Система управления судовым дизелем Советский патент 1988 года по МПК F02D41/04 

27

11427084

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателе- строению, и может быть использовано для автоматического управления двигателями внутреннего сгорания.

Целью изобретения является обеспечение автоматического управления при реверсировании дизеля.

i HSI чертеже представлена структур- ю ;ная схема предлагаемой системы управ- ления судовым дизелем. ; Система содержит датчик 1 частоты i вращения, блок 2 скоростных уставок, , блок 3 логики, блок А топливных ус- 15 Ставок, задатчик 5 частоты вращения ва- i ла двигателя, два усилителя 6 и 7, ; блок 8 направления вращения, пусковой клапан 9, три RS-триггера 10-12, четьфе элемента 13-16 счета времени, 20 j два элемента ИЛИ 17 и 18, счетчик 19 попыток пуска, элемент 2И 20 с одним инверсным входом, элемент 2И 21, блок 22 положения органов реверса, блок 23 задания, коммутатор 2А,

25

следящее устройство 25. Элементы 1316счета времени входят в состав блока 26 счета времени, а блок 27 управ ления состоит из блока 3 логики,

RS-триггеров 10-12, элементов ИЛИ 30

17и 18, элемента 2И 20 с одним инверсным входом, элемента 2И 21 и коммутатора 24.

Датчик 1 частоты вращения связан с входом блока 2 скоростных уставок и входом блока 8 направления вращения. Выходы блока 2 скоростных уставок и выходы блока 8 направления вращения -связаны с входами блока 3 логи- . ки, который имеет пятнадцать входов до и два выхода.

Функции, входов и выходов блока 3 логики распределены следущим образом.

э э в п х х

сигнал БСУ о достижении первой пусковой уставки скорости (п ) ;

то же, для п 7 то же, для сигнал Предыдущая попытка пуска не удалась на первом этапе (при раскручивании на воздухе);

единичный сигнал 1-го разряда счетчика;

то же, для 2-го разряда, сигнал Пуск вперед сигнал Пауза между попытками пуска ; сигнал Пуск назад ;

0

5

0

о

5

0

5

Х fO

X.. у - л

X л -

Х tt

Y, сигнал

сигнал о достижении уставки

реверса;

сигнал Вращение вперед ;

сигнал Вращение назад ;

сигнал сигнал

Органы реверса впе Органы реверса сигнал на подачу топлива;

сигнал на подачу воздуха. Причем вход Х- является первым входом блока 27 управления. Вход элемента 17 ИЛИ, связанный с выходом элемента 14 счета времени, является вторым входом блока 27 управления, первым входом которого является выход элемента 2И 20 с инверсным входом. Третий вход блока 27 управления - вход Х блока 3 логики Вторым выходом блока 27 управления является выход триггера 11, а четвертым входом - вход X.f блока 3 логики. Третьим выходом блока 27 управления является выход триггера 10, а пятым входом - вход Х дблока 3 логики. Четвертым выходом блока 27 управления является выход Y блока 3 логики, а щестым входом - вход блока 3 логики. Пятым выходом блока 27 управления является выход 1 блока 3 логики.

Выход блока 2 скоростных уставок связан с инверсным входом элемента 2И 20 и через элемент 16 счета времени с одним из входов элемента 2И 21. Вторые входы элементов 2И 20 и 21 связаны с выходом Y блок 3 логики. Выход элемента 2И 20 через элемент 14 счета времени связан с одним из входов элемента ИЛИ 17, второй вход которого через элемент 13 счета времени связан с выходом Yi2 блока 3 логики. К выходу элемента 13 счета времени подключен также S-вход триггера 10, R-вход которого связан с выходом Y блока 3 логики. Выход элемента ИЛИ 17 связан с S-входом триггера 11. Выход триггера 11 связан с С-входом счетчика 19 попыток пуска, входом Xj блока 3 логики и через элемент 15 счета времени связан с R-входом триггера 11. R-вход счетчика 19 попыток пуска связан с выходом элемента ИЛИ 18, входы которого связаны с выходами Пуск вперед и Пуск назад блока 23 задания. Выходы счетчика 19 попыток пуска связаны с первым и вторым входами блока 4 топливных уставок и с входами Xf и Х блока 3 логики. Третий вход блока 4 топливных уставок связан с выходом триггера 10, к выходу которого подключен также вход Х блока 3 логики Выход блока А топливных уставок связан с первым входом коммутатора 24, второй вход которого связан с выходом блока 23 задания, а третий вход с выходом триггера 12, R-вход которого связан с выходом Стоп блока 23 задания, а S-вход связан с выходом элемента 2И 21. Выход коммутатора 24 через следящее устройство 25 связан с входом задатчика 5 частоты вращения.

Выход Y блока 3 логики„связан с . входом усилителя 6, а выход Y j, - с входом усилителя 7. Выходы усилителей 6 и 7 связаны соответственно с органом топливоподачи и пусковым клапаном 9. Выходы блока 22 положения органов реверса связаны с входами Х и . блока 3 логики, а вьжоды блока 23 задания - с входами Х, Хд и Х блока 3 логики.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 скоростных уставок вырабатывает дискретные сигналы по достижении определенной частоты вращения вала дизеля.

Блок логики реализует следующие логические зависимости

Y, Y;(,,X,, + ХзХ,,Х,рХ„; (1)

Y; «(x JxjXj-K xJ(Xs + x,x,)j +

.j)x«;(2)

-1

+ X.

Yi Y(X,X,,X,, + ,,) +

+ (х,х,Л, + x,x,As)x..x,,;(3)

Yt ( ± x,(x + хДб) -t+ X, |X,X, X, -I- X,X,X,X,;(4)

Блок 4 топпивных уставок формирует повьшенную топливную уставку при .комбинации сигналов

. (5)

В исходном (предпусковом) состоянии сигналы Х Хд; Х - равны нулю, следовательно, на выходах блок 3 логики Yj, Y также нулевые сигналы. Пуска дизеля не происходит. При формировании блоком 23 задания сигнала Пуск вперед (Xj. 1) или Пуск назад (Хд 1) и в случае соответствия положения органов реверса заданному направлению вращения, соглас-.

а 10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

но выражениям (1)-(4), на выходах блока 3 формируются сигналы Y 0, Y 1. Сигнал Y 1 формируется непосредственно после подачи сигнала от блока 23 задания, если отсутствует вращение вала в сторону, противоположную заданной (пуск дизеля после остановки судна), и в случае, если обороты вала меньше уставки реверса, если вал вращается в сторону, противоположную заданной (реверс судна, вал вращается в режиме авторотации). Комбинация Y 0; Yj 1 сохраняется до момента достижения соответствующей пусковой уставки при вращении вала в заданную сторону. Сигнал YI 1 через усилитель 7 подается на пусковой клапан 9 и на вход элемента 13 счета времени пуска на воздухе; начинается раскручивание вала дизеля воздухом, сигнал о частоте вращения вала с выхода датчика 1 частоты вращения подается на вход блока 2 скоростных уст авок. Если при этом уставка п достигается за время меньшее, чем время счета элемента 13 на выходе блока 2 скоростных уставок формируется сигнал Х 1, который согласно выражениям (1)-(4) формирует на выходе блока 3 логики следующую комбинацию сигналов: Y. 1, Yj 0. При этом подача воздуха запрещена (Yj 0) и разрешается подача топлива (Y 1), начинается счет времени пуска на топливе элементом 14. Если при этом за время, меньшее чем время счета элемента 14, достигается уставка минимально устойчивых оборотов (Х 1), то счет времени пуска на топливе прекращается (так как на выходе элемента 2И 20 сигнал О) и пуск (реверс) считается удачно законченным. Время, определяемое элементом 16 счета времени (1-4 с), дизель продолжает работать на заданной блоком 4 топливной уставке, после чего на элементе 21 формируется единичным сигнал Работа, который запоминается на RS-триггере 12. Выходной сигнал триггера 12 поступает на коммутатор 24. При этом сигнал от блока 4 топливных уставок отключается от . входа следящего устройства 25, на вход следящей системы подается сигнал задания от блока 23 задания. Следящее устройство 25, воздействуя на задат- чик 5 частоты вращения,.позволяет из менять обороты дизеля в соответствии

, 51 /,

с величиной сигнала задания от блока 23 задания.

В случае неудачи пуска на воздухе (первый этап пуска) элемент 13 счета времени пуска на воздухе формирует единичный сигнал, что приводит к формированию сигналов Х 1 и Xj 1 HJa выходах соответствующих RS-триг- riepoB 10 и 11 и прибавлению единицы в счетчике 19 попыток пуска. Сигнал

Х

1 свидетельствует о паузе между

Попытками пуска и запрещает подачу как воздуха, так и топлива. Время действия сигнала Kg 1 (время паузы) определяется элементом 15 счета времени паузы и при срабатьшании элемента 15 выход триггера 11 переходит в состояние О, разрешая повторньй Пуск. Сигнал X, 1 свидетельствует о том, что предыдуц й.Пуск был неуда- ен на первом этапе, и следующая по- Нытка пуска должна быть проведена г(ритойже скоростной и топливной уставке пуска (вьфажения .(1)-(4)). Выход триггера 10 переходит в нулевое Состояние (Xif 0) только в случае удачного -аавершения первого этапа Последующего пуска (при формировании сигнала Y 1).

В случае неудачи при пуске на топ- Ливе (второй этап пуска) так формируются сигнал паузы и сигнал счета попыток (Xj 1), но на выходе триггера 10 нулевой сигнал, что является п эизнаком необходимости изменения уставок пуска. Согласно формулам (1)-(5) при втором пуске увеличивается скоростная уставка (до величины ilj), при третьем пуске увеличивается как скоростная (до П;), так и топливная уставки. Топливная уставка выбирается блоком 4 топливных уставок согласно выражению (5) и подается на вход задатчика 5 частоты вращения. При трех неудачных попытках (X 1; Хб 1) повторный пуск блокируется.

I

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает пуск, реверс и изменение режима работы дизеля. При этом за счет автоматического анализа причины неудачи пуска (реверса) и - рационального выбора уставок пуска

846

вероятность выполнения операций пуска

и реверса повышаются.

Формула изобретения.

Система управления судовым дизелем, содержащая блок задания, выход которого связан, с первым входом блока управления, блок счета времени, выход которого связан с вторым входом

блока управления, а вход связан с

первым выходом блока управления, блок скоростных уставок, выход которого связан с третьим входом блока управления, счетчик попыток пуска, вход

которого связан с вторым выходом блока управления, а первый из двух выходов связан с четвертым входом блока управления, блок топливных уставок, вьвсод которого связан с третьим входом блока управления, датчик частоты вращения и задатчик частоты вращения связанные с блоком управления, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения автоматического управления при реверсировании дизеля, система дополнительно содержит блок положения органов реверса, блок направления вращения, следящее устройство и два усилителя, блок управления

0

5

0

5

0

выполнен с дополнительными входами - пятым и шестым и с дополнительными выходами - четвертым и пятым, а блок топливных уставок выполнен с вторым входом, причем выход блока положения органов реверса связан с пятым входом блока управления, выход блока направления вращения связан с шестым входом блока управления, блок направления вращения и блок скоростных yd- тавок включены между датчиком частоты вращения и блоком управления, блок топливных уставок включен между блоком управления и следящим устройством, а выход последнего связан с входом задатчика частоты вращения, второй вход блока топливных уставок связан с вторым выходом счетчика попыток пуска, а усилители подключены своими входами к четвертому и пятому выходам блока управления, и выход одного из усилителей выполнен с возможностью соединения с органом топли- воподачи, а другого - с органом управления пуска.

Изобретение обеспечивает, автоматическое управление при реверсировании дизеля. Блок 4 топливных уставок выполнен с вторым входом. Выход блока 22 положения органов реверса связан с пятым входом блока 27 управления. Выход блока 8 направления вращения связан с шестым входом блока 27. Блок 8 и блок 2 скоростных уставок включены между датчиком 1 частоты вращения и блоком 27. Блок 4 включен между блоком 27 и следящим устройством 25. Выход последнего связан с входом задатчика 5 частоты вращения. Второй вход блока 4 связан с вторым выходом счетчика 19 попыток пуска. Усилители 6 и 7 подключены своими входами к четвертому и пятому выходам блока 27. Четвертым выходом блока 27 является выход Y блока 3 логики, а пятым выходом блока 27 является выход YJ блока 3. Выход одного из усилителей выполнен с возможностью соединения с органом топливоподачи, а другого - с органом управления пуском. Таким образом, система обеспечивает пуск, реверс и изменение режима работы дизеля. При этом за счет автоматического анализа причины неудачи пуска (реверса) и рахщонального выбора уставок пуска вероятность выполнения операций пуска и реверса повышается . 1 ил. О $ (Л

ВНИИПИ Заказ 4836/31 Тираж 505

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное