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

Изобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано для регулирования воздухоснабжения ДВС.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для регулирования подачи дополнительного воздуха, содержащее запорный орган, установленный в трубопроводе подачи дополнительного воздуха, схему управления с двумя входами и выходом, связанным с обмоткой запорного органа, датчик скорости рычага управления топливного насоса с преобразователем, выход которого соединен с первым входом схемы управления через компаратор, датчик частоты вращения ротора турбокомпрессора с преобразователем, выход которого соединен с вторым входом схемы управления, причем запорный орган выполнен в виде электродинамического пневмок- лапана, схема управления снабжена триггером, интегратором, одновибратором, схемой ИЛИ, элементом сравнения, дополнительным компаратором и диодом, выход компаратора соединен с единичным входом триггера, нулевой вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора, а выход - с входом одновибратора и суммирующим входом элемента сравнения, прямой выход одновибратора подключен к первому входу схемы ИЛИ, а инверсный выход - к шине обнуления интегратора, второй вход схемы ИЛИ соединен с катодом диода, прямой выход - с обмоткой запорного органа, другим зажимом соединенной с общей шиной, а инверсный выход - с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, выход преобразователя датчика частоты вращения подключен ко входу интегратора, выход которого соединен с вычитающим входом элемента сравнения, а выход элемента сравнения соединен с анодом диода.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства. Указанная цель достигается тем, что, в отличие от известного устройства, предлагаемое устройство снабжено дополнительным диодом, датчиком давления, терморезистором с положительным температурным коэффициентом сопротивления, двумя дополнительными резисторами, усилителем с инвертирующим и неинвертирующими входами и блоком вычитания с двумя входами, причем датчик давления установлен в источнике сжатого воздуха, а терморезистор установлен в ресивере, выход датчика давления соединен с одним входом блока вычитания, другой вход которого подключен к прямому выходу схемы ИЛИ, выход блока вычитания через первый дополнительный резистор и дополнительный диод подключен к неинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с одним выводом терморезистора и обмоткой электродинамического пневмок- лапана, а инвертирующий вход усилителя подключен к другому выходу терморезистора и через второй дополнительный резистор - к общей шине.

На прилагаемом чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Двигатель 1 с турбокомпрессором через трубопровод 2, запорный орган 3 и ресивер 4 соединен с источником 5 сжатого воздуха.

Задатчик 6 режимов работы содержит магнит 7, связанный с первой 8 и второй 13 катушками индуктивности. Один зажим первой катушки 8 через первый диод 9 и первый резистор 10 соединен с одним входом первого компаратора 12, а первый конденсатор 11 включен между входами первого компаратора 12, Один зажим второй катушки 13 через второй диод 14 связан со стробирую- щим входом первого компаратора 12 и одним зажимом второго конденсатора 15. Магнит 16 находится на роторе турбокомпрессора двигателя 1 и связан с третьей катушкой 17, один выход которой через третий диод 18 и второй резистор 19 соединен с

входом интегратора 21 и одним зажимом третьего конденсатора 20. Вторые зажимы: второй катушки 13, первой катушки 8, первого конденсатора 11, третьей катушки 17, третьего конденсатора 20 (соединенного с

другим входом интегратора 21) соединены с общей шиной электропитания схемы. Выход интегратора 21 соединен с вычитающим входом элемента сравнения 22, а суммирующий вход последнего - с выходом триггера

25 и входом одновибратора 26. Выход элемента сравнения 22 через четвертый диод 23 соединен со вторым входом схемы ИЛИ 27. Выход первого компаратора 12 соединен с входом установки в 1 триггера 25,

вход установки в О которого через второй компаратор соединен с инверсным выходом схемы ИЛИ 27. Инверсный выход одновибратора 26 соединен со стробирующим входом интегратора 21, а прямой - с первым

входом схемы ИЛИ 27. Прямой выход схемы ИЛИ 27 соединен с одним входом блока вычитания 28, второй вход которого соединен с датчиком давления 34. Выход блока вычитания 28 через первый дополнительный резистор 29 и дополнительный диод 30 связан с неинвертирующим входом усилителя 32, а инвертирующий вход последнего соединен с одним зажимом терморезистора 33 и через второй дополнительный резистор

31 -с общей шиной электропитания. Выход

усилителя 32 связан с обмоткой запорного органа 3 и вторым зажимом терморезистора 33.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме и при сборке нагрузки на выходе первого компаратора 12 сигнал логического нуля, триггер 25 находится в нулевом состоянии, одновибратор 26 находится в устойчивом состоянии и его нулевого уровня выходной сигнал поступает на один вход схемы ИЛИ 27. На втором входе схемы ИЛИ 27 также нулевой сигнал, т.к. четвертый диод 23 заперт отрицательным напряжением на его аноде с выхода элемента сравнения 22 (на суммирующем входе последнего О с выхода триггера 25, а на вычитающем - положительное растущее напряжение с выхода интегратора 21. На выходе блока вычитания 23 имеем отри- цательное напряжение, пропорциональное давлению в источнике 5 сжатого воздуха. Дополнительный диод 30 этот сигнал не пропускавши на выходе усилителя 31 сигнал, запирающий запорный орган 3,

При резком набросе нагрузки (резком перемещении магнита 7 задатчика 6) ЭДС в катушках 8 и 13 достигает величин, при которых срабатывает первый компаратор 12, триггер 25 переключается , запускается одновибратор 26, выходной импульс которого через схему ИЛИ 27 проходит на второй (суммирующий) вход блока вычитания 28. На первый (вычитающий) вход этого блока поступает сигнал с датчика 34 давления, установленного в источнике 5 сжатого воздуха. Поэтому выходной сигнал блока 28 и, следовательно, сигнал на неинвертирующем входе усилителя 32 тем больше, чем ниже давление воздуха в источнике 5. Соот- ветственно степень открытия запорного органа 3 тем больше, чем ниже давление в источнике 5. Благодаря этому во время действия импульса одновибратора 26 максимальная степень открытия запорного органа 3 и полная подача дополнительного воздуха по трубопроводу 2 в цилиндры двигателя 1 реализуется при минимально допустимом давлении в источнике 5 сжатого воздуха. Поэтому даже при падении дзвле- ния в источнике 5 снабжение воздухом цилиндров удовлетворительное, что обеспечивает качественное смесеобразование процесса сгорания в переходных режимах. В этом заключается одно из отличий предлагаемого устройства от прототипа.

Сопротивление терморезистора 33, установленного в ресивере 4, с ростом температуры воздуха (и, следовательно, уменьшении его плотности) увеличивается,

что приводит к увеличению коэффициента передачи усилителя 32 и, соответственно, к увеличению выходного сигнала усилителя 32, что ведет к росту степени воздухоподачи запорным органом 3. Но при этом массовый расход воздуха остается приблизительно тем же, что обеспечивает качественное смесеобразование и при изменении температуры воздуха. В этом заключается второе преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

По окончании импульса одновибратора 26 разрешается работа интегратора 21, который был заблокирован сигналом с инверсного выхода одновибратора 26, что приводит к рабочему режиму элемента сравнения 22: на суммирующем его входе 1, а на вычитающий поступает .растущее напряжение с выхода интегратора 21. Начиная с этого момента времени осуществляется постепенное перекрытие трубопровода 2 запорным органом 3 по мере раскрутки турбокомпрессора двигателя 1, происходящей за счет возросшего расхода топлива и дополнительного воздухоснабжения. Уменьшение дополнительного воздухоснабжения необходимо для качественного смесеобразования, т.к. раскрутка турбокомпрессора приводит к росту собственного воздухоснабжения. Постоянная времени интегратора 21 выбрана такой, чтобы его выходное напряжение превысило уровень логической 1 к моменту достижения частотой вращения установившегося значения для данной нагрузки. По мере роста выходного напряжения интегратора 21 выходной положительный сигнал элемента сравнения 22 уменьшается, что вызывает постепенное перемещение клапана запорного органа 3 в сторону перекрытия дополнительного воздухоснабжения. При нулером или отрицательном напряжении на выходе элемента сравнения 22 четвертый диод 23 закрывается и на прямом выходе схемы ИЛИ 27 устанавливается сигнал логического нуля, что приводит к перекрытию подачи дополнительного воздуха, а на инверсном выходе О запускает второй компаратор 24, последний устанавливает в нультриггер25. На этом переходный процесс заканчивается.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемое устройство поддерживает массовый расход дополнительного сжатого воздуха (при набросе нагрузки) на начальной стадии переходного процесса на уровне, достаточном для качественного протекания этого процесса при изменениях как температуры, так и давления в источнике сжатого воздуха. В этом и заключается его преимущество по сравнению с прототипом, где при повышении температуры и снижении давления сжатого воздуха воздушный заряд цилиндров падает и протекание переходных процессов ухудшается. Формула изобретения Устройство для регулирования подачи дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания поавт.св. № 1477924, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено дополнительным диодом, датчиком давления, терморезистором с положительным температурным коэффициентом сопротивления, двумя дополнительными резисторами, усилителем с инвертирующим и неинвертирующим входами и блоком вычи0

5

тания с двумя входами, причем датчик давления установлен в источнике сжатого воздуха, а терморезистор - в ресивере, выход датчика давления соединен с одним входом блока вычитания, другой вход которого подключен к прямому выходу схемы ИЛИ, выход блока вычитания через первый дополнительный резистор и дополнительный диод подключен к неинвертирующему входу усилителя, выход которого соединен с одним выводом терморезистора и обмоткой электродинамического пневмоклапана, а инвертирующий вход усилителя подключен к другому выводу терморезистора и через второй дополнительный резистор к общей шине.

Сущность изобретения: для повышения качества переходных процессов устройство снабжено блоком 28 вычитания, двумя доJQflOpf:, „iJl-. -JTt&pi 3,,K рг jno& з5отЬ1 „,..« ;& -W30 pajo rbt, 2-J 7 Uej..-дд -uM u : l- r oPI o Гсг -П С77 L-l C J- -с д&чсзл J rf полнительными резисторами 29 и 31, дополнительным диодом 30, усилителем 32, терморезистором 33 и датчиком давления воздуха 34. Датчик давления 34 установлен в источнике 5 сжатого воздуха, а терморезистор 33 установлен в ресивере 4, При набро- се нагрузки на двигатель происходит открытие запорного органа 3 и подача дополнительного воздуха в цилиндры двигателя, причем в случае уменьшения давления в источнике 5 сжатого воздуха, равно как и при повышении температуры воздуха, степень открытия запорного органа 3 возрастает, благодаря чему массовый расход наддувочного воздуха не .уменьшается. В результате качество смесеобразования и, следовательно, качество протекания переходных процессов повышаются. 1 ил. источник CO „,..« -W30 Э, 23 tyt f-eu-/$