Автоматическкй регулятор частоты вращения и нагрузки двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02D41/00 

2, Регулятор по п. 1, о т л и - чающийся тем, то усилительно-преобразовательный блок снабжен вычитающим элементом, дифференциальным усилителем с неинвертирующим и инвертирующим входами, первым и вторым резисторами, пропорционально-дифференциальным корректором и конденсаторам, причем между неинвертирующим и инвертирую- цгим входами дифференциального усилителя включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, к выходу дифференциального усилителя подключен вход пропорционально- дифференциального корректора;, конденсатор включен параллельно первому резистору, к выходу вычитающего элемента подключена общая точка первого и второго резисторов, а к его входу подключен выход блока отрицательной обратной связи по частоте вращения, к инвертирующему входу дифференциального усилителя подклюИзобретение относится к машиностроению, в частности двигателе- строению, а именно к автоматическим регуляторам частоты вращения и нагрузки двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде.

Целью изобретения является повышение эффективности регулятора путем сокращения продолжительности приработки двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже представлена структурная схема автоматического регулятора.

Автоматический регулятор частоты вращения и нагрузки двигателя внутреннего сгорания содержит последовательно соединенные датчик 1 частоты вращения двигателя 2, блок 3 отрицательной обратной связи по частоте вращения, выполненный в виде последовательно соединенных интегратора 4 и усилителя 5, усили- т 1пьно-преобразовательньй блок 6 и исполнительный механизм 7, подключенный к рычагу топливодозирующего

08284

чек блок общей отрицательной обрат- ной связи, а к неинвертирующему входу - блок положительной обратной связи.по частоте вращения.

3.Регулятор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что блок положительной обратной связи по частоте вращения выполнен в виде последовательно соединенных фоторезистора и конденсатора.

4.Регулятор по пп. 1-3, о т л и- чающийся тем, что блок отрицательной обратной связи по нагрузочному моменту выполнен в виде последовательно соединенных дифференцирующего блока, блока выделения постоянной составляющей, вычитающего элемента, лампы накаливания и источника постоянного напряжения, гхричем лампа накаливания размещена вблизи фоторезистора блока положительной обратной связи по частоте зращения для направления на него светового потока.

органа двигателя 2. Усилительно- преобразовательный блок 6 состоит из дифференциального усилителя 8, к выходу которого подключен псопорционально-дифференциальный корректор 9, причем между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя 8 подсоединены резисторы 10 и 11, параллельно резистору 11 подключен

конденсатор 12, а к общей точке резисторов 10 и 11 подключен вычитаю- п(ий элемент 13. К первому входу вычи тающего элемента 13 подключен выход блока 3, а ко второму - напряжение

установки U с выхода источника опорных напряжений (не показан). Между выходом датчика 1 частоты вращения и инвертирующим входом усилителя 8 подключен блок 14 общей

отрицательной обратной связи, выцол- ненный в виде резистора. Между выходом датчика 1 частоты вращения и неинвертирующим входом усилителя 8 включен блок 15 положительной обратной связи, вьтолненный в виде последовательно соединенных фоторезистора 16 и конденсатора 17. К выходу датчика 1 частоты вращения также подключен блок 18 отрицательной обратной связи по нагрузочному моме ту, состоящий из последовательно соединенных дифференциального блока 19, блока 20 выделения постоянной составляющей, вычитающего элемента 21, лампы 22 накаливания и источник 23 постоянного напряжения, причем еще к одному -входу вычитающего элемента 21 подается напряжение U от источника опорных напряжений (не показан) ., а световой поток лампы 22 направлен на фоторезистор 16,

В отдельных случаях для формирования задранных колебаний величины нагрузочнох о момента возможно выполнение различных резисторов регулятора, например резистора 11 в виде фоторезисторов, и установка их вместе с фоторезистором 16 в зону светового потока лампы 22.

Автоматический регулятор частоты вращения и нагрузки двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Для двигателя внутреннего сгорания величину эффективного момента инерции можно считать постоянной, в связи с чем момент прямо пропорционален ускорению его выходного вала. Таким образом, при перемещении рычага -топливодозирующего органа двигателя, приводящем к изменению частот вращения двигателя, т. е. к его ускорению, образуется нагрузочный момент, пропорциональньй величине этого ускорения. Указанные перемещения создаются за счет включения двигателя в цепь генератора. При регулировке частоты генерации изменяется ускорение и, соответственно нагрузочный момент, а при изменении постоянной составляющей на выходе генератора изменяется средняя величина частоты вращения двигателя.

Положительная обратная связь в генераторе образуется следующим образом. Датчик 1 частоты вращения создает на своем выходе постоянное напряжение, пропорциональное частоте вращения вала двигателя 2. Далее полученный сигнал поступает через RC-делитель, выполненный по схеме моста Вина (конденсатор 17 фоторезистор 16, конденсатор 12 к резистор 11), на неинвертирующий

208284

вход усилителя 8. Сигнал с выхода усилителя 8 поступает через пропор- даонально-дифференциальный корректор 9 на вход исполнительного механиз- ма 7, который перемещает рычаг топливодозирующего органа двигателя 2 в зависимости от своего входного сигнала. Корректор 9 применен для компенсации инерционностей исполни- (Q. тельного механизма 7, двигателя 2 и датчика 1 .частоты.

Частота генераторов, собранных на о Снове моста Вина, определяется параметрами мостового делителя и делителя в цепи общей отрицательней обратной связи, поэтому для регулировки нагрузочного момента применен фоторезистор 16, освещаемый лампой 22 в зависимости от величины нагрузочного момента, которую требуется создать. Для регулировки нагрузочного момента применен блок 18 отрицательной обратной связи по нагрузке. Сигнал с выхода датчика 1 поступает на дифференцирующий блок 19, на выходе которого образуется напряжение, пропорциональное ускорению вала двигателя и, соответственно, нагрузочному моменту. Это напряжение поступает на вход блока

20вьщеления постоянной составляющей, формирующего сигнала, пропорциональный средней величине нагрузочного момента. Полученный сигнал сравнивается с напряжением установки U2, при помощи вычитающего элемента

21и подается на лампу 22, на другую клемму которой поступает напряжение от источника 23. Если же нагрузочный момент и, соответственно, напряжение на выходе блока 20 больше заданного уровня установки, то на выходе элемента 21 образуется положительное напряжение. Поскольку напряжение на выходе источника 23, соединенного с лампой 22, положительное, то с увеличением напряжения на выходе элемента 21 разность потенциалов на лампе 22 и, соответственно, создаваемый световой поток уменьшаются. Указанный световой поток освещает фоторезистор 16 и его уменьшение приводит к увеличению соцротивленйя последнего, что, в свою очередь, приводит к увеличению постоянной времени блока 15 и уменьшению частоты генерации, т.е. к уменьшению нагрузочного момента.

При уменьшении нагрузочного момента до уровня, ниже заданного, все процессы проходят в обратном порядке.

Для стабилизации режима работы регулятора применены блок 14 общей отрицательной обратной связи и блок 3 отрицательной обратной связи по частоте вращения. С пом.ощью делителя напряжения, выполненного на резисторе блока 14 и резисторе 10, сигнал с выхода датчика 1 поступает на инвертирующий вход усилителя 8, замыкая тем самым обратную связь по постоянному току.

Для регулировки частоты вращения применены интегратор 4, усилитель 5 и вычитающий элемент 13.

Сигнал .с выхода датчика 1 поступает на вход интегратора 4, который сглаживает пульсации, вызванные генерацией. Сигнал с выхода усилите ля 3 поступает на вход вычитающего

2П82846

элемента 13, где он сравнивается с напряжением установки U по часто- ,те вращения и далее поступает на общую точку резисторов Ю и 11.

5 Если среднее значение частоты вращения двигателя 2 превысило заданную -величину, то на выходе элемента 13 образуется отрицательное напряжение, которое приводит к

10 уменьшению напряжения на общей точке резисторов 10 и 11, в связи с этим уменьшается напряжение на выходе усилителя 8 и на входе блока 7. При этом исполнительный механизм 7

5 перемещает рычаг топливодозирующего органа двигателя 2 в направлении, соответствующем уменьшению частоты вращения.

Аналогично проходят процессы при

20 уменьшении среднего значения частоты вращения двигателя до уровня ниже заданного, приводя к стабилизации

частоты вращения. (