Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК F02D1/08 

2,Устройство для всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля5 содержащее задатчик эталонного значения скорости вращения вала связанный,с измерителем текутцего зка чения скорости и первым сумматором,

к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса,, подсоединенный к выходу усилителя, отличающееся тем, что с целью повьшения точности, устройст во дополнительно содержит фильтр периодической составляющей текущего значения скорости, второй усилитель и второй сумматор, причем фильтр под ключей к выходу измерителя, второй су1чматор - к выходу фильтрДг а второй усилитель - к выходу второго сум матора.

3.Устройство по По 2, отличающееся тем, что оно допол86197

нительно снабжено третьим сумматором, связанным с задатчиком и первым и вторым сумматорами.

4с Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что фильтр выполнен в виде инерционного фильтрующего элемента с постоянной времени равной 50-100% вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель.

5.Устройство по пп, 2 и 4,. о т личающееся тем, что второй усилитель выполнен с регулируемым козффициентом усиления в пределах

от О до 0,8.

6.Устройство по пп. 3 и 4, о т личающееся тем, что второй усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления в пределах

от О до 4

1. Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращениявала, вычитания из эталонного текущего значения скорости, формирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения колебаний скорости вращения вала при колебаниях нагрузки на дизель, вьщеляют периодическую составляющую из текущего значения скорости, формируют дополнительный сигнал, равный величине периодической составляющей текущего значения скорости и пропорциональный вычисленной § разности, и вычитают полученную весл личину одновременно с текущим значением скорости из эталонного значеcz ния.

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения вала, вычитания из эталонного текущего значения скорости, фор мирования сигна:аа, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный перемещения, рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки l..

Известны устройства для осуществления указанных способов всережимного регулирования скорости вращения .вала дизелязсодержащие задатчик эталонного значения скорости вращения вала5 связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса, подсоединенный к выходу усилителя 2j ,

Известные спосо.бы обеспечивают регулирование двигателя на всех скоростных режимах, однако при колебаниях нагрузки на двигатель (в частности при-волнении для судовых двигателей, при работе трактора на пахоте для тракторных двигателей) в случае выхода (как периодического, так и полного) рейки топливного насо са на ограничение, установленное программным ограничителем нагрузки, значительно увеличиваются колебания скорости вращения вала.

Известные устройства обеспечивают реализацию указанных способов регулирования, однако в отмеченных случаях требуется повышение их точности.

Цель изобретения - уменьшение жолебаний скорости вращения вала при колебаниях {рагрузки на дизель и повьш;,ение точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения вала, вычитания из эталонного текущего значения скорости, фор мирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки, выделяют периодическую составляющую из текущего значения скорости, формируют дополнительный сигнал,, равный величине периодической составляющей текущего значения скорости и пропорциональный вычисленной разности, и вычитают полученную величину одновременно с текущим значением скорост из эталонного значения. Устройство дпя осуществления способа всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля, содержащее задатчик эталонного значения ско рости вращения вала, связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса, подсоединен ный к выходу усилителя, дополнительно содержит фильтр периодической сос тавляющей текущего значения скорости второй усилитель и второй сумматор, причем фильтр подключен к выходу измерителя, второй сумматор - к выходу фильтра, а второй усилитель - к выходу второго сумматора. Устройство может быть дополнитель но снабжено третьим.сумматором, свяванным с задатчиком и первым и вторым сумматорами. Кроме того, фильтр выполнен в виде инерциойного фильтрующего элемента с постоянной времени, равной 50100% вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель. Второй усилитель вьшолнен с регул руемым коэффициентом усиления в пределах от О до 0,8 в устройстве с двумя сзгмматорами и от О до 4 в устройстве с тремя сумматорами. На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства дпя осуществления способа; на фиг. 2 - вариант с обратной связью, в линии второго уси лителя; на фиг. 3 - зависимости коэф фициента усиления К второго усилителя при показателе качества регулирования 3 (сплощные линии) и загрузки по мощности двигателя Ng (пунктирные линии) от постоянной времени Тя фильтра периодической составляющей текущего значения скорости при различных коэффициентах усиления второго усилителя; на фиг.-4 - зависимость показателя качества регулирования 3 от мощности двигателя Hg при различных постоянных времени Т„ фильтра. Устройство содержит измеритель 1 текущего значения скорости, фильтр 2 периодической составляющей текущего значения скорости, первый 3 и второй 4 усилители, первый 5, второй 6 и третий 7 сумматоры, исполнительный орган В перемещения рейки топливного насоса и задатчик 9 эталонного значения скорости вращения вала. В качестве фильтра 2 может использоваться апериодическое звено первого порядка с передаточной функцией 1. где Тд - постоянная времени. Усилитель 4 может содержать дифференцирующее звено и гибкую обратную связь для повышения качества процесса регулирования. Усилитель 3 в устройстве (фиг. 2) охвачен обратной связью. Это значительно снижает требования к его точности по сравнению с требованиями к точности усилителя по схеме фиг. 1. Оба регулятора обладают одинаковыми статистическими и динамическими характеристиками, если коэффициент усиления усилителя 4 по схеме фиг. 1. Ку .. коэффициент усиления усилителя 3 по схеме на фиг. 2. Способ реализуется следующим образом. Задатчиком 9 задают эталонное значение скорости вращения вала, измерителем 1 измеряют текущее значение скорости вращения вала, в первом сумматоре 5 вычитают из эталонного 63 текущее значение скорости tOg, и усиливают сигнал полученной разности в первом усилителе 3. Далее при помощи фильтра 2 выделят периодическую составляюпопо текуего значения скорости вращения вала, ормируют дополнительный сигнал во втором сумматоре 6, равный разности эталонного значения скорости и величины сигнала с выхода фильтра 2, усиивают дополнительный сигнал и вычитают одновременно с текущим значением скорости из эталонного значения в 5 или 7 сумматоре. Полученный в результате этих операций сигнал усиливают в первом усилителе 3 и передают на исполнительный орган 8 перемещения рейки топливного насоса. Достигаемый положительньй эффект заключается в следующем. При колебания нагрузки на дизель выход рейки топливных насосов на ограничение сопроволздается уменьшением скоростного ре жима дизеля. По этой причине с увеличением времени пребывания рейки на ограничении сигнал, пррпорциональный разности эталонной скорости и отфильтрованной от периодической составляющей действительной скорости вращения вала, возрастает. Это в сво очередь обеспечивает уменьшение мате матического ожидания хода рейки топливных насосов и преимущественную работу дизеляпо регуляторной характеристике (без значительного выхода на ограничительную). Положительный зффект уменьшения колебаний скорости вращения вала сопровождается уменьшением загрузки дизеля. Из фиг. 3следует, что увеличение коэффициента усипения Кя более 4 приводит к незначительному дальнейше му улучшению качества процесса регулирования. В это же время увеличение .коэффициента К сопровождается сни-, жением загрузки дизеля. Постоянная времени фильтра 2 Тл также влияет на качество процесса регулирования скорости вращения вала. При чрезмерно малых значениях Tg показатель J начинает увеличиваться. Ухудшение качества процесса регулирования в этом случав происходит вследствие частых, измененийсигнала на выходе второго усилителя 4, что способствует появлению автоколебаний в контуре регу-пирования скорости вращения вала. При больших значениях Тл показатель J также возрастает. Происходит это вследствие того, что сигнал на выходе фильтра 2 становится стационарным и регулятор Менее гибко реагирует на периодические выходы рейки топливный: насосов на упор. Из фиг, 4 видно5 что наибольшая стабильность скорости вращения вала .(по показателю3 ) при одинаковом снижении загрузки дизеля достигается при постоянной времени Tg. равной 4-9 с. Это значение постоянной времени Т, соответствует 50-100% вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель. Кривая, стремящаяся к бесконечности при постоянной времени Т, практически может быть полугшна .путем преднамеренного снижения заданной на регулятор эталонной скорости вращения вала с целью уменьшения вероятности выхода рейки топливного насоса на упор. Использование предлагаемого способа позволит уменьшить колебания скорости вращения вала при колебаниях нагрузки на дизель, при улучшении условий работы топпивной аппаратуры из-за уменьшения неравномерности вращения кулачкового вала, при улучшении, условий работы водителей транспортных средств по причине стабилизации скоростного режима, при устранении по терь скорости движения судна, обусловленных колебаниями скорости вращения гребного винта.