Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F02D1/04 

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение точности регулирования частоты вращения на неустановившихся режимах.

На фиг. 1 представлена схема регулятора; на фиг. 2 - зависимость крутящего момента Ми и момента нагрузки М« от частоты вращения п.

Регулятор содержит центробежный чувствительный элемент 1, установленный на валу 2 и связанный через силовой рычаг 3 с органом 4 дозирования топлива и пружиной 5 регулятора, причем силовой рычаг имеет упор б, рычаг 7 пружины, связанный тягой 8, двуплечим рычагом 9 и промежуточной тягой 10 с рычагом 11 управления, а тягой 8 через двуплечий рычаг 9 со штоком 12 поршня 13 сервомотора 14, имеющего управляющий золотник 15, связанный через рычаг 16 обратной связи со штоком 12. Регулятор снабжен блоком 17 сравнения средней частоты вращения, который состоит из датчика 18 часоты вращения, связанного с валом 2 и присоединенного через демфирую- щий блок 19 к элементу 20 сравнения, к которому также присоединен задатчик 21 частоты вращения, снабженный измерителем углового положения двуплечего рычага 9, кинематически связанным через тягу 22 с двуплечим рычагом 9. Элемент 20 сравнения присоединен к концу рычага 16 обратной связи. Полость управляющего золотника 15 соединена с полостью цилиндра сервомотора 14 при помощи каналов 23 и 24. Ход порш ня 13 ограничивается винтами 25.

Для подачи рабочей жидкости регулятор снабжен насосом 26, перепускным клапаном 27, масляным резервуаром 28 и фильтром 29, установленным в соединительной магистрали 30. Максимальная частота вращения ограничивается регулировочным винтом 31.

5

Вход датчика 18 частоты вращения связан с центробежным чувствительным элементом 1, выход - с входом демпфирующего блока 19, выход которого связан с одним входом элемента 20 сравнения, второй вход которого связан с выходом задатчика 21 частоты вращения, а выход элемента 20 сравнения через рычаг 16 обратной связи подсоединен к управляющему золотнику 15 и штоку 12 сервомотора 14.

На фиг. 2 кривая а - скоростная характеристика при постоянных значениях момента нагрузки с известным регулятором; кривая б - при колебаниях нагрузки с известным регулятором; кривая в - при колебаниях нагрузки с данным регулятором, т. А и Б - общие точки скоростных характеристик регуляторов, настроенных на поддержание одного скоростного режима при данном моменте внешней нагрузки Мнг при частотах 0 вращения п и пчРегулятор работает следующим образом.

При работе двигателя с установившейся нагрузкой на режиме, заданном рычагом 11 управления, центробежная сила грузов чувствительного элемента 1 уравновешивается восстанавливающей силой пружины 5. Восстанавливающая сила зависит от предварительной деформации пружины 5 регулятора (от положения рычага 7) и положения органа 4 дозирования подачи топлива.

Частота вращения вала двигателя (фиг. 2, точка п) и частота вращения, устанавливаемая задатчиком 21 частоты вращения, равны. Управляющий золотник 15 перекрывает каналы 23 и 24, соединяющие золотниковую полость с полостью цилиндра сервомотора 14. При возникновении случайных колебаний нагрузки (или увеличении их амплитуды) происходят колебания частоты вращения вала двигателя и соответствующие несимметричные (из-за наличия упора 6) колебания силового рычага 3. При этом 0 среднее значение (математическое ожида5

0

5

ние) подачи топлива уменьшается, соответственно уменьшается крутящий момент двигателя и средняя частота вращения (фиг. 2, точка Б).

Колебания частоты вращения вала 2 регулятора воспринимаются датчиком 18 частоты вращения, в котором формируется соответствующий этой частоте выходной сигнал. Высокочастотные колебания этого сигнала сглаживаются в демпфирующем блоке 19. Полученный в результате этого сглаженный сигнал датчика 18 частоты вращения соответствует средней частоте вращения пч (фиг. 2) и его величина меньше сигнала за- датчика 21 частоты вращения. При их сопоставлении элемент 20 сравнения перемещает

10

происходит без коррекции (фиг. 2, точка Б), благодаря изменению предварительного натяжения пружины регулятора. Регулятор выходит на другую регуляторную характеристику, на которой двигатель, работая в условиях данного возросшего значения амплитуды колебаний нагрузки, имеет среднюю частоту вращения вала п, соответствующую работе двигателя со статической нагрузкой (фиг. 2, точка А).

При этом меняется только положение рычага обратной связи и благодаря коррекции сигнала задатчика частоты вращения сглаженный демпфирующим блоком сигнал датчика частоты вращения и соответственно средняя частота вращения двигателя остауправляющий золотник 15 влево, каналы 23 15 ются прежними или меняются лишь в

и 24 открываются. Рабочая жидкость под давлением поступает через открытый канал 23 в цилиндр сервомотора

той не

незначительной степени, в которой они соответствуют друг другу.

При уменьшении амплитуды случайных колебаний нагрузки регулятор работает Под действием давления рабочей жидкое- 2Q аналогично, но управляющий золотник 15,

14.

ти в напорной полости цилиндра поршень 13 сервомотора 14 перемещается вправо. Перемещение штока 12 через двуплечий рычаг 9 передается на рычаг 7 пружины, вызывая увеличение ее предварительного натяжения, и через двуплечий рычаг 9 и тягу 22 задат- чику 21 частоты вращения, увеличивая его сигнал, подаваемый элементу сравнения.

Одновременно с этим перемещение поршня сервомотора 14 вызывает обратное перемещение связанного с ним рычагом 16 обратной связи золотника 15 и происходит закрытие каналов 23 и 24, т. е. поршень 13 сервомотора останавливается в некотором новом положении. На этом процесс регулирования прекращается.

В результате увеличение амплитуды колебаний нагрузки не приводит к изменению частоты вращения коленчатого вала, как это

25

30

35

шток 12 поршня 13, двуплечий рычаг 9, тяга 8 и рычаг 7 пружины перемещаются в обратную сторону, и предварительное натяжение пружины 5 уменьшается.

Регулятор поддерживает заданное значение средней частоты вращения вала двигателя при разных величинах ровня нагрузки случайного характера.

Перемещением рычага 1 управления изменяется настройка регулятора (в том числе и величина сигнала задатчика 21 частоты вращения), чем обеспечивается его всережимность.

Использование регулятора частоты вращения позволяет повысить точность регулирования при их работе с нагрузкой вероятностного характера и вследствие снижения частоты вращения холостого хода снизить эксплуатационный расход топлива.

0

происходит без коррекции (фиг. 2, точка Б), благодаря изменению предварительного натяжения пружины регулятора. Регулятор выходит на другую регуляторную характеристику, на которой двигатель, работая в условиях данного возросшего значения амплитуды колебаний нагрузки, имеет среднюю частоту вращения вала п, соответствующую работе двигателя со статической нагрузкой (фиг. 2, точка А).

При этом меняется только положение рычага обратной связи и благодаря коррекции сигнала задатчика частоты вращения сглаженный демпфирующим блоком сигнал датчика частоты вращения и соответственно средняя частота вращения двигателя оста5 ются прежними или меняются лишь в

той не

При уменьшении амплитуды случайных колебаний нагрузки регулятор работает Q аналогично, но управляющий золотник 15,

5

0

5

шток 12 поршня 13, двуплечий рычаг 9, тяга 8 и рычаг 7 пружины перемещаются в обратную сторону, и предварительное натяжение пружины 5 уменьшается.

Регулятор поддерживает заданное значение средней частоты вращения вала двигателя при разных величинах ровня нагрузки случайного характера.

Перемещением рычага 1 управления изменяется настройка регулятора (в том числе и величина сигнала задатчика 21 частоты вращения), чем обеспечивается его всережимность.

Использование регулятора частоты вращения позволяет повысить точность регулирования при их работе с нагрузкой вероятностного характера и вследствие снижения частоты вращения холостого хода снизить эксплуатационный расход топлива.

Сущность изобретения: с целью повышения точности регулирования частоты вращения на неустановившихся режимах, регулятор снабжен: блоком сравнения средней частоты вращения, датчиков частоты вращения, демпфирующего блока и элемента сравнения с двумя входами и одним выходом. 2 ил.

Редактор Л. Зайцева Заказ 1863/30

Техред И. Верес Тираж 482

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК.НТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент, г Ужгород, ул. Гагарина, 101

пг я, Фиг.г

Ъ П

Корректор В. Гирняк Подписное