Устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель Советский патент 1992 года по МПК F02D41/04 

00

«д

|Ьь

Јь Јь

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, преимущественно к регулированию возду- хоснабжения дизеля.

Известно устройство для регулирования ДВС, содержащее магистрали подачи дополнительного воздуха в цилиндры, подключенные к наддувочному ресиверу, резервуар сжатого воздуха и запорный орган, установленный между резервуаром и магистралями, запорный орган связан с датчиком режима работы двигателя и открывается во время переходных режимов. На установившихся режимах работы запорный орган закрыт.

Недостатками известного устройства являются отсутствие средств согласования количества топлива и воздуха, отсутствие учета значений внутренних параметров работы дизеля (воздухоснаб- жение компрессора), что обусловливает неудовлетворительное протекание переходных процессов и повышенную дымность выхлопа, подача сжатого воздуха постоянной величины во время переходных процессов, что приводит к перерасходу воздуха.

Известно устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель, содержащее фотоэлектрический дымомер и датчик частоты вращения, связанные соответственно с первым и вторым входами блока управления, источник сжатого воздуха, подключенный через электропневматический клапан к тракту воздухоснабжения дизеля, усилитель, вход которого подключен к выходу блока управления, а выход связан с электропневматическим клапаном.

Недостатком известного устройства является отсутствие средств согласования количества топлива и воздуха во время переходных процессов, что приводит к их неудовлетворительному протеканию (повышенная дымность, затянутость переходного процесса, повышенные провалы оборотов).

Наиболее близким к заявляемому является устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель, содержащее фотоэлектрический дымомер, датчик частоты вращения, связанные соответственно с первым и вторым входами блока управления, электрический пневмоклапан с электродинамическим приводом, установленный в магистрали подвода сжатого воздуха к выпускному трубопроводу дизеля, инвертирующий усилитель, выход которого связан с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к второму входу элемента И, первый вход которого соединен с выходом блока управления, выход элемента И связан с электродинамическим приводом пневмоклапана.

По сравнению с предыдущими данное устройство обеспечивает согласование топлива и воздуха,подаваемых в дизель, учитывая при этом изменения внутренних параметров дизеля (дымность), благодаря чему качество переходных процессов повышается. В известном устройстве подача до0 полнительно воздуха. определяется наличием и величиной дымления, не учитывая изменение давления воздуха в источнике сжатого воздуха, что вызывается как его расходом в переходных режимах, так и из5 менением температуры окружающей среды, В переходном режиме с уменьшением давления воздуха в источнике сжатого воздуха необходимо, чтобы запорный орган обеспечил увеличение подачи сжатого воздуха, т.е.

0 открылся бы на большую величину, чем при большем давлении. При этом будет иметь место большее согласование топлива и воздуха, следовательно, более высокий КПД дизеля, т.е. повысится качество регулиро5 вания (уменьшатся провалы оборотов и длительность переходного процесса). Так как в известной системе не учитывается зависимость подачи сжатого воздуха от давления в источнике сжатого воздуха, то

0 недостатком прототипа является низкое качество протекания переходных процессов. Цель изобретения - повышение качества протекания переходных процессов. Указанная цель достигается тем, что в

5 отличие от известного устройства, содержащего фотоэлектрический дымомер и датчик частоты вращения, связанные соответственно с первым и вторым входами блока управления, электрический пневмоклапан с

0 электродинамическим приводом, установленный в магистрали подачи сжатого воздуха к впускному трубопроводу дизеля, первый инвертирующий усилитель, генератор линейно изменяющегося напряжения, в

5 него введены сумматор по модулю два, схема пуска, компаратор, реле с замыкающим контактом, второй инвертирующий усилитель и датчик давления, установленный в источнике сжатого воздуха, причем выход

0 датчика давления через первый инвертирующий усилитель связан с шиной питания второго инвертирующего усилителя, выход второго усилителя через пару замыкающих контактов реле связан с обмоткой привода

5 электропневмоклапана, вход второго усилителя соединен со входом компаратора и выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, и выход компаратора подключен к первому входу сумматора по модулю два, второй вход сумматора по модулю два

соединен с обмоткой реле и выходом блока управления, выход сумматора по модулю два через схему пуска связан со входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом фотоэлектрического дымомера.

При превышении дымления над заданным уровнем для данной частоты вращения блок управления вырабатывает 1 на выходе, что вызывает срабатывание реле и замыкание ее нормально разомкнутых контактов. На выходе генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) до наброса нагрузки (дымления) О на выходе второго инвертирующего усилителя высокое напряжение, обратно пропорциональное давлению в источнике сжатого воздуха, которое вырабатывает на шину питания второго усилителя первый инвертирующий (соединенный по входу с датчиком давления). Таким образом в момент появления 1 на выходе блока управления к электродинамическому пневмоклапану (ЭДП) через замкнувшиеся контакты реле приложено напряжение на значительное открытие магистрали подачи сжатого воздуха. Причем степень открытия обратно пропорциональ-1 на давлению в источнике сжатого воздуха, что обеспечивает качественное смесеобразование в цилиндрах в самый ответственный момент переходного процесса - в его начале. Соответственно,дизель быстрее разовьет необходимую мощность и успешнее примет нагрузку.

С возникновением 1 на выходе блока управления возникает перепад из О в 1 на выходе сумматора по модулю 2, что вызывает запуск схемы пуска - схемы, формирующей импульс, определяющий максимально возможную длительность линейного хода ГЛИН. Скорость нарастания напряжения на выходе ГЛИН определяется сигналом с выхода фотодымомера, причем, чем выше уровень дымности, тем медленнее рост напряжения на выходе ГЛИН и, соответственно, наоборот. Но, в отличие от известного устройства, в котором при окончании линейно изменяющегося сигнала с ГЛИН, т.е. при закрытии подачи сжатого воздуха, но при наличии 1 на выходе блока управления (что может иметь место при резких ступенчатых набросах или при резких чередованиях сбросов и набросов) дальнейший ход переходного процесса проходит при значительном дымлении - сжатый воздух не подается, так как ГЛИН не может быть запущен - нет перепада на входе, в предлагаемом устройстве организована возможность многократного запуска ГЛИН

при неизменной 1 на выходе блока управления. При окончании работы ГЛИН на его выходе О, компаратор вырабатывает О и если на выходе блока управления 1, то 5 возникает перепад из О в 1 на выходе сумматора по модулю 2, т.е. повторный запуск ГЛИН, Таким образом, подача сжатого воздуха в предлагаемом устройстве выполняется во всех режимах работы: даже при

0 ступенчатых н абросах или резких сбросах- набросах, когда на выходе блока управления достаточно долго держится 1 (по сравнению с длительностью линейного хода ГЛИН).

5 В результате, в предлагаемом устройстве (в отличие от прототипа) имеет место более качественное согласование топливо- подачи и воздухоснабжения в переходных режимах дизеля, что приводит к повышению

0 качества переходных процессов: уменьшаются провалы оборотов, длительность и дымление. Этот эффект объясняется в основном тем, что при более качественном смесеобразовании дизель быстрее развива5 ет мощность для приема нагрузки.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит фотоэлектрический дымомер 1 и датчик 2 частоты враще0 ния дизеля 3. Выход фотодымомера соединен с первым входом блока 4 управления, выход которого связан с катушкой реле

5и вторым входом сумматора 6 по модулю два, причем выход последнего через схему

5 7 пуска связан со входом запуска генератора 8 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН 8). Выход генераторов через компаратор 9 связан с первым входом сумматора

6по модулю два. Вход второго усилителя 10 0 соединен с выходом ГЛИН 8, а его выход

через замыкающий контакт 11 реле 5 связан с первым зажимом катушки электродинамического пневмоклапана (ЭДП) 12, второй зажим которой соединен с общей шиной

5 электропитания системы. В источнике 13 сжатого воздуха установлен датчик 14 давления, который через первый инвертирующий усилитель 15 связан с шиной питания второго усилителя 10. Подача сжатого воз0 духа от источника 13 в дизель 3 осуществляется через магистраль 16.

Устройство работает следующим образом.

В тех случаях, когда дымность не превы5 шает предельно допустимого значения для данной частоты вращения, на выходе блока 4 управления действует сигнал логического О, катушка реле 5 обесточена, контакты 11 разомкнуты, подача сжатого воздуха от источника 13 через электродинамический

пневмоклапан 12 не производится. На выходе сумматора б по модулю два сигнал логического О, схема 7 пуска вырабатывает также О, на выходе ГЛИН 8 также действует сигнал логического нуля, на выходе компаратора 9 также О, а на выходе второго усилителя 10 действует напряжение высокого уровня, определяемое давлением в источнике 13 сжатого воздуха.

При возрастании дымности отработавших газов выше допустимого уровня блок 4 управления вырабатывает сигнал логической 1 и реле 5 включается и замыкает контакты 11, что вызывает подключение напряжения высокого уровня, вырабатываемого усилителем 10, к катушке ЭДП 12. В результате этого последний полностью открывается и происходит максимальная (при данном давлении в источнике 13) подача сжатого воздуха в дизель 3. В это же время на выходе сумматора 6 по модулю два возникает переход сигнала из О в 1, что вызывает запуск схемы 7 пуска. Длительность выходного импульса этой схемы соответствует максимальной длительности линейного хода выходного напряжения ГЛИН 8, реализуемой при минимальном допустимом давлении в источнике 13 сжатого воздуха и максимально возможной дымности отработавших газов. Крутизна линейного хода выходного сигнала ГЛИН, 8 реализуется сигналом с выхода фотодымо- мера 1, что обеспечивает большую (меньшую) подачу сжатого воздуха при большей (меньшей) дымности отработавших газов. При нарастании выходного сигнала генератора 8 линейно изменяющегося напряжения срабатывает компаратор 9 и на его выходе появляется сигнал логической 1, а выходное напряжение усилителя 10, т.е. напряжение питания ЭДП 12 уменьшается, вызывая уменьшение степени подачи сжатого воздуха в дизель 3. Закон управления ЭДП 12 при набросе нагрузки - при росте дымности - ЭДП 12 резко открывает подачу сжатого воздуха, а затем постепенно уменьшает ее, так как турбокомпрессор постепенно выходит на новый режим воздухо- снабжения и лишний воздух от источника 13 может ухудшить качество смесеобразования: С окончанием линейного хода ГЛИН 8 устанавливает нулевое напряжение на своем выходе (напряжение открытого транзистора -0,1-0,3 В), компаратор вырабатывает О и, если на выходе блока управления 1, то происходит повторный запуск подачи сжатого воздуха в дизель 3.

При снижении дымности до уровня, когда блок управления 4 выставит О на выходе, происходит обесточивание катушки

5, размыкание контактов 11 и перекрытие подачи сжатого воздуха.

Из вышеизложенного следует, что при использовании предлагаемого устройства

подача дополнительного сжатого воздуха происходит по закону, учитывающему давление сжатого воздуха в источнике (в отличие от прототипа, где эта зависимость не учитывается). Кроме того, в предлагаемом

устройстве возможен многократный запуск подачи сжатого воздуха в случае, если дымность за один цикл не снизилась до допустимого уровня, что возможно в режимах резких сбросов-набросов или ступенчатых резких набросов и др. (в отличие от прототипа, где возможен только однократный цикл подачи сжатого воздуха, так как блок управления не имеет 1 на своем выходе). Все это позволяет улучшить смесеобразование в переходных режимах, что приводит к более высокому КПД дизеля, более быстрому набору мощности, чем в прототипе. В результате улучшается качество переходных процессов: уменьшаются

провалы оборотов, длительность, дымление.

Формула изобретения

Устройство регулирования подачи дополнительного воздуха в дизель, содержащее источник сжатого воздуха, магистраль подачи сжатого воздуха к впускному трубопроводу дизеля, соединенную с источником,

клапан с электродинамическим приводом, установленный в магистрали, блок управления, фотоэлектрический дымомер и датчик частоты вращения, выходы которых подключены к входам блока управления,

генератор линейно изменяющегося напряжения с входом запуска и входом управления и инвертирующий усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе, оно снабжено

сумматором по модулю два, схемой пуска, компаратором, реле с замыкающим контактом, дополнительным инвертирующим усилителем и датчиком давления, установлены в источнике сжатого воздуха, причем

выход датчика давления через инвертирующий усилитель соединен с шиной питания дополнительного инвертирующего усилителя, выход которого через замыкающий контакт реле связан с обмоткой привода

электропневмоклапана, вход дополнительного усилителя соединен с входом компаратора и с выходом генератора линейно изме- няющегося напряжения, выход компаратора подключен к первому входу сумматора, вто- рой вход которого соединен с обмоткой реле и

выходом блока управления, выход суммато- ся напряжения, управляющий вход которо- ра через схему пуска соединен с входом го соединен с выходом фотоэлектрического запуска генератора линейно изменяющего- дымомера.

Сущность изобретения: для повышения качества переходных процессов в устройство введены датчик 14 давления, сумматор б по модулю два, съема 7 пуска, комп аратор 9, реле 5 с контактом 11, дополнительный инвертирующий усилитель 10. При увеличений дымности выше установленного уровня для данной частоты вращения дизепя 3 на выходе блока 4 управления устанавливается 1, что вызывает подачу напряжения с выхода второго усилителя 10 через контакт 11 реле 5 к катушке электропневмоклапана 12. Так как напряжение на выходе второго усилителя 10 обратно пропорционально давлению в источнике сжатого воздуха 13 и зависит от уровня дымности, обеспечивается оптимальное смесеобразование в цилиндрах дизеля. 1 ил. сл с