Автоматическая дистанционная система управления для двигателя внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»926341

1 ./à —.:

l (61) Дополнительное к авт. свид-ву511М Кл з (22) Заявлено 020980 (21) 2981403/25-06 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет.

F 02 D 1/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 621, .43=545 (088.8) Опубликовано 070 82 Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 070582. (72) Автор изобретения

М.Г.Шперлинг (71) Заявитель (54)АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДИСТАНЦИОННАЯ CHCTEMA УПРАВЛЕНИЯ

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

И зобретение относится к автоматическому ре гулированию двигателей внутреннего сгорания.

Известны автоматические дистанционные системы управления для двигателя внутреннего сгорания, содержащие задатчнк режима с логическим блоком управления, связанным двумя каналами при помощи двух пар госледовательно установленных в них логических элементов И и ИЛИ с электрогидравлическим преобразователем, подключенным к сервомеханиэму органа управления частотой вращения, соединенного с логическим блоком уйравления при помощи дат ика положения, выполненного в виде кулачконого механизма с. переключателем (Ц .

Недостатком известных систем является то, что автоматическое управ ление режимами двигателя возможно для фиксирования режимов, количество которых определяется числом пар кулачков и переключателей, а автоматический вывод двигателя на любой режим невозможей ..

Ц ел ь и з об р е те ни я — а в то мати з аци я процесса управления скоростным режимом

Для достижения поставленной цели система снабжена двухканальным блоком автоматического уиравления режимами с усилителями,снабженнымилогическими элемен"". тамиИЛИ,допОлнительным автономным электрогидравлическим преобразователем и двумя аналоговыми. датчиками обратной связи по положению валика сервомеханизма и по частоте вращения, причем усилители через логические элементы ИЛИ подключены к дополните, льному автономному электрогидравлическому преобразователю, а оба аналоговых датчика и задатчик режимак входу блока автоматического управления режимами.

Блок автоматического -управления режимами снабжен двумя сумматорами широкой и узкой зоны нечувствитель нос-. ти с двумя каналами .уцравления, причем к сумматору узкой эоны нечувствительности подключен аналоговый датчик по частоте вращения„ а к сумматору широкой зоны нечувствительности — аналоговый датчик положения валика сервомеханизма.

Сумматор узкой эоны нечувствительности снабжен каналом управления для связи с усилителями, в котором уста 0 новлен логический элемент H. е

926341

Двухканал ьный блок антомати ческо-. го управления режимами снабжен широтно-импульсным модулятором и инвертором НЕ, а канал управления узкой зоны нечувствительности перед усилителями — логическим элементом И, 5 к которому через широтно-импульсный модулятор подключен сумматор узкой зоны нечувствительности,, а через инвертор НŠ— сумматор широкой зоны нечувствительности.

Аналоговый датчик по положению валика серномеханизма снабжен амортизаторами для установки на двигателе и нибропоглощающим элементом для кинематической связи с серномеханиз - 15 мом.

На фиг. 1 представлена схема сис- темы; на фиг.2 — графики фактического напряжения на датчике обратной связи к".и в зависимости от изменения 20 напряжения задания а 0 .

Двигатель 1 снабжен местным постом 2 управления с органом 3 управ- ления частотой вращения и органом 4 переключения реверсивного устройства двигателя.

С органом 4 кинематически соединен серномеханизм 5, выходной валик которого снабжен кулачковым механизмом, содержащим кулачок б, нзаимодействующий в положении "Вперед" ("B") с переключателем 7, кулачок

8 — в положении "Холостой ход. " ("ХХ") с переключателем 9 и кулачок 10 - н положении "Назад" ("H") с гереключателем 11. 35

С органом 3 соединен сервомеханизм 12 при помощи кинематической связи 13, снабженной упругим звеном

14 переменной длины, Сервомеханизм 12 снабжен датчиком 40 положения, выполненным в виде кулачкового механизма, взаимодействующего в положении "Пуск" ("упор реверсирования") с переключателями (кулачок 15 с переключателем 16 и кулачок 45

17 с переключателем 18). Сервомеханизм 12 также соединен вибропоглощающим элементом 19 с аналоговым датчиком 20 обратной связи по положению валика серномеханизма 12. Датчик 20 50 установлен нa двигателе на амортизаторах 21.

Сервомеханизм 12 подключен двумя параллельными гидравлическими каналами "Б" "Больше" ) и "М" (" Меньше" 7 к электрогидранлическим преобр )рователям (ЭГП) 22 и 23, к дополнительному автономному электрогидрав. личеСкому преобразователю 24, Для регулирования скорости отра- 60 ботки сервомеханизма 12 в гидравлические каналы встроены дроссели 25

28.

Задатчик 29 режима через гереключатель 30 подключен к ЭГП госредст- 65 вом логического блока управления (ЛБУ) 31, связанного двумя каналами ("Б" и "М" ) с ЭГП 22 и одним каналом . с ЭГП 23.

В каналы связи ЛБУ 31 с ЭГП 22 включены две пары последовател ьно установленных логических элементов

И и ИЛИ, элемент И 32 и элемент HJM

33 в канале "М", .элемент И 34 и элемент ИЛИ 35 в канале "Б" соответственно. В канал снязи ЛБУ 31 с ЭГМ 23 включены логические элементы И 32 и ИЗК 36.

Переключатели 16 и 18 датчика 20 обратной снязи по положению валика сервомеханизма 12 соединены с ЛБУ 31.

Задатчик 29 через переключатель

30 в двухканальном блоке автоматического управления режимами 37 (БАУР) подключен к двум масштабным элементам 38 и 39, соединенным с сумматором

40 широкой эоны нечувствительности (ШЗН) и сумматором 41 узкой эоны нечувствительности (УЗН), К сумматорам

40 и 4 1 через масштабные элементы 42 и 43 подключены аналоговые датчики

20 по положению валика сервомеханиз ма 12 и 44 - частоты вращения коленчатого вала двигателя соответственно.

Сумматор 41 через два усилителя 45 и

46, логические элементы HJM 47 и 48 подключены к каналам "Б" и "М" ЭГП 24.

Сумматор 41 через широтно-импульсный модулятор 49 подключен к установленному в канале управления логическому элементу И 50, к которому через инвертор HE 51 также подключен сумматор 40, Элемент И 50 через усилители 52 и 53 подключен к элементам ИЛИ 47 и 48, Усилители .45, 46, 52 и 53 через логические элементы ИЛИ 47 и 48 подключены к дополнительному автономному электрогидравлическому преобразователю 24. Сервомеханизм 5 связан электрогйдравлическим преобразовате-. лем (ЭГП) 54 с ЛБУ 31.

Фактическое напряжение (GM, фиг. 2) на датчике обратной связи ь U представлено н функции (а -р. a -), где 4d p — изменение положения исполнительного органа регулятора;

Ь и — изменение частоты вращения двигателя.

Изменение напряжения задания ь U> в функции (<<> ) где ь — изменение положения з адатчика режима;

Upped 0цд„ вЂ” напряжение на сумматорах

41 и 42 соответственно узкой и широкой зон нечувствительности;

0 Uq Uqq- напряжение на усилителях

45, 46, 52 и 53.

926341

55

Из графика видно, как происходит формирование управляющих импульсов в системе.

Система может работать в режиме дистанционного .управления с разомкнутой обратной связью и режиме автоматическом .(следящем) — с аналоговой обратной связью по положению валика сервомеханиэма и частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Система в режиме с разомкнутой l0 обратной связью работает следующим образом.

При установке переключателя 30 на работу с ЛБУ 31,при получении команды от задатчика 29-логический 15 блок 31 преобразует ее в сигналы для

ЭГП 54 и ЭГП 22 и 23. При помощи

ЭГП 54,соединенного гидравлическими ,каналами с сервомеханизмом 5; в последний устанавливают орган 4 местногод поста двигателя 1, в одно из положе ий "Н", "ХХ" и "В".

В положении "В" разрешается управление органом 3 управления частотой вращения. 25

При подаче от задатчика 29 через логический блок 31 и элемент ИЗИ 35

,сигнала по каналу "Б" на ЭГП 22 пос ледний подает рабочую жидкость в сервомеханиэм 12, перемещая его выходной орган и через кинематическую связь 13 орган 3 местного поста 2 двигателя 1 на увеличение частоты вращения. Цри подаче сигнала через ЛБУ 31 и элемент

ИЛИ 33 по каналу "M" на ЭГП 22, орган 3 перемешается на уменыттение час-З5 тоты вращения.

При плавном уменьшении частоты вращения двигателя (сигнал на ЭГП 23 не поступает от блока 31 и рабочая жидкость в механизм 12 поступает че- 40 рез два дросселя 25 и 26) прекращение перемещения органа 3 в точке "Пуск"("упор реверсирования") достигаетсд при опускании переключателей 16 и 18, взаимодействукщих в этой точке с ку- 45 лачками 15 и 17 соответственно.

Поскольку взаимная фиксация органов 3 и 4 местного поста 2 жесткая, при неточной остановке механизма 12 может произойти заклинивание блокировочного механизма поста 2 или повышенные механические напряжения в механизме 12, кинематической связи

13 или посту 2.

Для исключения этого в кинематической связи предусмотрено упругое звено 14 переменной длины. Это позволяет изменять длину кинематической связи 13, не создавая нагрузок на пост 2 или механизм 12.

При быстром уменьшении частоты вращения двигателя сигнал на ЭГП 23 доступает от ЛБУ 31 через элемент И

32 только при нажатом переключателе

16.

Рабочая жидкость подается в механизм через один дроссель 26, а дроссель 25 шунтируется открытием

ЭГП 23. Возможен излишний выбег механизма 12, при этом устанавливается малая частота вращения, при которой двигатель при реверсировании может заглохнуть.

Во избежание этого, при замыкании переключателя 18, подается сигнал через элемент И 34, при наличии на его втором входе сигнала от переключателя 7 по каналу "Б", через элемент ИЛИ 35 по каналу "Б" на ЭГП 22.

Сигнал с ЭГП 23 при этом снимается и происходит медленное увеличение частоты вращения до размыкания переключателя 18.

Система в режиме с замкнутой обратной связью работает следующим образом.

При изменении эадатчиком 29 установившегося режима двигателя на величину угла, больше определяемого широкой зоной нечувствительности (ШЗН), на выходе сумматоров 40 и 41 появляется разностный сигнал в виде напряжения д U = Оор - О (фиг.2).

В зависимости от знака сигнала

Ор > U y или Ucy < U > на усилителе 45 йли 46появится управляющийсигнал,который через элемент ИЛИ 47 или 48 поступает на дополнительный автономный ЭГП 24. При подключении к ЭГП 24 элемента ИЛИ 47 ЭГП через дроссели

27 и 28 подает рабочую жидкость в механизм 12, например, на уменьшение частоты вращения, при подключении элемента HJM 48 ЭГП 24 подает рабочую жидкость в механизм 12 через дроссели

27 и 28 на увеличение частоты вращения.

При перемещении валика механизма

12 в аналоговом -датчике 20 обратной связи, связанным с ним.кинематическим устройством 19, выходное напряжение его изменяется таким образом, что бы компенсировать напряжение задания.

В положении, когда валик механизма 12 входит в широкую зону нечувствительности A Оц з = О, на выходе сумматора 40 управляющий сигнал исчезает, но сохраняется на сумматоре 41.

На выходе элемента И 50 эа счет работы схемы широтно-импульсного моI дулятора 49 появляется управляющий широтно.-модулированный импульсный сигнал. Этот сигнал через усилитель 52 или 53 и элемент HJK 47 или

48 воздействует на ЭГП 24 для пода чи рабочей жидкости в механизм 12.

По мере уменьшения разности заданной и фактической частоты вращения за счет работы схемы широтноимпульсного модулятора 49, длительность управляющего импульса уменьшается, а скважность (время между

92634 1 двумя последовател ьными импул ьсами ) увели чивается, Это поз воляет обеспечит ь плавное упра вление изменением режи? а двигателя без перерегулирова ния. 1 очность работы системы определяется шириной узкой зоны нечувствительности, длительностью управляющего импульса и др. факторами и может быть доведена, при минимальной ,длител ьности импульса О, 2 — О, 4 с, до О, 5; от номинальной частоты вра.щения двигателя.

При неизменном задании режима, но при изменении частоты вращения двигателя в пределах узкой зоны система работает как корректор частоты вращения коленвала. t5

Применение системы позволяет повысить точность управления режимами двигателя, обеспечить автоматическое управление как с участием оператора, так и при работе с ЭВМ. 20

Канал управления с разомкнутой обратной связ ью в этой системе рассматривается в качестве дублирующего, резервного. Наличие двух следящих каналов у правления (по положению механизма 12 и по фактическому параметру ) поз воляет в аварийных случаях (выход из строя одного из каналов ) обеспечить управление двигателем.

Формула изобретения

Автоматическая дистанционная система управления для двигателя внут- реннего сгорания, содержащая задатчик режима с логическим блоком управления, связанным двумя каналами при помощи двух пар последовательно установленных в них логических элементов И и И ЛИ с электрогидравлическим преобразователем, подключенным к сервомеханизму органа управления частотой вращения, соединенного с логическим блоком управления при помощи датчика положения, вы-. полненного в виде кулачкового механизма с переключателем, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью автоматизации процесса управления скоростным режимом, система снабжена дВухканальным блоком автоматического управления режимами с усилителями, снабженными логическими элементами

ИЛИ,дополнительным автономным электрогидравли ческим преобразователем и двумя аналоговыми датчиками обратной связи по положению валика сервомеханизма и по частоте вращения,при чем усилители через логические эле-i менты ИЛИ подключены к дополнительному автономному электрогидравлическому преобразователю, а оба аналоговых датчика и задатчик режима - к входу блока автоматического управления режимами, с

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 580338, кл. F 02 0 1/12, 1977.

926341

Составитель В.Ищенко

Редактор Н. Бобкова Техред Т. Маточка корректор В. Синицкая

Заказ 2929/26 Тираж .548 Подписное

BHHHfIH Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал flIIII Патент г. Ужгород, ул.Проектная, 4