Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02D41/00 

N9

СО 00 00

Изобретение относится к машинострое1НИЮ, в частности двигателестроению, а именно к регуляторам частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности регулятора путем расширения диапазона регулирования по частоте вращения.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого регулятора частоты вращения; на фнг.2 структурная схема регулятора частоты вращения.

Регулятор содержит источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с четырьмя входами, первый блок 5 умножения с двумя входами, исполнительный элемент 6 топливодозирующего органа, двигатель 7, датчик 8 частоты вращения, датчик 9 перемещения топливодозирующего органа, блок 10 вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа с двумя входами, блок 11 вычисления производной момента по частоте вращения с двумя входами, второй блок 12 умножения с двумя входами, блок 13 вычисления производной момента сопротивления по частоте вращения, третий блок 14 умножения с двумя входами и усилитель 15 с постоянным коэффициентом передачи. Источник I задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования и корректирующее устройство 3 соединены последовательно, выход датчика 8 частоты вращения соединен с вторым входом измерителя 2 рассогласования, вход датчика 9 перемещения топливодозирующего органа Соединен с выходом исполнительного элемента 6 топливодозирующего органа, входы сумматора 4 соединены с выходами корректирующего устройства 3, второго 12 и третьего 14 блоков умножения и усилителя 1 с постоянным коэффициентом передачи, а выход - с входом первого блока 5 умножения, второй вход первого блока 5 умножения соединен с выходом блока 10 вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа, а выход - с исполнительным элементом 6 топливодозирующего органа, выход датчика 8 частоты вращения соединен с входами блока 10 вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа, блока И вычисления производной момента по частоте вращения, блока 13 вычисления производной момента сопротивления по частоте вращения, усилителя 15 с постоянным коэффициентом передачи и второго 12 и третьего 14 блоков умножения, выходы блока 11 вычисления производной момента по частоте вращения и блока 13 вычисления производной момента сопротивления по частоте вращения соединены с вторыми входами второго 12 и третьего 14 блоков умножения, а вытод датчика 9 перемещения топливодозирующего органа соединен с вторыми входами блока 10 вычисления обратной величины производной момента по перемещ,ению топливодозирующего органа и блока П вычисления производной момента по частоте вращения. Регулятор работает следующим образом. На структурной схеме (фиг.2) приняты следующие обозначения: Уз - входной задающий сигнал источника 1; WK(S) -- передаточная функция корректирующего устройства 3; V - выходной сигнал корректирующего устройства 3; Wio{S) - передаточная функция исполнительного элемента 6 топливодозирующего органа; h - перемеще5 ние топливодозирующего органа; вМдв/9Н. производная момента двигателя 7 по перемещению топливодозирующего органа; иа - частота вращения двигателя 7; ЭМав/бся) - производная момента двигателя 7 по частоте,, вращения; Э Mr/ QM - производная момен0 та сопротивления двигателя 7 по частоте вращения; К - коэффициент передачи усилителя 15; Wu,(S) - передаточная функция датчика 8 частоты вращения; WA(S) - передаточная фуйкция датчика 9 перемеще, ния топливодозируюйиего органа; UM - выходной сигнал датчика 8 частоты вращения; Uft - выходной сигнал датчика 9 перемещения топливодозирующего органа; I - момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу двигателя 7.

В процессе функционирования двигателя 7 текущие изменения положения h топливодозирующего органа и частоты вращения w приводят к изменению параметров ЭМдв/ЭЬ, ЭМдв/5 х и 9Мс/Э«) двигателя 7. Снабжение регулятора сумматором 4, первым бло35 ком 5 умножения, блоком 10 вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа, блоком 11 вычисления производной момента по частоте вращения, вторым 12 и третьим 14 блоками умножения, блоком 13 вычисле0 ния производной момента сопротивления по частоте вращения и усилителем 15 с постоянным кoэффициeнтo передачи, возможность их точной настройки и быстродействие исполнительного элемента 6 топливодозирую щего органа, датчика 8 частоты вращения и датчика 9 перемещения топливодозирующего органа, превыилающее быстродействие контура регулирования частоты вращения, т.е. npHW«MS) ж 1,W(S) I,WA(S) « 1, что справедлило практически для всех дви50 гателей, позволяют получить передаточную функцию выход корректирующего устройства - частота вращения двигателя в виде апериодического звена.

Wrafc (S) 1/к

V(S) 1 + (1/к)- S

Таким образом, происходит компенсаций вариаций параметров двигателя, обусловленная изменением величин 5Мдв/ЭЬ, вМдв/Э(); и дMo/дu, и система регулирования частоты вращения двигателя 7 становится не,чувствительной к изменению рабочей точки двигателя 7, в том числе и в зоне малых частот вращения. Обычно механическая характеристика и момент сопротивления двигателя 7 имеют полиномиальное представление Мдв (hiif) 2 S с,, h- . W: - Lt iJ Cii i,0 . M,() 1 d,v Тогда частные производные ЗМдв/дЬ, дМдв/ 9uj и 9Мс/ 9w также имеют полиномиальное представление. Формула изобретения Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащий соединенные последовательно источник задающего сигнала измеритель рассогласования с двумя входами и корректирующее устройство, исполнительный элемент топливодозирующего органа и датчики частоты вращения и перемещения топливодозирующего органа двигателя, причем выход датчика частоты вращения соединен с вторым входом измерителя рассогласования, а вход датчика перемещения топливодозирующего органа - с выходом исполнительного элемента топливодозирующего органа, огличаюа(ыйся тем, что, с целью повыщения эффективности путем расщирения диапазона регулирования по частоте вращения, он дополнительно содержит сумматор с четырьмя входами, первый. ьх второй и третий блоки умножения с двумя входами, блок вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа с двумя входами, блок вычисления производной момента по частоте вращения с двумя входами, блок вычисления производной момента сопротивления по частоте вращения и усилитель с постоянным коэффициентом передачи, причем входы сумматора соединены с выходами корректирующего устройства, второго и третьего блоков умножения и усилителя, а его выход - с входом первого блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен с выходом блока вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа, а выход - с исполнительным элементом топливодозирующего органа, выход датчика частоты вращения соединен с входами блока вычисления обратной величины производной момента по перемещению топливодозирующего органа, блока вычисления производной момента по частоте вращения, блока вычисления производной момента сопротивления по частоте вращения, усилителя и второго и третьего блоков умножения, выходы блока вычисления производной момента по частоте вращения и блока вычисления производной момента сопротивления по частоте вращения соединены с вторыми входами второго и третьего блоков умножения, а выход датчика перемещения топливодозирующего органа соединен с вторыми входами блока вычисления обратной велкчины производной момента по перемещению топливодозирующего органа и блока вычисления производной момента по частоте вращения.

Изобретение предназначено для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение эффективности регулятора путем расширения диапазона регулирования по частоте вращения. При изменении положения топливодозирующего органа и частоты вращения двигателя н соответствующих изменениях параметров двигателя за счет получения передаточной функции в виде апериодического звена происходит компенсация вариаций параметров двигателя, и система регулирования частоты вращения становится нечувствительной к изменению рабочей точки двигателя, в том числе и в зоне малых частот вращения. 2 нл.