Устройство для регулирования подачи дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания с турбонаддувом Советский патент 1992 года по МПК F02D41/10 F02D23/02 

Изобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано для регулирования воздухоснабжения двигателей внутреннего сгорания, в частности дизелей стурбонаддувом.

Известно устройство для регулирования ДВС, содержащее источник сжатого воздуха, подключенный через ресивер, электромагнитный переключатель с запорным клапаном и трубопровод к турбокомпрессору и цилиндрам двигателя, два магнита, установленные на роторе турбокомпрессора и задатчика режима работы и связанный с катушками индуктивности, которые управляют переводом двух компараторов в нулевое и единичное состояния, что обеспечивает открытие и закрытие сжатого воздуха в двигатель, открывает подачу сжатого воздуха сигнал от резкого перемещения рычага топливоподачи, а закрывает сигнал, получаемый при достижении частотой вращения турбокомпрессора порогового значения.

Известно также устройство для регулирования ДВС, содержащее турбокомпрессор, источник сжатого воздуха, подключенный к турбокомпрессору через трубопровод, в котором установлен зарор- ный орган, выполненный в виде электродинамического пневмоклапана, два постоянных магнита, установленные на роторе турбокомпрессора и задатчике режима работы и связанные с катушками индуктивности, которые управляют первым усилителем (выходной сигнал которого пропорционален величине нагрузки и вызывает срабатывание запорного органа на открытие подачи сжатого воздуха, причем

чэ о со

х|

уровень подачи пропорционален величине нагрузки) и компаратором, который при достижении порогового напряжения на входе, пропорционального частоте вращения турбокомпрессора, вызывает запуск одновиб- ратора, открытие ключа и резкий разряд второго конденсатора, т.е. перекрытие подачи сжатого воздуха.

Данное устройство учитывает зависимость уровня дополнительного воздухо- снабжения от величины нагрузки, что приводит к уменьшению расхода сжатого воздуха. Однако эта зависимость выражается только в измерении положения подвижной части электродинамического пневмоклапана, т.е. степени открытия пнев- моклапана в функции изменения нагрузки двигателя, хотя и масса дополнительно подаваемого сжатого воздуха существенно зависит еще и от давления в источнике сжатого воздуха.

Поэтому, если известное устройство построено так, что высокое качество смесеобразования и сгорания достигается при максимальном открытии запорного пневмоклапана и максимальном давлении в источнике сжатого воздуха (при набросе 100% нагрузки), то при снижении давления в указанном источнике качество смесеобразования и сгорания снижается, вследствие чего ухудшается качество переходных процессов. Если же настройка устройства такова, что при максимальном открытии пневмоклапана наивысшие технико-экономические показатели двигателя достигаются при некотором среднем или минимальном давлении в источнике сжатого воздуха, то в случае высокого давления в последнем имеет место перерасход сжатого воздуха.

Цель изобретения - повышение качества переходных процессов и экономия сжатого воздуха.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Двигатель 1 снабжен турбокомпрессором 2, который через трубопровод 3, запорный орган 4 и ресивер 5 соединен с источником 6 сжатого воздуха. На рычаге 7 управления топливного насоса установлен постоянный магнит 8. вблизи которого размещена катушка 9 с возможностью взаимодействия с этим магнитом. Магнит 8 и катушка 9 образуют датчик 10 скорости перемещения рычага управления. На роторе турбокомпрессора 2 установлен постоянный магнит 11, вблизи которого установлена, катушка 12 с возможностью взаимодействия с этим магнитом. Магнит 11 и катушка 12 образуют датчик 13 частоты вращения ротора турбокомпрессора.

Первый вывод катушки 9 индуктивности соединен с анодом второго диода 14, катод которого через второй резистор 15 связан с входом интегратора 16 и первым выходом

ключевой схемы 17, Первый вывод катушки 12 индуктивности соединен с анодом первого диода 18, катод которого через первый резистор 19 соединен с первым входом компаратора 20 и первым выводом конденсато0 ра 21. Вторые выводы катушек 9 и 12 индуктивности соединены с вторым входом компаратора 20, вторым выводом конденсатора 21 и общей шиной источника питания. Второй выход ключевой схемы 17 соединен

5 с выходом интегратора 16 и первым выводом обмотки электроуправляемого запорного органа 4, а вход ключевой схемы 17 -с выходом компаратора 20. В источнике 6 сжатого воздуха установлен датчик 22 дав0 ления, выход которого через четвертый резистор 28 соединен с первым входом суммирующего усилителя 23, второй вход которого через седьмой резистор 29 подключен к источнику 24 смещения. Выход

5 суммирующего усилителя 23 соединен с катодом четвертого диода 25, анод которого соединен с анодом третьего диода 26 и первым выводом третьего резистора 27. Катод третьего диода 26 соединен с вторым отво0 дом обмотки запорного органа 4, а второй вывод третьего резистора 27 - с общей шиной источника питания.

На чертеже изображены также резисторы 30 и 31 и конденсатор 32.

5 Устройство работает следующим образом,

При плавном медленном перемещении рычага 7 управления топливного нэсоса магнит 8 проходит вблизи катушки 9 индуктив0 мости и на ней наводится ЭДС индукции, которая имеет малое значение и не открывает второй диод 14. При резком увеличении подачи топлива указанная ЭДС имеет большую величину, превышающую зону нечувст5 вительности диода 14. В этом случае выходной сигнал датчика 10 скорости перемещения поступает через указанный диод и второй резистор 15 на вход интегратора 16. постоянная интегрирования которого тако0 ва, что имеет место быстрое нарастание отрицательного сигнала на его выходе. При этом чем больше величина нагрузки, тем больше выходное напряжение интегратора 16, т.е. величины нагрузки и выходного сиг5 нала узла 16 пропорциональны. По окончании перемещения рычага 7 выходной сигнал датчика 10 скорости становится равным нулю, а напряжение на выходе интегратора 16 - неизменным. Электрический сигнал с выхода датчика 22 давления усиливается

суммирующим усилителем 23. При постоянном давлении а источнике б сжатого воздуха на выходе этого усилителя действует отрицательное направление, пропорциональное разности фактического и минимально допустимого рабочих давлений в указанном источнике. При постоянной нагрузке двигателя 1 (в установившемся режиме) выходной сигнал интегратора 16 равен нулю, третий диод 26 закрыт отрицательным выходным напряжением усилителя 23, обмотка запорного органа 4 обесточена - подача сжатого воздуха перекрыта. Наброс нагрузки вызывает появление отрицательного сигнала на выходе интегратора 16, а так как узлы 23 и 16 включены встречно, обмотка запорного органа 4 находится под разностью выходных напряжений этих узлов. Запорный орган 4 с электроуправлением отрабатывает эту разность и открывает подачу сжатого воздуха из источника 6 в двигатель 1. При резком набро- се нагрузки напряжение на выходе интегратора 16 всегда больше (по абсо- лютной величине) выходного напряжения усилителя 23, что и обеспечивает открытие запорного органа 4.

Напряжение источника 24 смещения равно напряжению, вырабатываемому датчиком 22 давления при максимально допустимом рабочем давлении в источнике 6 сжатого воздуха. При таком давлении выходное напряжение усилителя 23 равно нулю, и при максимальном набросе нагрузки (максимальном выходном напряжении узла 16) напряжение на обмотке запорного органа 4 максимально, соответственно, подача дополнительного воздуха максимальна. При набросах частичных нагрузок подача дополнительного воздуха соответственно уменьшается.

По мере роста энергии выходных газов двигателей 1, вызванного увеличением подачи топлива и воздуха, частота вращения турбокомпрессора 2 возрастает, в результате возрастает выходной сигнал датчика 13 частоты вращения. При-достижении этим сигналом заданного порогового уровня срабатывает компаратор 20 и на его выходе устанавливается сигнал логической единицы. Этот сигнал поступает на вход ключевой схемы 17, которая срабатывает и замыкает цепь между своими первым и вторым выходными зажимами, В результате этого интегратор 16 сбрасывается в нулевое состояние, его выходной сигнал становится равным нулю, что приводит к обесточиванию обмотки запорного органа 4. Следствием этого является полное перекрытие подачи сжатого воздуха из источника 6 в цилиндр. Двигатель 1 переходит а установившийся режим работы.

При высоких частотах вращения турбо- 5 компрессора 2 на выходе компаратора 20 присутствует сигнал логической единицы, который поддерживает ключевую схему 17 во включенном состоянии (ее первый и выходной зажимы замкнуты между собой). В

0 этом случае напряжение на выходе интегратора 16 поддерживается на нулевом уровне. Встречное включение выходных цепей узлов 16 и 23 по отношению к обмотке запорного органа 4 обеспечивает зависимость

5 степени открытия органа 4 от величины набрасываемой мощности и превышения фак- тическим давлением в источнике 6 минимально допустимого его уровня. При увеличении давления сжатого воздуха в ис0 точнике 6 степень открытия запорного органа 4 уменьшается и, значит, уменьшается масса подаваемого воздуха, вследствие чего достигается экономия сжатого воздуха по сравнению с прототипом. При уменьшении

5 же давления в источнике 6 сжатого воздуха выходное напряжение усилителя 23 уменьшается (по абсолютной величине), напряжение на обмотке запорного органа 4 возрастает и степень его открытия увеличи0 вается, в результате чего количество подаваемого дополнительного сжатого воздуха сохраняется таким же, как и при высоких давлениях, и качество смесеобразования и сгорания остается высоким. Это обеспечи5 вает повышение качества переходных процессов по сравнению с прототипом, где при снижении давления в источнике сжатого воздуха смесеобразование ухудшается и вызывает снижение индикаторного КПД

0 двигателя.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает повышение качества переходных процессов и экономию сжато5 го воздуха.

Формула изобретения Устройство для регулирования подачи дополнительного воздуха в двигатель внут0 реннего сгорания с турбонаддувом, содержащее датчик скорости перемещения рычага управления топливного насоса в виде катушки индуктивности, размещенной с возможностью взаимодействия с магнитом,

5 установленным на рычаге, датчике частоты вращения ротора турбокомпрессора в виде катушки индуктивности, размещенной с возможностью взаимодействия с магнитом, установленным на роторе, электроуправля- емый запорный клапан, два диода, два резистора, конденсатор, интегратор, компаратор и ключевую схему, причем первый вывод катушки индуктивности датчика скорости соединён с анодом первого диода, катод которого через первый резистор соединен с входом интегратора и первым выходом ключевой схемы, первый выход катушки индуктивности датчика частоты вращения соединен с анодом второго диода, катод которого через второй резистор соединен с первым входом компаратора и первым выводом конденсатора, вторые выводы катушек индуктивности соединены с вторым входом компаратора, вторым выводом конденсатора, а также общей шиной источника питания, второй выход ключевой схемы соединен с выходом интегратора и первым выводом обмотки электроуправляемого запорного клапана, отличающееся тем, что, с целью повышения качества переход-

ных процессов и экономии сжатого воздуха, устройство снабжено датчиком давления, суммирующим усилителем, источником смещения, третьим и четвертым диодами и третьим резистором, причем выход компаратора соединен с входом ключевой схемы, выход датчика давления соединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника смещения, выход суммирующего усилителя соединен с катодом третьего диода, анод которого соединен с первым выводом третьего резистора и анодом четвертого диода, катод четвертого диода соединен с вторым выводом обмотки электроуправляемого запорного клапана, а второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной источника питания. .

Изобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано для регулирования воздухоснабжения двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение качества переходных процессов и экономия сжатого воздуха. Для достижения цели устройство снабжено датчиком 22 давления, установленным в источнике 6 сжатого воздуха, усилителем 23, источником 24 смещения, третьим и четвертым диодами 25 и 26, а также резистором 27. При увеличении сжатого воздуха в источнике 6 степень открытия запорного органа 4 уменьшается, при уменьшении возрастает, и количество подаваемого воздуха не зависит от давления. Благодаря этому при высоких давлениях обеспечивается экономия сжатого воздуха, а при низких - повышение качества переходных процессов. 1 ил.

501М

25