Способ работы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК G05B13/02 

и 10

15

25

.1277066

Изобретение относится к автоматиескому регулированию работы двигаелей внутреннего сгорания и может ыть использовано в системах автомаического регулирования вязкасти оплива двигателей внутреннего сгоания (две).

Целью изобретения является повыение топливной экономичности и ехнико-эксплуатационных показателей аботы двигателя на переходных реимах путем снижения инерционности роцесса регулирования вязкости топива, для чего его вязкость, обесечивающую наиболее качественное сгорание, автоматически изменяют на переходных режимах с минимальным запаздыванием при изменении нагрузки двигателя.

На фиг.1 представлена возможная 20 принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа на фиг.2 - блок-схема экстремального регулятора;.;на фиг.З - график регулировки.

Устройство содержит расходную топливную цистерну 1, топливоподка- чивающий насос 2, подогреватель 3 топлива, датчик 4 температуры на выходе из подогревателя 3, регулирующий орган 5 подогревателя 3, бай- пасную топливную магистраль 6, охла- дитель 7 топлива,- экстремальный регулятор 8, регулирующий орган-смеситель 9 и регулирующий орган 10 охла- 35 дителя. Устройство работает следующим образом.

Топливоподкачивающий насос 2 забирает топливо из расходной дистер- 40 ны 1 и подает его на подогреватель 3 и в байпасную топливную магистраль 6. В подогревателе 3 топливо подогревается до температуры на выше той, при которой обеспечивается 45 (для данного сорта топлива) вязкость, требуемая для работы двигателя при номинальной нагрузке. (Эта вязкость является минимально необходимой с эксплуатационной точки зрения.. Тем- 50 пература топлива на выходе из подогревателя 3 измеряется датчиком 4 температуры, который воздействует на регулирующий орган 5, изменяющий количество пара, поступающего в по- 55 догреватель 3.

Таким образом, два потока топлива - подогретого в подогревателе

30

и ра па те хо пе ли эк дв

та то вл вы ра хл на 8 ст му за те ко сч гр пр ра ля си

жи ви ус во ча по эт бл ет см о

си 1

см ли ну то ля ко це ло

де си

10

15

25

20

35

4045 , 50 55

30

и имеющего практически ту же температуру, что и в расходной цистерне (без учета тепловых потерь), поступают к регулирующему органу-смесителю 9, где они см ;шиваются в необходимой пропорции, при которой обес- печивается оптимальная вязкость топлива, соответствующая определенным эксплуатационным условиям работы две.

Оптимальная вязкость топлива устанавливается экстремальным регулятором 8, который постоянно осуществляет сравнение заданного значения выбранного критерия эффективности; рабочего процесса (температуры выхлопных газов) с фактическим. При наличии рассогласования регулятор 8 вырабатывает регулирующее воздей- . ствие, передаваемое к регулирующему органу-смесителю 9. За счет указанных особенностей устройства длительность процесса регулирования вязкости, значительно снижается (за счет исключения инерционности подогревателя топлива) и определяется практически только динамическими характеристиками экстремального регулятора 8 и регулирующего органа-смесителя 9.

Экстремальный регулятор 8 содержит регулируемый обьект 11, чувствительный элемент 12, запоминающее устройство 13, сравнивающее устройст-; во 14 и исполнительный механизм 15. В типичном для эксплуатации слут чае в расходную цистерну 1 топливо поступает после сепаратора, и при этом его температура оказывается близкой к той, которая обеспечивает требуемую минимальную вязкость. В этом случае регулирующий орган- смеситель 9 работает с большим коэффициентом усиления, при котором не обеспечивается устойчивая работа

системы. 1

Для предотвращения этого предусмотрена установка охладителя 7 топлива. При этом.к регулирующему органу-смесителю 9 поступает подогретое и охлажденное топливо, а регулятор-смеситель работает с меньшим коэффициентом усиления. Далее процесс регулирования происходит аналогично указанному.

Оптимальная величина потока охлажденного топлива с точки зрения максимальной технико-эксплуатационной

эффективности системы охлаждения может быть определена следующим образом.

Из уравнения тепл ового баланса

т (с +г -

х: ..Ii,-L:lL.-I:L.,

(О

G +С„

G.,

- результирующая темпера- О тура смеси топлива (здесь и далее, см. обозначения на фиг.1); - температура подогретого и охлажденного 15 топлива соответственно; - массы подогретого и охлажденного топлива соответственно.

как типичные значения 20 , Т - , Т, при 1, G KG,,

т(1+кЬ)

-1

1+К

(2)

25

При крайних пределах изменения

о

температуры охлажденного топлива Т., принятых с позиций выбора оптимального соотношения между величиной потока и степенью охлаждения топлива, после подстановки исходных величин, получим:

,00 iiO:Iil0.55K). ..20; (1)

н-к

,00.1i°-|liO- 5 i; К.-0,25. (2)

I +Л

Таким образом, масса охлажденного топлива может быть принята для ука- занных условий в пределах 20-25% от массы подогретого топлива, или, что то же, 15-20% от суммарного расхода, топлива на двигатель 16.

Принцип действия экстремаль- ного регулятора заключается в следующем (фиг,2,3).

В общем случае характеристики регулируемых объектов могут иметь минимум или максимум. Внешняя скорост- ная характеристика дизеля имеет максимум крутящего момента, а нагрузочная характеристик - минимум удельного расхода топлива. В связи с этим были созданы и в настоящее время на- ходят все большее применение такие - САР, которые сами (автоматически) отыскивают экстремум характё ристики

О 15

20

5

о

5

Q

5

и поддерживают работу регулируемого объекта в режиме экстремума.

Существует несколько способов создания экстремальных регуляторов. Одна из возможных функциональных схем имеет следующий вид (фиг.2).

В таких системах чувствительный элемент измеряет регулируемую величину Y (в данном случае температуру выхлопных газов, однозначно связанную и характеризующую удельный расход топлива). Это значение регулируемой величины с помощью сравнива ющего устройства сопоставляется со значением регулируемой величины, зафиксированном в предыдущем замере и находящемся в запоминающем устройстве.

Если новое значение регулируемой величины оказывается меньше (или больше) предыдущего то на исполнительный механизм подается соответствующий сигнал, в результате которого исполнительный механизм вырабатывает воздействие соответствующего знака, направленное на.устранение рассогласования между предьздущим и текущим значениями регулируемой величины.

Таким образом, система экстремального регулирования автоматически отыскивает экстремум функции и поддерживает режим работы объекта, соответствующий этому экстремуму.

Как видно из фиг.3, при одинаковом отклонении р егулируемой величины (g g и Т) (точки А и Б) от оптимального значения (точка С) в одном случае необходимо увеличить, а Б другом уменьшить вязкость топлива. Оптимальное значение вязкости топлива определяется формой камеры сгорания, конструкцией топливной аппаратуры, сортом топлива и рядом других факторов и составляет примерно 2 Е (Энглера).

Формула изобретения

Способ работы двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что при работе двигателя подают топливо из расходной цистерны через подогреватель топлива, измеряют по-; казатель качества рабочего процесса двигателя и температуру топлива на входе в двигатель, подают сигналы измеренных параметров на экстремальный регулятор, с помощью которого вырабатывают импульсы управления температурой топлива, о т л и ч а root и и с я тем, что, с целью повышения топливной экономичности и технико-эксплуатационных показателей работы двигателя на переходных режимах путем снижения инерционности процесса регулирования вязкости топлива, измеряют температуру топлива на выходе из подогревателя и поддерживают

7066

ее вьше заданного /утя номинального режима уровня - при помощи регулирующего устройства, байпасируют 20-25 топлива мимо подогревателя топлива охлаждают байпасируембе топливо, до заданного уровня, смешивают нагреваемое и охлаждаемое топлива в регулируемом смесителе, а импульсы управления экстремального регулятора подают на регулируемый смеситель .

10

У.

gjue.2

. Изобретение относится к двига- телестроению и позволяет повысить экономичность и технико-эксплуатационные показатели двигателя на переходных режимах путем снижения инерционности процесса регулирования .ff .вязкости топлива. При работе двигателя топливо из расходной цистерны I подается на подогреватель 3 и в бай- пасную топливную магистраль 6. В подогревателе топливо подогревается до т-ры на 5-10 с выше заданного для номинального режима уровня при помощи регулирующего уст-ва 5. Через байпас проходит 15-20% топлива, которое охлаждается. Подогреваемый и охлаждаемьй потоки смешиваются в необходимой пропорции, при которой обеспечивается оптимальная вязкость топлива. Последняя устанавливается экстремальным регулятором 8, на который подаются сигналы показателя качества рабочего процесса и температуры топлива на входе в двигатель. Импульсы управления тора 8 подаются на регулируемый смеситель 9. 3 ип. с $ Л 1чр VI О Од О) (paal

Редактор Э.Слиган

Составитель П.Патрахальцев

Техред В.КадарКорректор М.Самборская

Заказ 6664/40 Тираж 836Подписное

ВНШШН Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4,

)

(ffijff.3