Силовая установка Советский патент 1990 года по МПК F02D29/06 F02D45/00 

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам управления дизель-генераторов постоянного тока.

Цель изобретения - повышение экономичности и качества выходного напряжения генератора путем стабилизации частоты вращенияt

На фиг,1 показана структурная схема устройства управления дизель-генератором постоянного тока; на фиг,2 - конструкция устройства электростатической обработки топлива; на фиг.З Силовая установка с бесконтактным генератором I, оснащенным многофазным выпрямителем 2, содержит приводной дизель 3 датчик 4 тока нагрузки, датчик 5 выходного напряжения и датчик 6 положения вала, коммутатор 7 положительного высокого напряжения для коронирующего электрода, генератор 8 эталонного нэпряжения,устройств о 9 сравнения эталонного и выходного напряжения, дифференциатор 10, суммирующий усилитель 11, формирующий сигнал для серводвигателя 12, и суммирующий усилитель 13, формирующий управляющий сигнал для регулируемого высоковольтного источника 14 питания, который подключен к электродам устройства электростатической обработки топлива и воздуха. Устройство электростатической обработки топлива состоит из положительного электрода 15 и отрицательного электрода 16 Электрод 15 выполнен B виде металлического диска с радиальными отверстиями и заостренными краями и соосно закреплен на игле штифтовой форсунки 17, Отрицательный электрод 16 выполнен в виде металлического кольца, вставленного во внешний кольцевой паз камеры 18 сгорания, изготовленной из термостойкой керамики,например нитрида кремния. Камера сгорания размещена в головке 19 цилиндров.Устройство обработки воздуха также содержит два электрода. Отрицательный электрод 20 выполнен в виде параллельно натянутых металлических нитей положительные электроды 21 - в виде металлических пластин, покрытых слоем термостойкого диэлектрика 22,Отрицательные и положительные электроды закреплены в диэлектрическом кольце 23, расположенном в воздушном коллекторе 24. При этом количество

0

5

0

5

0

5

0

5

цилиндров в дизеле должно быть кратно двум.

Силовая установка работает следующим образом,

В установившемся режиме генератор 1 с индуктором на постоянных магнитах, многофазными обмотками и выпрямителем 2 вырабатывает постоянное напряжение заданной величины. Количество топлива, подаваемое в камеры 18 сгорания приводного дизеля 3,соответствует отдаваемой мощности генератором 1, частота вращения коленчатого зала соответствует выходному напряжению. При этом на электроды 15,16 и 20,21 подается установленное напряжение, которое наполовину от возможного интенсифицирует процесс сгорания. Коммутатор 7 положительного высокого напряжения подает напряжение на положительный электрод 15 только в момент впрыска и сгорания топл.ива по сигналам, поступающим с датчика б положения вала. При изменении нагрузки (например, с ее увеличением) ток генератора 1 возрастает. Датчик 4 тока изменяет свой выходной сигнал, которьй поступает на серводвигатель 12 через суммирующий усили- тель 11. Серводвигатель отрабатывает поступивший на него сигнал, но только через 0,1 с Одновременно с датчика 5 напряжения и генератора 8 эталонного напряжения поступают сигналы на устройство 9 сравнения напряжения „ Сигнал рассогласования и его производная, получаемая за счет действия дифференциатора 10, подаются на входы суммирующего усилителя 13. После соответствующего усиления и суммирования этих сигналов вырабатывается и подается управляющее воздействие на регулируемый высоковольтный источник.14 питания. Регулируемый источник 14 увеличивает напряжение, подаваемое на электроды 15, 16 и 20,21, и тем самым обеспечивает повышение интенсификации процесса сгорания топлива. Приводной момент дизеля 3 возрастает, что приводит к повыше- -нию напряжения за счет возрастания частоты вращения вала дизеля. Управляющий сигнал идет также с устройства 9 сравнения напряжения через суммирующий усилитель I1 на серводвигатель 12, которьй увеличивает соответственно подачу топлива в дизеле 3,

но только с запозданием. По мере увеличения поступления топлива в камеры 18 сгорания увеличивается мощность и частота вращения коленчатого вала дизеля и, следовательно, осуществляется дальнейшее повышение выходного напряжения. По мере уменьшения отклонения выходного напряжения от эталонного и изменения его знака регулируемый источник 14 уменьшает напряжение, подаваемое на электроды 15, 16, и 20, 21, в результате чего процесс стабилизируется. Если происходит сброс нагрузки и выходное напряжение начинает превышать эталонное, то регулируемый высоковольтный источник 14 питания по сигналу с устройства 9 сравнения напряжения уменьшает напряжение на электродах 15, 16 и 20,21, т.е. уменьшает мощность и число оборотов коленчатого вала дизеля 3 за счет изменения процесса интенсификации сгорания топлива.Это практически исключает значительные отклонения выходного напряжения от эталонного.

Таким образом, предлагаемое устройство управления бесконтактным генератором постоянного тока позволяет уменьшить величину отклонения выходного напряжения в переходных и установившихся режимах.

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с форсункой подачи топлива и связанный с ним бесконтактньй генератор постоянного тока, датчик положения вала двигателя, датчик тока нагрузки, датчик напряжения, исполнительный механизм топ

0

5

0

5

0

ливоподачи и блок управления двигателем по меньшей мере с двумя входами, связанными с датчиками тока и напряжения и выходом, связанным с исполнительным механизмом топливоподачи, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и качества выходного напряжения генератора путем стабилизации частоты вращения, двигатель снабжен устройством электрической обработки топлива,положительный электрод которого установлен на форсунке подачи топлива, а отрицательный электрод - в камере сгорания, устройством электрической обработки воздуха, коммутатором и регулируемым источником высокого напряжения, а блок управления выполнен в виде двух суммирующих усилителей, дифференцирующего элемента, элемента сравнения и генератора эталонного напряжения, причем генератор эталонного напряжения подключен к одному из входов элемента сравнения, а выход - с одним из вводов первого суммирующего усилителя, другой вход которого через дифференцирующий элемент также подключен к выходу элемента сравнения, а выход связан с входом регулируемого источника высокого напряжения, один из выходов которого связан с устройством электрической обработки воздуха, а другой через коммутатор управляющим входом подключен к датчику положения вала двигателя,связан с устройством электрической обработки топлива, а датчик тока связан с одним из входов второго суммирующего усилителя, другим входом подключенного к выходу элемента сравнения и выходом - к исполнительному механизму топливоподачи.

/ 7 У /2

Изобретение позволяет повысить экономичность и качество выходного напряжения генератора 1 постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Управление мощностью и числом оборотов коленчатого вала приводного дизеля 3 осуществляется изменением подачи топлива в зависимости от тока нагрузки и отклонения выходного напряжения, а также изменением напряженности электростатического поля (ЭП), интенсифицирующего процесс сгорания, в зависимости от отклонения выходного напряжения и его первой производной по времени. ЭП создается электродами, установленными в камерах сгорания и коллекторе дизеля. При этом топливо заряжается положительно, а всасываемый воздух отрицательно. Для исключения пробоя и повышения напряженности ЭП некоронирующие электроды покрыты термостойким диэлектриком. В результате этого управление дизелем 3 с помощью изменения ЭП осуществляется точно и практически безынерционно, но в узком диапазоне. Управление в широком диапазоне осуществляется изменением подачи топлива. 3 ил.

г)

п

#