Устройство управления двигателем внутреннего сгорания, снабженным винтом регулируемого шага Советский патент 1992 года по МПК F02D29/02 

Н

к

00

ел

CS

Изобретение относится к автоматизации судовых энергетических установок, в частности к устройствам, исключающим длительную работу двигателя в зоне критических частот вращения, и может быть использовано в системах управления двигателем внутреннего сгорания, снабженным винтом регулируемого шага (ВРШ),

Известно устройство, позволяющее задавать любую мощность установки с ВРШ вне зависимости от наличия зон критических частот вращения. При этом указанное устройство не допускает длительной работы двигателя в зоне критических частот вращения.

Недостатком устройства является то, что оно может быть применено только при совместном (комбинаторном) управлении частотой вращения и шагом ВРШ с одновременным регулированием нагрузки двигателя. Несмотря на то, что совместное управление частотой вращения и шагом винта с оптимизацией нагрузки (с помощью регулирования нагрузки) является наиболее эффективным видом управления установкою ча некоторых судах (малых и. частично, средних) применяется раздельное управление двигателем и винтом.

Наиболее близким к предлагаемому является, устройство, реализующее способ, позволяющий исключить длительную работу двигателя в зоне критических оборотов. Способ обеспечивает при установке рукоятки управления двигателем в зону критических частот вращения поддержание работы двигателя на верхней .(пв) или нижней (пн) границе зоны, а при выводе рукоятки из указанной зоны - быстрое прохождение зоны (фиг. 1а).

С изменением шага ВРШ меняется резонансная частота системы двигатель-вал- винт, что связано с изменением присоединенных масс воды и, следовательно, с изменением момента инерции винта. С увеличением шага ВРШ резонансная частота системы двигатель-вал-винт смещается в область более низких частот, а ширина зоны увеличивается (фиг. 16).

Недостатком известного устройства является то, что изменение положения и величины зоны критических частот вращения вала при изменении шага ВРШ не учитывается, а для исключения работы двигателя в зоне критических-частот необходимо задать зону от пв до Пн. При этом диапазон от пв до пн может превышать ширину зоны при данном значении шага ВРШ в 1,5-2 раза. Очевидно, что увеличение ширины зоны критических частот вращения (т.е. области,- где реальные обороты вала не соответствуют заданным) снижает эффективность управления пропульсивной установкой судна. Целью изобретения является повышение эффективности управления путем уменьшения назначаемой зоны критических частот вращения вала.

Указанная цель достигается путем введения в известное устройство новых элементов и связей.

0На фиг. 1 а, б показаны графики, поясняющие работу устройства; на фиг. 2 показана функциональная схема устройства.

Устройство содержит выпрямитель 1; два усилителя 2,3с настраиваемыми коэф5 фициентами усиления, два элемента 4, 5 уставок, реализованные, например, на потенциометрах, два элемента 6, 7 суммирования, два элемента 8, 9 сравнения, первый из которых формирует единичный

0 сигнал, если заданная частота вращения вала (п3) выше верхней границы зоны, второй элемент сравнения формирует единичный сигнал, если заданная частота вращения ниже нижней границы зоны. Кроме того, уст5 ройство содержит RS-триггер 10. Два элемента ИЛИ 11, 12, первый из которых с инверсным выходом, два элемента I/I 13, 14, причем первый вход второго элемента инверсный, коммутатор 15, блок 16 задания

0 частоты вращения вала.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал задания частоты вращения (п3) от блока 16 сравнивается со значениями

5 верхней и нижней границ зоны критических частот на элементах 8 и 9 сравнения. При этом, если сигнал п3 находится в зоне, на выходах элементов 8 и 9, на выходе элемента ИЛИ 12 и на входе коммутатора 15 фор0 мируетея нулевой сигнал. На выходе инверсного элемента ИЛИ 11 в этом случае формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение сигнала с выхода триггера 10 через элементы И 12 и 14. В случае,

5 если вход в зону произошел сверху, предыдущее единичное состояние элемента 8 сравнения запоминается на триггере 10, на входе УЗ коммутатора 15 присутствует единичный сигнал, а на входе У2 - нулевой

0 сигнал. При входе в зону снизу триггер 10 обнулен предыдущим единичным сигналом с элемента 9 и на входе УЗ коммутатора 15 присутствует нулевой сигнал, а на входе У2 - единичный. Если сигнал п3 находится вне

5 зоны, то на входах УЗ, У2, У1 коммутатора 15 соответственно сформированы логические сигналы О, О, 1. Коммутатор 15 работает в соответствии с таблицей.

На выходе элемента 6 суммирования формируется значение верхней границы зоны с учетом изменения шага ВРШ, а именно зависимость(пв- Ki) IH .соответствующая прямой АВ (см. фиг. 16), где пв - значение верхней границы зоны при нулевом шаге ВРШ, задаваемое настройкой элемента 4 установки; Ki - коэффициент усиления усилителя 2; |Н| - сигнал, соответствующий абсолютной величине шага ВРШ и формирующийся на выходе выпрямителя 1; Ki IHI - сигнал на выходе усилителя 2.

Элементы 3, 5, 7 используются аналогично, на выходе элемента 7 суммирования формируется значение нижней границы зоны, т.е . зависимость (пн - «2 IH I), соответствующая прямой СД (см. фиг. Тб), где Пн - значение нижней границы зоны при нулевом шаге ВРШ, формируемое элементом 5; К2 - коэффициент усиления усилителя 3.

Выпрямитель Т необходим для работы устройства как на переднем, так и на заднем ходу судна (при разном знаке угла разворота лопастей ВРШ). На вход выпрямителя подается сигнал отдатчика шага ВРШ.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает управление двигателем внутреннего сгорания, снабженным ВРШ, исключает длительную работу двигателя в зоне критических частот вращения. При этом зона определяется более точно с учетом шага ВРШ, что позволяет повысить эф- фективность управления.

Формул а изобретения

Устройство управления двигателем внутреннего сгорания, снабженным винтом регулируемого шага, содержащее первый и второй элементы уставки, первый и второй элементы сравнения, RS-триггер, первый элемент ИЛИ с инверсным выходом и второй элемент ИЛИ с прямым выходом, первый элемент 2И, второй элемент 2Й, выполненный с первым инверсным входом, коммутатор, снабженный тремя информационными и тремя управляющими входами, и блок задания частоты вращения вала двигателя, причем выход блока задания подключен к первым входам первого и второго элементов сравнения и первому информационному входу коммутатора, второй и третий информационные входы которого подключены к вторым входам соответственно второго и первого элементов сравнения выход первого элемента сравнения подкдо- чен к S-входу триггера и первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых и R-вход триггера соединены с выходом второго элемента сравнения; выход триггера подключен к первым входам первого и второго элемента 2И, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента ИЛИ, а выход второго элемента ИЛИ, второго и первого элемента 2И подключены соответственно к первому, второму и третьему управляющим входам коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности управления путем уменьшения назначаемой зоны критических частот вращения вала, устройство снабжено выпрямителем, снабженным входом для подключения к датчику положения винта регулируемого шага, первым и вторым сумматорами, каждый из которых выполнен с двумя входами, первым и вторым усилителем, снабженным входами управления коэффициентом усиления, причем входы первого и второго усилителей подключены к выходу выпрямителя, выходы первого и второго усилителей подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматора, вторые входы последних подключены соответственно к выходам первого и второго элементов уставки Г а выходы первого и второго сумматоров подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов сравнения.

а

г

Изобретение относится к автоматизации судовых энергетических установок. В состав устройства входят соединенные соответствующим образом выпрямитель 1, два усилителя 2, 3, два элемента уставок 4, 5, два элемента суммирования 6. 7, два элемента сравнения 8, 9, триггер 10, два элемента ИЛИ 11, 12, два элемента И 13, 14, коммутатор 15, блок 16 задания частоты вращения. Устройство позволяет исключать длительную работу двигателя внутреннего сгорания, снабженного винтом регулируемого шага (ВРШ) в зоне критических частот вращения, при этом учитывается изменение границ зоны в зависимости от изменения угла разворота лопастей ВРШ. 2 ил., 1 табл. 15

.4

н« н