усилитель, вход которого подключен к выходу блока управления, а выход связан с электропневматическим клапаном.

Недостатком известного устройства является отсутствие средств согласования количества топлива и воздуха во время переходных процессов, что приводит к их неудовлетворительному протеканию (повышенная дымность, затянутость переходного процесса, повышенные провалы оборотов).

Наиболее близким к заявляемому является устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель, содержащее фотоэлектрический дымомер, датчик частоты вращения, связанные соответственно с первым и вторым входами блока управления, электрический пневмоклапан с электродинамическим приводом, установленный в магистрали подвода сжатого воздуха к выпускному трубопроводу дизеля, инвертирующий усилитель; выход которого связан с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напря>кения, выход которого. подключен к второму входу элемента И, первый вход которого соединен с выходом блока управления, выход элемен20

55 та И связан с электродинамическим приводом пневмоклапана.

По сравнению с предыдущими данное устройство обеспечивает согласование топлива и воздуха, подаваемых в дизель, учитывая при этом изменения внутренних параметров дизеля (дымность), благодаря чему качество переходных процессов повышается. В известном устройстве подача дополнительно воздуха. определяется наличием и величиной дымления. не учитывая изменение давления воздуха в источнике сжатого воздуха, что вызывается как его расходом в переходных режимах, так и изменением температуры окружающей среды, В переходном режиме с уменьшением давления воздуха в источнике сжатого воздуха необходимо, чтобы запорный орган обеспечил увеличение подачи сжатого воздуха, т.е. открылся бы на большую величину, чем при большем давлении. При этом будет иметь место большее согласование топлива и воздуха, следовательно, более высокий КПД дизеля, т.е. повысится качество регулирования (уменьшатся провалы оборотов и длительность переходного процесса). Так как в известной системе не учитывается зависимость подачи сжатого воздуха отдавления в источнике сжатого воздуха, то недостатком прототипа является низкое качество протекания переходных процессов.

Цель изобретения — повышение качества протекания переходных процессов.

Указайная цель достигается тем, что в отличие от известного устройства, содержащего фотоэлектрический дымомер и датчик частоты вращения, связанные соответственно с первым и вторым входами блока управления, электрический пневмоклапан с электродинамическим приводом, установленный в магистрали подачи сжатого воздуха к впускному трубопроводу дизеля, первый инвертирующий усилитель, генератор линейно изменяющегося напряжения, в него введены сумматор по модулю два, схема пуска, компаратор, реле с замыкающим контактом, второй инвертирующий усилитель и датчик давления, установленный в источнике сжатого воздуха, причем выход датчика давления через первый инвертирующий усилитель связан с шиной питания второго инвертирующего усилителя, выход второго усилителя через пару замыкающих контактов реле связан с обмоткой привода электропневмоклапана, вход второго усилителя соединен со входом компаратора и выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, и выход компаратора подключен к первому входу сумматора по модулю два, второй вход сумматора по модулю два

1781444

40

50 соединен с обмоткой реле и выходом блока управления, выход сумматора по модулю два через схему пуска связан со входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом фотоэлектрического дымомера.

При превышении дымления над заданным уровнем для данной частоты вращения блок управления вырабатывает "1" на выходе, что вызывает срабатывание реле и замыкание ее нормально разомкнутых контактов. На выходе генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), до наброса нагрузки (дымления) "0" на выходе второго инвертирующего усилителя высокое напряжение, обратно пропорциональное давлению в источнике сжатого воздуха, которое вырабатывает на шину питания второго усилителя первый инвертирующий (соединенный по входу с датчиком давления).

Таким образом в момент появления "1" на выходе блока управления к электродинамическому пневмоклапэну (ЭДП) через замкнувшиеся контакты реле приложено напряжение на значительное открытие магистрали подачи сжатого воздуха. Причем степень открытия обратно пропорциональ на давлению в источнике сжатого воздуха, что обеспечивает качественное смесеобрэзование в цилиндрах в самый ответственный момент переходного процесса — в его начале, Соответственно, дизель быстрее разовьет необходимую мощность и успешнее примет нагрузку.

С возникновением "1" нэ выходе блока управления возникает перепад из "0" в "1" на выходе сумматора по модулю 2, что вызывает запуск схемы пуска — схемы, формирующей импульс, определяющий максимально возможную длительность линейного хода ГЛИН. Скорость нарастания напряжения на выходе ГЛИН определяется сигналом с выхода фотодымомера, причем, чем выше уровень дымности, тем медленнее рост напряжения на выходе ГЛИН и, соответственно, наоборот. Но, в отличие от известного устройства, в котором при окончании линейно изменяющегося сигнала с

ГЛИН, т.е, при закрытии подачи сжатого воздуха, но при наличии "1" на выходе блока управления (что может иметь место при резких ступенчатых набросах или при резких чередованиях сбросов и набросов) дальней.ший ход переходного процесса проходит при значительном дымлении — сжатый воздух не подается, так как ГЛИН не может быть запущен — нет перепада на входе, в предлагаемом устройстве организована возможность многократного запуска ГЛИН при неизменной "1" на выходе блока управления. При окончании работы ГЛИН на его выходе "0", компаратор вырабатывает "0" и если на выходе блока управления "1", то возникает перепад из "0" в "1" на выходе сумматора по модулю 2, т.е, повторный запуск ГЛИН, Таким образом, подача сжатого воздуха в предлагаемом устройстве выполняется во всех режимах работы: даже при ступенчатых набросах или резких сбросахнабросах, когда на выходе блока управления достаточно долго держится "1" (по сравнению с длительностью линейного хода

ГЛИН), В результате, в-предлагаемом устройстве (в отличие от прототипа) имеет место более качественное согласование топливоподачи и воздухоснэбжения в переходных режимах дизеля, что приводит к повышению качества переходных процессов: уменьшаются провалы оборотов, длительность и дымление. Этот эффект объясняется в основном тем, что при более качественном смесеобразовании дизель быстрее развивает мощность для приема нагрузки.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит фотоэлектрический дымомер 1 и датчик 2 частоты вращения дизеля 3. Выход фотодымомера соединен с первым входом блока 4 управления, выход которого связан с катушкой реле

5 и вторым входом сумматора 6 по модулю два, причем выход последнего через схему

7 пуска связан со входом запуска генератора 8 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН 8). Выход генераторов через компаратор 9 связан с первым входом сумматора

6 по модулю два. Вход второго усилителя 10 соединен с выходом ГЛИН 8, а его выход через замыкающий контакт 11 реле 5 связан с первым зажимом катушки электродинамического пневмоклапана (ЭДП) 12, второй зажим которой соединен с общей шиной электропитания системы. В источнике 13 сжатого воздуха установлен датчик 14 дав ления, который через первый инвертирующий усилитель 15 связан с шиной питания второго усилителя 10. Подача сжатого воздуха от источника 13 в дизель 3 осуществляется через магистраль 16.

Устройство работает следующим образом.

В тех случаях, когда дымность не превышает предельно допустимого значения для данной частоты вращения, на выходе блока

4 управления действует сигнал логического

"0", катушка реле 5 обесточена, контакты 11 разомкнуты, подача сжатого воздуха от источника 13 через электродинамический

1781444

50

55 пневмоклапан 12 не производится. На выходе сумматора б по модулю два сигнал логического "0", схема 7 пуска вырабатывает также "0", на выходе ГЛИН 8 также действует сигнал логического нуля, на выходе компаратора 9 также "0", а на выходе второго усилителя 10действует напряжение высокого уровня, определяемое давлением в источнике 13 сжатого воздуха.

При возрастании дымности отработавших газов выше допустимого уровня блок 4 управления вырабатывает сигнал логической "1" и реле 5 включается и замыкает контакты 11, что вызывает подключение напряжения высокого уровня, вырабатываемого усилителем 10, к катушке ЭДП 12. В результате этого последний полностью открывается и происходит максимальная (при данном давлении в источнике 13) подача сжатого воздуха в дизель 3, В это же время на выходе сумматора 6 по модулю два возникает переход сигнала из "0" в "1", что вызывает запуск схемы 7 пуска. Длительность выходного импульса этой схеМы соответствует максимальной длительности линейного хода выходного напряжения

ГЛИН 8, реализуемой при минимальном допустимом давлении в источнике 13 сжатого воздуха и максимально возможной дымности отработавших газов. Крутизна линейного хода выходного сигнала ГЛИН, 8 реализуется сигналом с выхода фотодымомера 1, что обеспечивает большую (меньшую) подачу сжатого воздуха при большей (меньшей) дымности отработавших газов.

При нарастании выходного сигнала генератора 8 линейно изменяющегося напряжения срабатывает компаратор 9 и на его выходе появляется сигнал логической "1", а выходное напряжение усилителя 10, т.е, напряжение питания ЭДП 12 уменьшается, вызывая уменьшение степени подачи сжатого воздуха в дизель 3. Закон управления

ЭДП 12 при набросе нагрузки — при росте дымности — ЭДП 12 резко открывает подачу сжатого воздуха, а затем постепенно уменьшает ее, так как турбокомпрессор постепенно выходит на новый режим воздухоснабжения и "лишний" воздух от источника

13 может ухудшить качество смесеобразования: С окончанием линейного хода ГЛИН 8 устанавливает нулевое напряжение на своем выходе (напряжение открытого транзистора =0,1-0.3 В), компаратор выра батывает "0" и, если на выходе блока управления "1", то происходит повторный запуск подачи сжатого воздуха в дизель 3.

При снижении дымности до уровня, когда блок управления 4 выставит "0" на выходе, происходит обесточивание катушки реле

5, размыкание контактов 11 и перекрытие подачи сжатого воздуха.

Из вышеизложенного следует, что при использовании предлагаемого устройства подача дополнительного сжатого воздуха происходит по закону, учитывающему давление сжатого воздуха в источнике (в отличие от прототипа, где эта зависимость не учитывается). Кроме того, в предлагаемом устройстве возможен многократный запуск подачи сжатого воздуха в случае, если дымность за один цикл не снизилась до допустимого уровня, что возможно в режимах резких сбросов-набросав или ступенчатых резких набросов и др. (в отличие от прототипа, где возможен только однократный цикл подачи сжатого воздуха, так как блок управления не имеет "1" на своем выходе). Все это позволяет улучшить смесеобразование в переходных режимах, что приводит к более высокому КПД дизеля, более быстрому набору мощности, чем в прототипе. В результате улучшается качество переходных процессов: уменьшаются провалы оборотов, длительность, дымление.

Формула изобретения устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель, содержащее источник сжатого воздуха, магистраль подачи сжатого воздуха к впускномутрубопроводу дизеля, соединенную с источником, клапан с электродинамическим приводом, установленный в магистрали, блок управления, фотоэлектрический дымомер и датчик частоты вращения, выходы которых подключены к входам блока управления, генератор линейно изменяющегося напряжения с входом запуска и входом управления и инвертирующий усилитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности в работе, оно снабжено сумматором по модулю два, схемой пуска, компаратором, реле с замыкающим контактом, дополнительным инвертирующим усилителем и датчиком давления, установлены в источнике сжатого воздуха, причем выход датчика давления через инвертирующий усилитель соединен с шиной питания дополнительного инвертирующего усилителя, выход которого через замыкающий контакт реле связан с обмоткой привода электропневмоклапана, вход дополнительного усилителя соединен с входом компаратора и с выходом генератора линейно изме-, няющегося напряжения, выход компаратора; подключен к первому входу сумматора, вто- рой вход которого соединен с обмоткой реле и

1781444

Составитель А. Борисенко

Техред М.Моргентал Корректор O. Юрковецкая

Редактор

Заказ 4263 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина; 101 выходом блока управления, выход суммэто- ся напряжения, управляющий вход которора через схему пуска соединен с входом госоединенсвыходомфотоэлектрического запуска генератора линейно изменяющего- дымомера.