Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02D41/14 

W

4ib О 00 О СО СП

8 частоты вращения вала двигателя установлены последовательно. При этом выход датчика 8 соединен с первым входом БУ 13, с входом дифференцирующего звена 11, первым входом БУ 22, входом БУ 27 и вторым входом измерителя 2. Выход элемента 6 соединен с входом датчика 9 перемещения топливодозирующего органа, выход которого подключен к входу дифференцирующего звена 10, первому входу БУ 18 и первому входу БУ 15. Выход звена 10 соединен с первым входом БУ 16 и вторым входом БУ 13, выход которого подключен к первому входу сумматора 14. К второму входу сумматора 14 подключен, выход БУ 15. Выход звена 11 подключен к вторым входам БУ 15 и 16, к входу дифференцирующего звена 12 и к двум входам БУ 20. Выход сумматора 14 связан с первым входом блока 23 деления, с вторым входом блока 19 деления и входом двухпорогового компаратора 26. При этом выход БУ 16 подключен к первому входу сумматора 17, выход которого связан с первым входом блока 19, с которым последовательно соединены схема 25 фиксации уровня и БУ 27, подключенный выходом к второму входу сумматора 4, Выход звена 12 связан с вторым входом БУ 18 и вторым входом БУ 22, подключенного выходом к второму входу сумматора 21 Выход последнего связан с вторым входом блока 23. Схема 24 установлена последовательно с блоком 23 и своим выходом подсоединена к второму входу БУ 5. Выход компаратора 26 связан с вторыми входами схем 24 и 25 фиксации уровня. При таком выполнении система регулирования частоты вращения . двигателя 7 становится нечувствительной к изменению рабочей точки двига- теля при работе последнего в нестационарных условиях. 2 ил.

Изобретение позволяет повысить точность регулирования. Источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с двумя входами, блок умножения (БУ) 5, исполнительный элемент 6 топливодози- рукяцего органа, двигатель 7 и датчик

1

Изобретение относится к машино-. строению, в частности двигателестрое- нию, а именно к регуляторам частоты вращения двигателя внутреннего сгорания .

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 представлена функциональная схема регулятора частоты вращения на фиг.2 - структурная схема регулятора частоты вращения.

Регулятор частоты вращения ДВС содержит источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с двумя входами, блок 5 умножения, исполнительньй элемент 6 топливодозирующего органа, двигатель 7, датчик 8 частоты вращения вала двигателя, датчик 9 перемещения топливодозирующего органа, дифференцирующие звенья 10-12, блок 13 умножения, сумматор 14, блоки 15 и 16 умножения, сумматор 17, блок 18 умно- жения, блок 19 деления, блок 20 умножения, сумматор 21, блок 22 умноже

0

5

0

ния, блок 23 деления, схемы 24 и 25 фиксации уровня, двухпороговый компаратор 26, блок 27 умножения. Часть элементов регулятора функционально объединена в -два блока: блок 28 идентификации параметров двигателя и блок 29 режимов регулирования.

Блок 28 идентификации параметров двигателя содержит три дифференцирующих звена 10-12, шесть блоков , 16,18,20 и 22 умножения,,три сумматора 14, 17 и 21 и два блока 19 и 23 деления.

Блок 29 режимов регулирования содержит две схемы 24 и 25 фиксации уровня и двукпороговый компаратор 26.

Выход источника 1 задающего сигнала связан с неинвертирующим входом измерителя 2 рассогласования, выход которого связан с входом корректирующего устройства 3. Выход корректирующего устройства 3 связан с первым неинвертирующим входом сумматора 4, выход которого связан- с первым входом блока 5 умножения. Выход блока 5 умножения связан с входом исполнительного элемента 6 топливодозирующего органа, выход которого связан с двигателем 7 и датчиком 9 перемещения топляводозирующего органа. Датчик 8 частоты вращения связан с валом двигателя 7. Выход датчика 9 перемещения топливодозирутощего органа связан с первым входом блока 28 идентификации параметров двигателя, второй вход ко- торого связан с выходом датчика 8 частоты вращения. Первый,второй и третий выходы блока 28 идентификации, параметров двигателя связаны с первым, вторым и третьим входами блока 29 режимов регулирования, первый выход связан с вторым входом блока 5 . умножения, а второй выход - с первым входом блока 27 умножения, второй вход которого связан с выходом датчи ка 8 частоты вращения, а выход - с вторым инвертирующим входом суммато,- ра 4.

Первым входом блока 28 идентификации параметров двигателя является вход дифференцирующего звена 10, к входу которого подключены первый вхо блока 15 умножения и первый -блока 18 умножения.. Выход дифференци- рующего звена 10 связан с первым вхо дом блока 13 умножения и первым вхог дом блока 16 умножения. Второй вход блока 13 умножения является вторым входом блока 28 идентификации параметров двигателя, К второму входу блока 13 умножения подключены вход дифференцирующего звена 11 и первый вход блока 22 умножения. Выход дифференцирующего звена 11 связан с вторым входом блока 15 умножения и ,вторым входом блока 16 умножения, первы и вторым входами блока 20 умножения и входом дифференцируклцего звена 12, выход которого связан с вторым входо блока 18 умножения и . вторым входом блока 22 умножения. .Выход блока 18 умножения связан с первым неинвертиг рующим входом сумматора 17, второй инвертирующий вход которого связан с выходом блока 16 умножения, а выход с первым входом блока 19 деления. Выход блока 22 умножения связан с первым инвертирующим входом сумматор 21, второй неинвертирующий вход которого связан с вых,одами блока 20 умножения, а выход - с первым входом блока 23 деления. Выход блока 13 умножения связан с первым инвертирующи входом сумматора 14, второй неинвер

О ройства; r,g

тирующий вход которого связан с выходом блока 15 умножения, а выход - с вторыми входами блоков 19 и 23 деления, и является .первым выходом блока 28 идентификации. Вторым и третьим входами блока 28 идентификации являются соответственно выходы блоков 19 и 23 деления.

Первым входом блока 29 режимов регулирования является вход двухпорого- Еого компаратора 26, выход которого связан с первыми входами первой и второй схем 25 и 24 фиксации. Вторые

5 входы схем 25 и 24 фиксации являютсяjf соответственно вторым и третьим входа-, ми блока режимбв регулирования, а выходы первой и второй схем 25 и 24 фиксации уровня являются соответственно вторым и первым выходами блока 29 режимов регулирования.

Регулятор работает следующим образом.

На структурной схеме (фиг.2) при5 няты обозначения: Uj - выходной задающий сигнал источника 1; U - сигнал, пропорциональный ошибке отработки задающего сигнала; W)(S) - передаточная функция корректирующего устWyj(S) - передаточная функция исполнительного элемента топливодозирующего органа; h - перемещение топливодозирующего органа; а и b - параметры двигателя, эквивалентные по фи5 зическому смыслу соответственно фактору устойчивости и эффективности топливоподачи двигателя;. - момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу двигателя; и) - частота враще0 ния двигателя; U, - выходной сигнал датчика перемещения топливодозирующего органа; - выходной сигнал датчика частоты вращения; U - сигнал, пропорциональный скорости перемещения

5 топливодозирующего органа; TJ, - сигнал, пропорциональный угловому jrcKor рению вращения вала двигателя; U/j-- сигнал, пропорциональный второй производной частоты вращения} S/(1+ST) g передаточная функция дифференцирующего- звена с малой постоянной времени Т; а и Ь - оценки параметров-двигателя.

В процессе работы двигателя 7 в

е нестационарных условиях меняются параметры двигателя а и Ь, Оценивание .параметров производится на основании информации с датчиков 8 и 9 частоты вращения и перемещения топливодозиру51А08095

кяцего органа. Оценки параметров двигателя 7 получаются при решении системы двух уравнений

W aw+bh; (1)

W ai+bli.(2)

Разрешая уравнения (1) и (2) относительно а и Ь и заменяя h,«) и их производные на пропорциональные им измеренные и вычисленные величины, ю получим следующие выражения для оценок параметров двигателя 7:;

Н

А UuiUrt-UoU а т---- т-1

(3)

15

л

ь

(4)

20

25

Формула изобретения

Регулятор частоты вращения двига- , теля внутреннего сгорания, содержащий источник задающего сигнала, измеритель рассогласования с двумя входами, первый вход которого связан с выходом источника задающего сигнала, корректирующее устройство, вход которого связан с выходом измерителя рассогласования, сумматор, первый вход которого связан с выходом корректирующего устройства, первый блок умножения с двумя входами, первый вход которого связан с выходом сумматора, тельный элемент топливодозирующего органа, вход которого связан с выхо30 дом первого блока умножения-, датчик перемещения топливодозирующего органа, связанный с исполнительным элементом топливодозирующего органа, и датчик частоты вращения, выход кото35 рого связан с вторым входом измерителя рассогласования и через линию обратной связи соединен с вторым входом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности.

бйий-ии5;г

Уйи -1ъуй

UwU«-UwUn

Как следует из выражений для йок ,(3) и (4), оценки вырождаются, если знаменатель равен нулю. С целью

обеспечения надежной работы регулятоIра с блоком 28 идентификации параметI ров двигателя 1 в регулятор допоЛни1тельно включен блок 29 режимов регу|лирования, состоящий из первой и

;второй схем 25 и 24 фиксации уровня

I и двухпорогового компаратора 26.

При Idl 6о где ЕО некоторый заданный малый уровень, блок 28 идентификации отключен от блока 29 режиIMOB регулирования и на выходах схем

i 24 и 25 фиксации уровня устанавлива|ются. оценки параметров, соответствую|щие моменту времени, для которого

справедливо равенство fd ). В слу:чае, когда , ключи в схемах

|25 и 24 фиксации уровня,управляемые от двухпорогового компаратора 26, замкнуты и на выходах схем 25 и 24

фиксации уровня устанавливаются теку- 40 регулятор дополнительно снабжен бло- щие оценки параметров двигателя.

Совместное, включение в регулятор блока идентификации параметров двигателя, 0лока режимов регулирования и восьмого блока умножения, за счет их точной, настройки и быстродействия исполнительного элемента 6 топливодози- рукядего органа, датчика частоты вращения и датчика перемещения топливодозирующего органа, превьшающих быст- 50 родействие контура регулирования частоты вращения, т.е. при ) 1; Wj,.(S) и 1, Wj, (S) ( 1, что сщ)аведливо практически для всех двигателей, позволяет скомпенсировать вариации пара- 55 рым и третьим входами блока, режимов метров двигателя, обусловленные изме- регулирования, блок режимов регулиро- нением режимных координат и условий вания также включен в линию обратной внешней среды, и получить передаточ- связи и его первый выход связан .с ную функцию выход корректирующего вторым входом первого блока умноже-.

ком идентификации параметров двигателя с двумя входами и тремя выходами, блоком режимов регулирования с тремя входами и двумя выходами и вторым 45 блоком умножения с двумя входами, причем блок идентификации параметров двигателя включен в линию обратной связи и его первый вход связан с выходом датчика перемещения топливодозирующего органа, а второй вход - с выходом датчика частоты вращения, первый, второй и третий выходы блока идентификации параметров двигателя связаны соответственно с первым, втоустройства - частота вращения двигателя в виде интегрирующего звена:

w(s) . 1

v(S) SТаким образом, система регулирова- НИН частоты вращения двигателя 7 становится нечувствительной к изменению рабочей точки двигателя 7 при работе двигателя в нестационарных условиях.

Формула изобретения

Регулятор частоты вращения двига- , теля внутреннего сгорания, содержащий источник задающего сигнала, измеритель рассогласования с двумя входами, первый вход которого связан с выходом источника задающего сигнала, корректирующее устройство, вход которого связан с выходом измерителя рассогласования, сумматор, первый вход которого связан с выходом корректирующего устройства, первый блок умножения с двумя входами, первый вход которого связан с выходом сумматора, тельный элемент топливодозирующего органа, вход которого связан с выхоом первого блока умножения-, датчик перемещения топливодозирующего органа, связанный с исполнительным элементом топливодозирующего органа, и атчик частоты вращения, выход которого связан с вторым входом измеритея рассогласования и через линию обратной связи соединен с вторым входом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности.

регулятор дополнительно снабжен бло-

регулятор дополнительно снабжен бло-

рым и третьим входами блока, режимов регулирования, блок режимов регулиро- вания также включен в линию обратной связи и его первый выход связан .с вторым входом первого блока умноже-.

ком идентификации параметров двигателя с двумя входами и тремя выходами, блоком режимов регулирования с тремя входами и двумя выходами и вторым блоком умножения с двумя входами, причем блок идентификации параметров двигателя включен в линию обратной связи и его первый вход связан с выходом датчика перемещения топливодозирующего органа, а второй вход - с выходом датчика частоты вращения, первый, второй и третий выходы блока идентификации параметров двигателя связаны соответственно с первым, втония, а второй выход - с первым входом второго блока умножения, второй вход которого связан с выходом датчика частоты вращения, а выход второго блока умножения связан со вторым входом сумматора, блок идентификации параметров двигателя снабжен тремя дифференцирующими звеньями, шестью блоками умножения с двумя входами, тремя сумматорами с двумя входами и двумя блоками деления с двумя входами, причем первый вход блока идентификации параметров двигателя выполнен в виде входа первого дифференцирующего звена, к входу которого подключены первые входы первого- и второго блоков умножения, а выход связан с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход блока иденти- фикации параметров двигателя выполнен в виде входа второго дифференцирующего звена, к входу которого подключены второй вход третьего блока умножения и первый вход пятого блока умножения, а выход связан с вторыми входами первого и четвертого блоков умножения, первым и вторым входами шестого блока умножения и входом третьего дифференцирующего звена выход которого свя- зан с вторыми входами второго и пятого блоков умножения, выход второго блока умножения связан с первым входо первого сумматора, вfopoй вход которого связан с выходом четвертого блока умножения, а выход - с первым входом первого блока деления, выход пятого блока умножения связан с первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом шестого блока умножения, а выход - с первым входом второго блока деления, выход третьего блока умножения связан с первым входом третьего сумматора, второй вход которого связан с выходом первого блока умножения, а выход - с вторыми входами первого и второго блоков деления,и выполнен в виде первого выхода блока идентификации параметров двигателя, второй и третий выходы которого выполнены соответственно в виде выходов перв ого и второго блоков деления, а блок режимов регулирования снабжен двумя схемами фиксации уровня с двумя входами и двухпороговым компаратором, вход которого выполнен в виде первого входа блока режимов регулирования, а выход связан с первыми входами первой и второй схем фиксации уровня, вторые входы которых соответственно выполнены в виде вто- рого и третьего входов блока режимов регулирования, а выходы первой и второй схем фиксации уровня выполнены соответственно в виде второго и первого выходов блока режимов регулирования.

/

к.

«м