Система регулирования частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК G05D13/00 

cpt/г /

о ч

Изобретение относится к регулированию двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности дизелей, а именно к системе регулирования частоты вращения вала

дизеля.

Известна система регулирования частоты сращения вала ДВС, содержащая топли- водозирующий орган, механически через редуктор связанный с валом ДВС, датчик частоты вращения, установленный на валу ДВС, сумматор

Недостатком этой системы является низкая точность регулирования.

Известна система регулирования частоты вращения вала ДВС, содержащая топли- водозирующий орган, механически через редуктор связанный с валом ДВС, датчик частоты вращения установленный на валу ДВС, сумматор, усилитель мощности,

Указанное системы не обеспечивают ршсокую точность и надежность.

Известна система регулирования частоты вращения вала двигателя, содержащая гопливодозирупщий орган, дифференциал, задающий электродвигатель, вал которого жестко связан с входной шестерней диффе- рени 13, первый и второй датчики частоты вращения установленные соответственно на валу задающего электродвигателя и на выходном валу двигателя внутреннего сго- рогич, черзз первый редумор связанном с вылодной шестерней дифференциала, ме- гшически связанной с реечным механиз- Kiow топл иподозирующего органа, усилитепь мощности, выход которого подключен 1ч выходным клеммам задающего электродвигателя, сумматор, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а первый вход - к выходу первого датчика частоты вращения, причем выходной вал двигателя внутреннего сгорания через второй редуктор связан с входным валом топ- ливодозирующего органа. Характерной особенностью этой системы является использование дифференциала в качестве сумматора сигналов задания и обратной связи по частоте вращения вала двигателя, а также реализация задающего устройства с помощью электродвигателя.

Однако известная система не позволяет обеспечить повышенныетребования поточности и быстродействию регулирования, Данная система описывается системой дифференциальных уравнений третьего порядка, а в соответствии с теорией модального управления для получения заданных динамических свойств данной рассматриваемой системы регулирования с наперед заданным распределением корней характеристического уравнения требуется введение не

менее трех обратных связей по основным трем переменным координатам: частоте вращения, задающего электродвигателя, дизельного двигателя и положению топливодозирующего органа.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия регулирования частоты вращения вала дизельного двигателя за счет наложения дополнительной обратной

связи по положению топливодозирующего органа.

Указанная цель достигается гем, что в систему регулирования частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, содержащую топпиводозирующий орган, дифференциал, задающий электродвигатель, вал которого жестко свпзан с входной шестерней дифференциала, первый и второй датчики частоты вращения, установленные

соогветственно на валу задающего электродвигателя и выходном валу двигатепя внутреннего сгорания через первый редуктор связанном с выходной шестерней дифференциала, механически связанной с реечным механизмом топливодозирующего оогана усилитель мощности, выход которого подключен к выходным клеммам задаю- щело электродвигателя, сумматор, выход которою подключен к входу усилителя мощнос и, а первый вход - к выходу первого датчика частоты вращения, причем выходной вал двигателя внутреннего сгорания через второй редуктор связан с входным валом топливодозирующего органа, дополнительно введет датчик положения реечного механизма топливодозирующего органа, второй и третий входы сумматора подключены соогветственно к выходам второго датчика частоты вращения и датчика

положения рабочего механизма топливодозирующего органа, а четвертый вход является входом системы.

На фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемой системы регулирования; на

фиг ,2 - кинематическая схема системы регулирования.

Система содержит сумматор 1, усилитель 2 мощности, задающий электродвигатель 3. На валу расположены первый датчик

4 частоты вращения и дифференциал 5, одна из шестерен которого соединена с валом задающего электродвигателя 3. Другая шестерня через первый редуктор 6 соединена с валом регулируемого ДВС 7, а водило дифференциала реечным зацеплением связано с топливодозирующим органом 8 топливного насоса высокого давления, привод которого осуществляется через второй редуктор 9

Цепь электрического управления задающего электродвигателя 3, помимо названных сумматора 1, усилителя 2 мощности, датчика 4, содержит второй датчик 10 частоты вращения вала ДВС, датчик 11 положения топливодозирующего органа (рейки топливного насоса). Датчики частоты вращения 4 и 10 выполнены в виде тахогенера- торов, В качестве датчика положения топливодозирующего органа используется потенцмометрический датчик.

Система регулирвания работает следующим образом.

Сигналы задания и обратных связей, снимаемых с трех датчиков 4, 10, 11, суммируются на входе суммирующего электронного усилителя 1 с соответствующими весовыми коэффициентами. Полученное значение напряжения усиливается в многокаскадном усилителе 2 мощности и подается в цепь управления задающего электродвигателя 3. В механическом дифференциале сравни- ваются скорости вращения задающего электродвигателя 3 и регулируемого ДВС 7. При наличии рассогласования скоростей вращения происходит перемещение топливодозирующего органа в требуемую сторону в для устранения указанного рассогласования. При запуске ДВС в начальный момент времени сигнал от датчика 4 является максимальным, ему соответствует максимальный крутящий момент и максимальное, относительно вала ДВС, рассогласование скоростей, что приводит с помощью водила дифференциала к перемещению топливодозирующего органа в положение, соответствующее максимальной подаче топлива. По мере снижения рассогласования скоростей водило дифференциала перемещает топли- водозирующий орган в сторону снижения расхода топлива.

Исследования показали, что предлагаемая система регулирования частоты вращения вала ДВС обладает лучшими динамическими характеристиками по срав- нению с аналогом, что позволяет повысить топливную экономичность двигателей в эксплуатации на 3-5%.

Формула изобретения

Система регулирования частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливодозирующий орган, дифференциал, задающий электродвигатель, вал которого жестко связан с входной

шестерней дифференциала, первый и второй датчики частоты вращения, установленные соответственно на валу задающего электродвигателя и на выходном валу двигателя внутреннего сгорания, через первый

редуктор связанном с выходной шестерней дифференциала, механически связанной с реечным механизмом топливодозирующего органа, усилитель мощности, выход которого подключен к выходным клеммам задающего электродвигателя, сумматор, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а первый вход - к выходу первого датчика частоты вращения, причем выходной вал двигателя внутреннего сгорания через второй редуктор связан с входным валом топливодозирующего органа, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно введен датчик положения реечного механизма топливодозирующего органа, второй и третий входы сумматора подключены соответственно к выходам второго датчика частоты вращения и датчика положения реечного механизма топливодозирующего

органа, а четвертый вход является входом системы.

Изобретение касается регулирования скорости вращения теплового двигателя Цель изобретения - повышение точности регулирования. Цель достигается за счет введения в систему датчика положения реечного механизма топливодозирующего ор- гана 10 и сумматора 1. Причем сигналы с датчика 10, с первого 4 и второго 9 датчиков частоты вращения и сигнал входа суммируются с соответствующими весовыми коэффициентами на входе сумматора 1. находящегося в цепи управления задающего электродвигателя. 2 ил.