Устройство для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК F02D41/14 

ный D-триггер 3 и рдновибратор 4, а также элементы 2И 5 и 6, осуществляющие вьщеление импульсов рассогласования, входы которых соединены с соответствующими выходами одновибрато- ра 4, D-триггера 3 и элемента 2И 8, вход которого соединен с входом нелинейного преобразователя. Нелинейный преобразователь содержит последовательно соединенные интегрирующее звено 9, потенциал на выходе которого пропорционален длительности импульсов, поступающих с выхода элемента 2И 8, дифференцирующее звено 10, параллельно включенный последнему резистор 11 и генератор 12 тактовых импульсов,.частота импульсов которого зависит от потенциала на его

входе. Выход генератора 12 соединен с входом блока управления, содержащего RS-триггер 7, состояние которого определяет напряжение регулирования частоты вращения, счетные D-триггеры 13 и 14, работающие как двоичный счетный регистр, элементы 2И 23, 24, 25 и 26, выходы которых по каналам

-, 27, 28, 29 и 30 усилителя мощности соединены с обмотками электромагнитов 31, 32, 33 и 34 статора 35 шагового электродвигателя, осуществляющих непосредственное управление

с этими обмотками. Ротор 36 шагового электродвигателя через редуктор 37 кинематически связан с органом управления регулятора подачи топлива. 2 3.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить точность регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Для обеспечения точного позиционирования органа управления регулятора подачи топлива датчик 1 частоты вращения соединен с входом блока сравнения, содержащего последовательно включенные триггер Шмитта 2, счетный Д - триггер 3 и одновибратор 4, а также элементы 2И 5 и 6, осуществляющие выделение импульсов рассогласования, входы которых соединены с соответствующими выходами одновибратора 4 и Д-триггера 3, и элемента 2И 8, вход которого соединен с входом нелинейного преобразователя. Нелинейный преобразователь содержит последовательно соединенные интегрируюее звено 9, потенциал на выходе которого пропорционален длительности импульсов, поступающих с выхода элемента 2И 8, дифференцирующее звено 10, параллельно включенный последнему резистору 11 и генератор 12 тактных импульсов, частота импульсов которого зависит от потенциала на его входе. Выход генератора 12 соединен с входом блока управления, содержащего R-S-триггер 7, состояние которого определяет напряжение регулирования частоты вращения, счетные Д-триггеры 13 и 14, работающие как двоичный счетный регистр, элементы 2И 23,24,25 и 26, выходы которых по каналам 27,28,29 и 30 усилителя мощности соединены с обмотками электромагнитов 31,32,33 и 34 статора 35 шагового электродвигателя, осуществляющих непосредственное управление этими обмотками. Ротор 36 шагового электродвигателя через редуктор 37 кинематически связан с органом управления регулятора подачи топлива. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигате- лестроению, а именно к автоматическо му регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения двигателя внутреннего его- рания.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства j на фиг.2 - схема исполнительного механизма.

Устройство для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания содержит датчик 1 частоты вращения, триггер Ымитта 2, счетньй D-триггер 3, одновибратор 4, элемен- ты 2И 5 и 6, RS-триггер 7, элементы 2И 8, интегрирующее звено 9, диффе- ренцирующее звено 10,резистор 11, генератор 12 тактовых импульсов, счетные D-триггеры 13 и 14, эле- менты ЗИ 15-22, элементы 2И 23-26.

Датчик 1 частоты вращения соединен с входом триггера Шмитта 2, выход которого соединен с входом D- триггера 3, прямой выход которого соединен с входом одновибратора 4 и nepBbiM входом элемента 2И 5, инверсный выход счетного D-триггера 3 соединен с первым входом элемента 2И 6.

Прямой выход одновибратора 4 сое- динен с вторым входом элемента 2И 5. Выход элемента 2И 5 соединен с первым установочным входом RS-триггера и с первым входом элемента 2И 8,

а выход элемента 2И 6 соединен с вторым установочным входом RS-триггера 7 и с вторым входом элемента 2Н 8. Вькод элемента 2И 8 соединен с входом интегрирующего звена 9, выход которого через дифференцирующее звено 10 и резистор 11 соединен с частотозадающим входом генератора 12 тактовых Импульсов. Выход генератора 12 тактовых импульсов соединен с входом счетного D-триггера 13, один из выходов которого соединен с входом счетного D- триггера 14. Прямой выход счетного D-триггера 13 соединен с первыми входами элементов ЗИ 15-18, а инверс- ньй выход счетного D-триггера 13 соединен с первыми входаш элементов ЗИ 19-22. Прямой выход счетного D-триггера 14 соединен с вторыми входами элементов ЗИ 15, 18, 19 и 22. Прямой выход RS-триггера 7 соединен с первыми входами элементов ЗИ, 15, 16, 19 и 20, а инверсный выход RS-триггера 7 - с первыми входами элементов ЗИ 17, 19, 21 и 22. Инверсный выход счетного D-триггера 14 соединен с вторыми входами элементов ЗИ 16, 17, 20 и 21. Выходы элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 соединены соответственно с первыми входами элементов 2И 23, 24, 25 и 26. Выходы элементов 2И 23-26 соединены соответственно с входами каналов 27-30 усилителя мощности, выходы которых соединены соответствующими обмотками электромагнитов 31-34 статора 35

5

шагового электродвигателя. Ротор 36 шагового электродвигателя через реду1 тор 37 кинематически связан с органом управления регулятора подачи топлива двигателя внутреннего сгорания.

Ротор 36 электродвигателя представляет собой зубчатое колесо, выполненное из малоуглеродистой стали причем зубцы ротора конструктивно расположены против электромагнитов статора 35, и каждый последующий электромагнит смещен по направлению вращения ротора на 1/4 шага зуб цов статора 35.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 частоты, вырабатывая переменное напряжение с частотой, про порциональной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания, запускет триггер Шмитта 2, выходной импульс которого запускает своим передним фронтом счетный D-триггер 3. Прямой выходной импульс счетного D- триггера 3 запускает своим передним фронтом одновибратор 4. Счетный D- триггер 3 и одновибратор 4 В1фаба- тывают одновременно прямоугольные импульсы, поступающие на входы элементов 2И 5 и 6. Одновибратор 4 выр батьшает прямоугольные импульсы с длительностью, равной длительности периода сигнала датчика 1 частоты вращения при номинальной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания. Длительность входных прямоугольных импульсов счетного D-триг- гера 3 равняется длительности периода сигнала датчика 1 частоты вращения при реальной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания. Если частота вращения двигателя внутреннего сгорания равна номинальной, на выходах элементов 2И 5 и 6, выполняющих функции узла логического сравнения длительностей входных импульсов, отсутствуют импульсы рассогласования .

Если частота вращения двигателя внутреннего сгорания больше номинальной, импульсы рассогласования появляются на выходе элемента 2И 6,

причем длительность этих импульсов равна разности длительностей выход-- ных прямоугольных инпульсов одновиб- ратора 4 и счетного D-триггера 3. Если частота вращения двигателя внут

6

Q g

5 Q 5

0

5

5

1606

реннего сгорания меньше номинальной, импульсы рассогласования появляются на выходе элемента 2И 5, причем длительность этих импульсов равна разности длительностей выходных прямоугольных импульсов счетного D-триггера 3 и одновибратора 4.

Затем импульсы рассогласования поступают на один из установленных входов RS-триггера 7 и один из входов элемента 2И 8. RS-триггер устанавливается в одно из положений, выдавая на одном из своих выходов разрешаювций потенциал, поступающий на первые входы элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 (или 17, 18, 21 и 22). Одновременно серия импульсов с выхода элемента 2И 8 поступает на вход интегрирующего звена 9, и на выходе этого звена появляется потенциал, величина которого пропорциональна относительной величине отклонения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания от номинальной. С выхода интегрирующего звена 9 потенциал поступает через дифференцирующее звено 10 и резистор 11 на частотозадаю- щий вход генератора 12 тактовых импульсов. При минимальном значении потенциала на этом входе частота генератора 12 тактовых импульсов минимальна, при максимальном значении потенциала на этом входе частота максимальна в выбранном диапазоне рабочих частот. Выходные импульсы генератора 12 тактовых импульсов запускают счетньй D-триггер 14. Счетные D-триг- геры 13 и 14 составляют двоичный регистр, вьщающий на своих выходах четырехтактную комбинацию управляющих потенциалов, поступающих на элементы ЗИ 15-22.

Эти элементы представляют собой два двоичных дешифратора: первый состоит из элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 и служит для прямого цикла коммутации элементов 2И 23-26, второй состоит из элементов ЗИ 17, 18, 21 и 22 и работает в режиме обратного цикла коммутации элементов 2И 23-26. Если выработался сигнал рассогласования на одном из элементов 2И 5 (или 2И 6), RS-триггер 7 устанавливается в одно из положений и разрешает работать только одному из дешифраторов (пря- м(жу или обратному).

При этон частота переключения счетных D тpиггepoв 13 и 14 пропорциональна относительной величине отклонения реальной частоты вращения двигателя внутреннего сгорания от номинальной, а также скорости этого отклонения, проанализированной дифференциальным звеном 10. Дешифрованные импульсы коммутации с выходов элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 (или 17, 18, 21 и 22) через элементу 2И 23-26 поочередно управляют каналами 27-30 усилителя мощности, которые в свою очередь, обеспечивают поочередное подключение к источнику питания обмоток электромагнитов 31- ЗА статора 35 шагового электродвигателя. При прохождении тока через обмотку одного из электромагнитов (например, 31) зубцы ротора 36 устанавливаются точно против полюса электромагнита 31, при очередном такте коммутации электромагнит 31 отключается, а вместо него включается электромагнит 32 (или 34 при обратной коммутации) и зубцы ротора 36 перемещаются на 1/4 своего шага в сторону полюсов электромагнита 32 (или 34).

Ось ротора 36, кинематически связанная через редуктор 37 с органом управления регулятора подачи топлива, при своем вращении изменяет подачу топлива до тех пор, пока частота вращения двигателя внутреннего сгорания не станет равной номинальной.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить экономичность двигателя внутреннего сгорани и увеличить его моторесурс за счет повьппения точности регулирования частоты вращения двигателя.

Формула изобретени

Q 0 5

5

0

5

0

0

нительным выходом, связанным с входом нелинейного преобразователя, а блок управления в шолнен в виде RS- триггера, четырех элементов 2И, двух счетных D-триггеров и восьми элементов ЗИ, причем выход первого счетного D-триггера связан с входом второго счетного D-триггера, прямой выход первого счетного D-триггера соединен с первыми входами первого, третьего шестого и восьмого элементов ЗИ, инверсный выход соединен с первыми входами второго, четвертого, пятого и седьмого элементов ЗИ, прямой выход второго счетного D-триггера связан с вторыми входами первого, второго, седьмого и восьмого элементов ЗИ, инверсный выход связан с вторыми входами третьего, четвертого, пятого и шестого элементов ЗИ, третьи входы первого, второго третьего и четвертого элементов ЗИ сведены с прямым выходом RS-триггера, а третьи входы пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов ЗИ соединены с инверсным выходом RS-триггера, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов ЗИ связаны соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов 2И, а выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов ЗИ связаны соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов 2И.

сравнения связан с входом интегрирующего звена, выход которого через дифференцирующее звено соединен с частотозадающим входом генератора, выход которого связан с входом первого счетного D-триггера блока управления, а резистор включен параллельно дифференцирующему звену.