Силовая установка Советский патент 1979 года по МПК F02B37/12 F02D23/02 

(54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

I

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для регулирования наддува силовых установок с двигателями внутреннегосгорания.

Известны силовые установки, содержащие двигатель внутреннего сгорания, соединенный с потребителем нагрузки, турбокомпрессор и вспомогательный мотор, соединенный с последним и снабженный регулятором оборотов, к исполнительному меха1;изму которого подключен блок задания, связанный с датчиками параметров наддувочного воздуха, числа оборотов и положения органа дозирования подачи топлива 1.

При изменении любого из параметров, контролируемых датчиками, вырабатываемый соответствующим датчиком сигнал поступает в блок задания и регулятор оборотов вспомогательного мотора через исполнительный механизм изменяет скорость вращения вала последнего и соответственно число оборотов трубокомпрессора и развиваемое последним давление наддува, устанавливая соответствие между количеством воздуха и топлива, подаваемых в двигатель.

То есть,известные устройства путем изменения воздухоснабжения обеспечивают заданную зависимость между коэффициентом избытка воздуха л и режимов работы двигателя, соответствующую максимальным значениям индикаторного КПД , на установивщихся режимах работы.

Однако для транспортных силовых установок установивщиеся режимы работы составляют лиьпь часть эксплуатационных режимов.

Другая, существенная часть режимов приходится на переходные режимы. Поэтому в известных установках согласование коэффициента а. с режимом работы двигателя осуществляется лищь на ограниченном числе режимов.

Цель изобретения - улучщение воздухоснабжения двигателя на переходных режимах.

Для этого потребитель нагрузки снабжен датчиком изменения нагрузки по времени, подсоединенным к исполнительному механизму регулятора оборотов вспомогательного мотора.

На фиг. 1 дана принципиальная схема предлагаемой силовой установки; на фиг. 2- график зависимости между положением органа дозирования hp и часовым расходом топлива Вг , вводимой в блок задания; на фиг. 3 - график зависимости индикаторного КПД двигателя от коэффициента избытка воздуха ct и от числа оборотов двигателя п, также вводимой в блок задания.

Цилиндры 1 двигателя 2 внутреннего сгорания, в частности дизеля, посредством выпускных патрубков 3 соединены с выпускным коллектором 4. Выпускной коллектор 4 переходным патрубком 5 связан с турбокомпрессором 6, который соединен с электрическим вспомогательным мотором 7.

Двигатель 2 соединен с генератором 8, являющимся потребителем нагрузки. На двигателе установлен регулятор 9 частоты вращения, задание которой осуществляется от позиционера (контроллера) 10. На.воздушном ресивере 11 двигателя, по которому воздух из турбокомпрессора 6 поступает к цилиндрам 1, установлены измерители параметров наддувочного воздуха; измеритель (датчик 12 давления наддувочного воздуха PS и измеритель (датчик)13 температуры наддувочного воздуха tg. Эти датчики 12 и 13 измеряют мгновенные значения параметров наддувочного воздуха и ввиде электрических величин подают их на соответствующие им входы делителя 14. Выход делителя 14 характеризует мгновенное значение весового заряда воздуха Ga и связан с первым входом делителя 15. На второй вход делителя 15 поступает ввиде электрического сигнала мгновенное значение цикловой подачи топлива Cjn . Для этого на двигателе 2 установлен измеритель частоты вращения коленвала (датчик числа оборотов) 16, связанный с входом функционального преобразователя 17. Второй вход функционального преобразователя 17 связан с регулятором 9 частоты вращения, последний осуществляет свои функции путем изменения положения органа дозирования подачи топл.ива на величину hp и поэтому выполняет роль датчика положения органа дозирования подачи топлива.

В преобразователь 17 заложена в математической форме характеристика топливного насоса данного конкретного двигателя В г ф(а,Нр) (см. фиг. 2). Выход из функционального преобразователя 17, характеризующий мгновенное значение цикловой подачи топлива Оц , соединен с вторым входом делителя 15. Таким образом, на один вход делителя 15 поступает сигнал, пропорциональный мгновенному значению Ga, а на другой вход - мгновенному значению .

Выход делителя 15, сигнал которого характеризует мгновенное действительное значение коэффициента избытка воздуха на

ЦИКЛЙц °Д-,

где U) -теоретически необходимое количество воздуха на сгорание), соединен с первым входом блока 18 сравнения.

Второй вход блока 18 сравнения соединен с выходом блока 19 задания. Выход из блока 19 задания характеризует оптимальное значение коэффициента избытка воздуха й-оп , при котором индикаторный КПД двигателя имеет максимальное значение, в соответствии с приведенной на фиг. 3 зависимостью rii от п и Ч.

Для этого в память блока 19 задания заложена характеристика двигателя f(.), определяющая для каждого скоростного режима двигателя значение коэффициента избытк:а воздуха - Вход блока задания соединен с контроллером (позиционером) 10. Выход из блока 18 сравнения через диод 20 соединен соответствующим входом триггера 21, выход которого через исполнительный механизм регулятора 22 оборотов управляет подачей электроэнергии от источника 23 питания к электрическому вспомогательному мотору, управляющему разгоном турбокомпрессора. 6.

На генераторе 8 установлен датчик 24 производной от нагрузки по времени /dt , подсоединенный через триггер 21 к регулятору 22 оборотов и соответственно включенному в него исполнительному механизму.

При работе предлагаемой силовой установки, представляющей собой дизель-генератор, на любом установивщемся режиме, задаваемом положением рукоятки контроллера (позиционера) 10, регулятор 9 частоты вращения выводит (держит) орган дозирования подачи топлива на соответствующее этому режиму положение. Из регулятора 9 непрерывно поступает сигнал на вход функционального преобразователя 17. Этот сигнал характеризует мгновенное значение положения органа дозирования. На второй вход функционального преобразователя 17 от измерителя 16 частоты вращения непрерывно поступает сигнал, характеризующий мгновенное значение оборотов коленвала двигателя. Выходной сигнал из функционального преобразователя 17, характеризующий цикловую подачу топлива qu , поступает на вход делителя 15. На другой вход делителя 15 поступает мгновенное значение весового заряда воздуха Ga к моменту начала сжатия. Для этого, измерители параметров наддувочного воздуха - датчики 12 и 13 соответственно давления и температуры непрерывно измеряют параметры наддувочного воздуха и ввиде электрических величин подают их на соответствующие входы делителя 14.

Выходной сигнал из делителя 14, характеризующий мгновенные значения Ga f(C), поступает на второй вход делителя 15. Выходной сигнал из делителя 15, представляющий собой мгновенное значение коэффициента избытка воздухайц в каждый момент времени аи, f(t), поступает на вход блока 18 сравнения. На второй вход блока 18 сравнения поступает сигнал из блока 19 задания. Этот сигнал представляет собой величину, пропорциональную .оптимальному значению коэффициента избытка воздуха , при котором индикаторный КПД двигателя имеет максимальное значение. В блоке 18 сравнения сравниваются фактическое значение коэффициента избытка воздуха (. оптимальное сСц. Если d. то выходной сигнал из блока 18 сравнения через диод 20 не поступает. Полярность диода 20 установлена так,

что он пропускает сигналы, когда фактическое значение а ц меньше заданной величины tton . Этот сигнал поступает на триггер 21. Итак, в случае, если ац аоп, то из блока 18 сравнения сигнал рассогласования через диод 20 поступает на триггер 21. Выходной сигнал из триггера 21 поступает на регулятор 22, который через свой исполнительный механизм включает подачу электроэнергии из источника 23 питания к вспомогательному мотору 7 турбокомпрессора и одновременно регулирует ее параметры в соответствии с требуемым значениема оп . Этот мотор сообщает крутящий момент дополнительно к моменту, развиваемому газовой турбиной. Турбокомпрессор начинает интенсивно разгоняться до тех пор, пока выходной сигнал из блока сравнения не будет равен нулю, после чего разгон прекратится и установится постоянная скорость вращения, обеспечивающая оптимальные значение аоп .

При изменении внещней нагрузки, вследствие переключения рукоятки контроллера (позиционера) 10, датчик 24 производной нагрузки по времени посылает сигнал на триггер 21, который через регулятор 22 и его исполнительный механизм открывает подвод тока из источника 23 питания к мотору 7, обеспечивая максимальный его разгон. Это обеспечивает разгон турбокомпрессора 6 по импульсу от нагрузки раньще, чем блок 18 сравнения «почувствует несоответствие а и Иов. Установление же требуемой скорости вращения турбокомпрессора осуществляется блоком 18 сравнения описанным выще способом, когда сигнал .рассогласования из последнего будет

равен нулю.

Для исключения звонкового режима работы разгонного устройства при управляющем воздействии от датчика изменения нагрузки по времени, может быть он соединен с триггером 21 через R-С цепочку, удерживающую триггер во включенном состоянии в течение времени, пропорциональном производной от величины нагрузки по времени.

20

Формула изобретения

Силовая установка, преимущественно дизель-генератор, содержащая двигатель внутреннего сгорания, соединенный с потребителем нагрузки, турбокомпрессор наддува и вспомогательный мотор, соединенный с последним и снабженный регулятором оборотов, к исполнительному механизму которого подключен блок задания, связанный

с датчиками параметров наддувочного воздуха, числа оборотов и положения органа дозирования подачи топлива, отличающаяся тем, что, с целью улучшения воздухоснабжения двигателя на переходных режимах, потребитель нагрузки снабжен датчиком изменения нагрузки по времени, подсоединенным к исполнительному механизму регулятора оборотов вспомогательного мотора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ifOu

Й22

7М

LW2Z

Г7