Устройство управления впрыском топлива в дизель-генератор Советский патент 1981 года по МПК F02M51/02 

(5) УСТР ОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам электронного управления топливоподачи в дизель-генераторы. Известны устройства управления впрыском топлива в дизель-генераторы, содержащие датчик угловой скорости с первой и второй катушками, первый и второй формирователи, первы и второй триггеры, реверсивный счетчик, первую схему И, высокочастотный /енератор, сумматор и схему выхода, выполненную в виде одновибратора, ус лителя и электромагнитного клапана, включенных последовательно на выходе первой схемы И, входы которой связан с прямыми выходами двоичных ячеек ре версивного счетчика, шины сложения и вычитания которого связаны соответственно с прямым и инверсным выхо дами первого триггера, вход установки в нулевое состояние которого связан через второй формирователь со второй катушкой, а вход установки в В ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР единичное состояние через первый формирователь - с первой катушкой, причем инверсный выход первого формирователя связан с шиной сброса реверсивного счетчика, авыход высокочастотного генератора подключен ко входу реверсивного счетчика t1. Наряду с высокими быстродействием и надежностью работы, такие устройства имеют недостаток, состоящий в том, что угол опережения впрыска зависит только от угловой скорости v эта линейная зависимость часто не позволяет получить на каждом скоростном режиме при заданных значениях продолжительности впрыска максимальную мощность дизеля, а следовательно, минимальный удельный эффективный расход топлива, так как максимумы кривых зависимости эффективной мощности от угла опережения впрыска при фиксированных значениях скорости в большинстве случаев лежат не на прямой линии, а на кри3

вой. Этот недостаток связан с постоянством длительности выходного импульса формирователя, соединенного со входом триггера для установки его в единичное состояние, которая является заданием времени опережения зпрыска, а также отсутствием обратной связи по сигналам мощности или нагрузки дизеля, что не позволяет отыскивать и устанавливать такие значения времени и угла опережения впрыска, при которых удельный эффективный расход топлива минимален. , Цель изобретения - повышение топлйвной экономичности дизель-генератора.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержи емкостной интегратор с конденсатором, первый и второй ключи, вторую и третью схемы И, низкочастотный генратор импульсов, источник опорного напряжения, датчик мощности, дифференцирующую цепочку и однополупериодный выпрямитель, причем первый формирователь выполнен управляемым, датчик мощности, дифференцирующая цепочка и выпрямитель включены последовательно на счетном входе второго триггера, прямой и инверсный выходы которого связаны с первыми входами второй и третьей схем И соответственно, вторые входы которы подключены к низкочастотному генератору импульсов, а выходы - ко входам ключей, так что первый выход первого и второй выход второго ключ соединены с первым и вторым входами сумматора, подключенного к управляемому формирователю, второй выход первого ключа связан с первым зажимом конденсатора емкостного интегратора, второй зажим которого соединен с первым входом сумматора, первый выход второго ключа связан со входом емкостного интегратора, а источник опорного напряжения связан со вторым входом сумматора.

На фиг, 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 зависимость эффективной мощности дизеля от угла опережения впрыска топлива и временные диаграммы упраляющего и выходного сигналов.

Устройство содержит датчик 1 угловой скорости вала 2, выполненный в виде двух катушек 3 и 4, установленных у вала 2, и постоян5884

ного магнита 5, размещенного на валу 2. Катушка 3 подключена ко входу управляемого формирователя 6 импульсов, прямой выход которого связан

со входом триггера 7 для установки его в единичное состояние, а инверсный - с шиной сброса в нулевое состояние реверсивного счетчика 8. Прямой и инверсный выходы триггера 7

0 соединены соответственно с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика 8. Катушка Ц через неуправляемый формирователь 9 импульсов связана со входом триггера 7 для уста$ новки его в нулевое состояние. Выход высокочастотного генератора 10 импульсов подключен ко входу реверсивного счетчика 8. Прямые выходы двоичных ячеек реверсивного счетчика

0 8 подключены ко входам схемы И 11. Выход схемы И 11 подключен ко входу одновибратора 12, выход которого через усилитель 13 связан с электромагнитным клапаном 1 дизель-генерато5 ра 15. Выход датчика 1б мощности дизель-генератора 15 через дифференцирующую цепочку 17 связан со входом однополупериодного выпрямителя 18. Выход однополупериодного выпрямителя 18 соединен со счетным входом триггера 19. Прямой и инверсный выходы триггера 19 соединены с первыми входами соответственно схем И 20 и 21. Вторые- входы схем И 20 и 21 подклюJ чены к низкочастотному генератору 22 импульсов. ЁГыходы схем И 20 и 21 соединены со входами соответственно ключей 23 и 2й. Первый выходной зажим ключа 23 подключен к перQ вому входу сумматора 25, выходу емкостного интегратора 2б и второму зажиму конденсатора 27 емкостного интегратора 26. Второй выходной зажим ключа 23 подключен к первому за« жиму конденсатора 27. Первый выходной зажим ключа 2k соединен со входом емкостного интегратора 26. Второй выходной зажим ключа 2 соединен с источником 28 опорного напря„ женил и вторым входом сумматора 25. Выход сумматора 25 подключен к управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов.

Устройство работает следующим $5 образом.

Рассмотрим вначале случай, когда первый вход сумматора 25 отключают от емкостного интегратора 2б. Предположим, что при вращении вала 2 поршень дизеля проходит чере верхнюю мертвую точку. В .этом случа магнит 5 проходит вблизи катушки 3 и на ее зажимах вследствие изменения магнитного потока, пронизываю щего ее витки, возникает импульс напряжения, поступающий на вход управляемого формирователя 6 импульсов. На прямом выходе этого формирователя появляется единичный импульс, дли тельность которого является заданием времени опережения впрыска, определяет требуемое значение угла опере жения впрыска и пропорциональна напр жению на его управляющей шине. Поскольку первый вход сумматора 25 в данном случае ни с чем не соединен, на выходе этого сумматора сигнал равен сигналу на его втором входе, Т.е. выходному напряжению источника .28 опорного напряжения. При этом задание времени опережения впрыска постоянно и пропорционально выходному напряжению источника 28 опорного напряжения. Указанный единичный выходной, импульс управляемого формирователя 6 импульсов устанавливает триг гер 7 в единичное состояние. Одновременно с этим нулевой сигнал с инверСного выхода этого формирователя сбрасывает ревербиВный счетчик 8 ;в нулевое состояние. После окончания действия этого нулевого сигнала, т,е после окончания единичного импульса на прймом выходе управляемого формирователя 6 импульсов, в реверсивный счетчик 8, который уже переведен в режим сложения единичным сигналом с прямого выхода триггера 1, начинается запись информации с высокочастотного генератора 10 импульсов. Запись информации в реверсивный счетчик 8 продолжается до момента прихода порш ня дизеля в нижнюю мертвую точку. Когда поршень проходит через эту точку, магнит 5 проходит вблизи катушки 4, так. как вал поворачивается на полоборота. При этом вследствие изменения магнитного потока, пронизы вающего витки катушки 4, на ее зажимах появляется импульс напряжения, поступающий на-вход неуправляемого формирователя 9 импульсов. Единичный выходной импульс этого формирователя устанавливает триггер 7 в нулевое состояние, а единичный сигнал с инверсного выхода триггера 7 пе(эеводит реверсивный счетчик 8 в режим 88-4 вычитания. При движении поршня дизеля из нижней мертвой точки в верхнюю происходит считывание ранее записанной в реверсивный счетчик 8 информации импульсами той же частоты следования, что и запись. При полном считывании информации двоичные ячейки всех разрядов реверсивного счетчика 8 оказываются в нулевом состоянии и на всех входах схемы И 11 по-; являются нулевые сигналы. На выходе этой схемы сохраняется нулевой сигнал, который присутствовал и ранее вследствие действия хотя бы на одном входе этой схемы нулевого сигнала. Выходные импульсы высокочастотного генератора 10 импульсов продолжают поступать на вход реверсивного счетчика 8 и далее, и первый из них, поступивший сразу же после полного считывания информации в счетчике, переводит все двоичные ячейки реверсивного счетчика 8 в единичное состояние. В этом случае на всех входах схемы И 11 одновременно появляются единичные сигналы, вследствие чего на выходе этой схемы также появляется единичный сигнал. С приходом следующего импульса на вход реверсивного счетчика 8 двоичная ячейка его младшего разряда переходит в нулевое состояние, на одном из входов схемы И П единичный сигнал исчезает, вследствие чего исчезает единичный сигнал и на выходе этой схемы. Возникший на выходе схемы И 11 единичный импульс передним фронтом переводит одновибратор 12 в состояние квазиравновесия. Последний формирует импульс, длительность которого определяет длительность впрыска топлива. После усиления по мощности усилителем 13 импульс тока попадает на обмотку электромагнитного клапана 14, открывая его. Происходит впрыск топлива в цилиндр дизель-генератора 15. При переходе одновибратора 12 из состояния квазиравновесия в состояние устойчивого равновесияимпульс прекращается и впрыск топлива заканчивается. Поскольку запись и считывание информации в реверсивный счетчик 8 осуществляется импульсами одной и той же частоты следования Сот высокочастотного генератора 10 импульсов} , записинекоторого числа равно времени его считывания. Так как е/ иничный импульс на выходе схе7МЫ И П появляется (что соответствует началу впрыска топлива) не в момент полного считывания числа в реверсивном счетчике 8, а на величину периода следования импульсов высокочастотного генератора ТО импульсов позже, то интервал от момента окончания выходного импульса управляемого формирователя 6 импульсов до момента начала выходного импульса неуправляемого формирователя 9 импульсов (момента прихода поршня дизеля в нижнюю мертвую точку), равный времени записи, на величину периода следования импульсов высокочастотного генератора 10 импульсов меньше, чем интервал времени от момента прихода поршня в нижнюю мертвую точку до момента начала впрыска топлива. Поэтому если в пределах одного оборота углов.ая скорость вала 2 постоянна, что соответствует равенству интервалов времени движения поршня из верхней мертвой точки в нижнюю и обратно, то фактическое время опе. решения впрыска, равное разности инт ервалов времени движения поршня из-нижней мертвой точки в верхнюю и промежутка времени от момента прихода поршня в нижнюю мертвую точку до- момента начала впрыска, на величину периода следования импульсов вы сокочастотного генератора 10 импульс меньше заданного времени опережения равного длительности выходного импул са управляемого формирователя 6 импульсов. Поскольку указанная длитель ность постоянна в силу постоянства выходного сигнала сумматора 25 и период следования импульсов высокочастотного генератора 10 импульсов также постоянен, то фактическое время опережения впрыска топлива постоянно Фактический же угол опережения впры ка, равный произведению фактического времени опережения на угловую скорость, изменяется .по линейному зако ну в функции угловой скорости вала . Таким образом, когда первый вход сумматора 25 отключен от емкостного интегратора 26, время опережения впрыска постоянно и угол опережения изменяется по линейному закону в функции угловой скорости вала 2 дизель-генератора 15. Рассмотрим теперь работу устройства, когда сумматор 25 и емкостной интегратор 2б связаны в соответстви с фиг. 1.. Предположим, что установился некоторый скоростной режим дизель-ге)нератора 15, триггер 19 находится в единичном состоянии, а начальное значение выходного напряжения U емкостного интегратора 2б таково, что выходное напряжение сумматора 25 задает время опережения впрыска, при котором угол опережения впрыска топлива равен 9q . Этому случаю соответствует кривая ABC с рабочей точкой d {фиг,2) При этом эффективная мощность дизеля равна М-. Поскольку триггер 19 находится в единичном состоянии, на первом входе схемы И 20 действует единичный сигнал, в результате чего она открыта и единичный импульс низкочастотного генератора 22 импульсов проходит на вход ключа 23. В этом случае ключ 23 открывается и конденсатор 27 разряжается через внутреннее сопротивление ключа 23, существующее между его выходными зажимами. По окончании указанного первого импульса ключ 23 закрывается, цепь между его выходными зажимами размыкается и разряд конденсатора 27 прекращается. Напряжение на конденсаторе 27 в процессе его разряда описывается уравнением ) U., начальное значение напряжения на конденсаторе 27, t - время, К - постоянная времени разряда конденсатора 27. После окончания разряда конденсаторов 27 напряжение между его зажимами определяется следующим образом где t у, длительность импульса низкочастотного генератора 22 импульсов. Так как в cdcTaB емкостного интв ратора 2б входит усилитель с большим коэффициентом усиления, напряжение на его входе, соединенном с первым зажимом конденсатора 27, близко к нулю, вследствие чего выходное напряжение интегратора близко к напряжению между первым и вторым зажимами конденсатора 27i Поэтому закон изменения во времени выходного сигнала интегратора 26 следующийUv,(t)Uv,oe Этот сигнал, попадая на первый вход сумматора 25 суммируется с сигналом UOP источника 28 опорного напряжения, поступающим на второй вход сумматора 25. Выходной сигнал послед него в этом случае равен u,(. Как видно из полученного выражения, выходной сигнал сумматора 25, являющийся управляющим сигналом для управляемого формирователя 6 импульсов, с течением времени уменьшается, вследствие чего уменьшается длительность выходного импульса указанного формирователя,являющаяся заданием времени опережения впрыска. Фактическое Время опережения впрыска, отличающееся от заданного только на ве личину периода следования импульсов высокочастотного генератора 10 импульсов, и фактический угол опережения впрыска также уменьшаются. При окончании первого импульса низкочастотного генератора 22 импульсов выходной сигнал сумматора 25 определяется следующим выражением Фактический угол опережения впрыс ка топлива в этом случае уменьшается до величины 65 рабочая точкадизеля перемещается в точку 5 , а эффективная мощность дизеля уменьша-ется до величины Kj При этом мощность дизель-генератора 15 также уменьшается, вызывая уменьшение выходного электрического сигнала дат.чика 1б мощности. Отрицательное приращение входного сигнала дифференцирующей цепочки 17 вызывает появление на ее выходе отрицательного импульса напряжения, поступающего на вход однополупериодного выпрямителя 18. На выходе последнего возникает единичный импульс, переводящий триггер 19 из единичного состояния в нулевое. При этом схема И 20 закрывается, так как на ее первом входе устанавливается нулевой сигнал, в результате чего поступление единичных импуль сов низкочастотного генератора 22 им пульсов на вход ключа 23 невозможвходе схемы И 21 уста но. На первом навливается единичный сигнал и единичный импульс с выхода низкочастотного генератора 22 импульсов проходит на вход ключа 2. Ключ 2 срабатывает, его выходные зажимы замыкаются и на вход емкостного интегратора 26 в течение времени действия импульса низкочастотного генератора 22 импульсов поступает сигнал источника 28 опорного напряжения. При этом начальное напряжение на выходе емкостного интегратора 26 равноЦ,дЕ: а мгновенное значение выходного напряжения емкостного интегратора 26 изменяется по закону u.-,(t)U.«e В этом случае напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов, являющееся выходным сигналом сумматора 25, определяется выражением %()-ииое on Uon-u.e .Uon) Рост сигнала на управляющей шине указанного формирователя приводит к увеличению заданного и фактического значений времени и угла опережения впрыска топлива. При скончании первого (после перехода триггера 19 в.нулевое состояние в точке У) выходного импульса низкочастотного генератора 22 импульсов схема И 21 закрывается, на входе ключа 24 единичный сигнал исчезает, ключ 24 закрывается и на вход емкостного интегратора 2б сигнал с источника 28 опорного напряжения не поступает. 6 этом случае напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов определяется выражением ) .0.0 а фактический угол опережения впрыска принимает новое, большее чем прежде, значе -:ме. На фиг. 2 в каместве примера это значение выбрано равным 6ц , Увеличение угла опережения впрыска топлива до такой величины вызывает смещение рабочей точки дизеля из точки 5 в точку а и повышение его эффективной мощности до величины N. Это, в свою очередь, вызывает повышение мощности дизельгенератора 15 и повышение выходного электрического сигнала датчика 1б мощности. В результате этого на выходе дифференцирующей цепочки 1 возникает положительный импульс напряжения, который не пропускается однополу периодным выпрямителем 18 на сче7ный вход триггера 19. Последний сохраняет свое iipemHee нулевое соетояние, схема И 20 остается закрытой вследствие действия на ее первом входе нулевого сигнала, а через открытую единичным сигналом на первом входе схему И 21 проходит второй импульс с выхода низкочастотного генератора 22 импульсов на вход ключа 2k. Клюй 2k открывается и выход ной сигнал источника 28 опорного напряжения поступает на вход емкостного интегратора 26. Выходное напряжение последнего увеличивается и при окончании второго импульса на входе ключа 2k достигает величины U.5 иo Jon иtUoпtи Uиoe ЧUo Напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов при этом определяется выражением .o иo Чn oп иo UonfUv и в течение времени действия второго импульса на входе ключа 2 длительность выходного импульса управляемого формирователя 6 импульсов и, следовательно, фактическое время и угол опережения впрыска топлива увеличиваются. По окончании указанного импульса фактический угол опережения впрыска достигает величины 9g) рабочая точка дизеля перемещается в точку & , а эффективная мощность дизеля ставится равной Ng, . Во время паузы между выходными импульсами низкочастотного генератора 22 импул сов ключ 2k закрыт, напряжение на входе емкостного интегратора 26 рав но нулю, а на выходе - неизменно. Поэтому в промежутке между вторым и .третьим после перехода триггера 19 в нулевое состояние в точке 5 выход ными импульсами низкочастотного ген ратора 22 импульсов фактический угол опережения впрыска равен $j . С при ходом третьего импульса через откры тую схему И 21 на вход ключа 2k по ледний открывается, на вход емкостного интегратора 26 снова подается сигнал с источника 28 опорного напр жения. В течение времени действия этого импульса выходные сигналы емкостного интегратора 2б и сумматора 25 растут соотвегственно по зако %пЧII i.-(i нам М (i)-(J Uon() ,, ) ,tn) ,вследствие чего заданное и фактическое значения времени и угла опережения впрыска топлива растут. По окончании указанного импульса сигналы. (iy определяются соответственно выражениями ,)U, ,.1) При этом фактический угол опережения впрыска достигает величины в/i , рабочая точка дизеля занимает положение t , а эффективная мощность дизеля равна N-j. На фиг. 2 в качестве примера показан случай, когда при движении из точки 5 рабочая точка дизеля приближается к экстремальной точке 6 после окончания третьего импульса на входе ключа 2k. Так как эффективная мощность К, . меньше мощности, соответствующей экстремальной точке 6 , то при движении через последнюю мощность дизель-генератора , 15 и выходной сигнал датчика 16 мощности уменьшаются. Предположим, что зоны нечувствительности дифференцирующей цепочки 17 и однополупериодного выпрямителя 18 таковы, что указанное уменьшение выходного сигнала датчика 16 мощности не вызывает появление на счетном входе триггера 19 единичного импульса, вследствие чего последний сохраняет прежнее, нулевое состояние. В течение паузы между третьим и четвертым импульсами ключ 2k закрыт, сигнал на вход емкостного интегратора 26 не поступает, вследствие чего его выходное напряжение неизменно и неизменен выходной сигнал сумматора 25. При этом длительность импульса управляемого формирователя 6 импульсов постоянна, фактическое время опережения впрыска топлива постоянно и фактический угол опережения впрыска сохраняет величину бг . При поступлении четвертого импульса с выхода генератора 22 импульсов через открытую схему И 21 на вход ключа 2k последний открывается, на вход емкостного интегратора 26 поступает сигнал с источника 2Ь опорного напряж ния, вследствие чего выходной сигнал интегратора изменяется по закону-kJr ,в « , ОП И оп Uoni tuf-t) Напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов в этом случае определяется выражением(tH- tKUon u, Уоп1Э и+-Ь 1) По окончании четвертого после пере хода в нулевое состояние триггера 19 в точке 5 импульса на входе ключа. 2k выходные сигналы емкостного интегратора 26 и сумматора 25 определяются соответственно выражениямиoni) Фактический угол опережения топлив впрыска при этом увеличивается до значения 9д , рабочая точка дизеля занимает точку 3 , а эффективна мощность дизеля принимает значение NS . Поскольку указанное значение мо ности меньше значения эффективной мощности в предыдущей точке Ъ , T.e.Ng ,) мощность дизель-генератора 15 и вь1ходной сигнал датчика 16 мощности уменьшаются, вследствие ttero на выходе дифференцирую щей цепочки 17 возникает отрицател ный импульс напряжения. Этот импул через выпрямитель 18 поступает на счетный вход триггера 19, переводя его в другое, единичное, состояние При этом на первом входе схемы И 2 устанавливается единичный сигнал с прямого выхода триггера 19 а на первом входе схемы И 21 - нулевой с инверсного выхода этого триггера В результате этого импульс низкочастотного генератора 22 импульсов поступает на вход ключа 23, на вход же ключа 2 этот импульс не посту(, так как схема И 21 закрыта. В течение времени действия этого импульса ключ 23 открыт и конденсатор 27 разряжается через внутреннее сопротивление ключа, существующее между первым и вторым его выходными зажимами. Процесс изменения выхо ных сигналов емкостного интегратора 26 и сумматора 25 описываются соответственно уравнением ,иэ().и„„(4,,,Яг «ЛэМ 1После окончания указанного, пятого, считая с момента перехода триггера 19 в нулевое состояние в точке 5, импульса выходные сигналы емкостного интегратора 26 и сумматора 25 определяются соответственно выражения ИЭ- ио ми -i.-iT- -f,. iff ont-M/s i/aL Mo - oпK ц+| e При этом фактический угол опережения . впрыска топлива уменьшается по сравнению с предыдущим значением, так как уменьшилось напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов и длительность его выходного импульса, являющаяся заданием времени опережения впрыска и определяющая фактический угол опережения впрыска топлива. Предположим, что угол опережения стал равным Зг, , При этом точка дизеля занимает положение V , а его эффективная мощнбсть возрастает до значения N-j., Благодаря этому возрастает мощность дизельгенератора 15, выходной сигнал датчика 16 мощности также возрастает, а на выходе дифференцирующей цепочки 17 возникает положительный импульс, который не пропускается однополупериодным выпрямителем 18 на счетный вход триггера 19. Последний сохраняет свое прежнее, единичное, состояние, схема И 21 остается закрытой. Во время паузы между пятым выходным импульсом низкочастотного генератора 22 и следующим импульсом рабочая точка дизеля остается неподвижной. Затем через открытую схему И 20 проходит следующий, шестой, единичный импульс на вход ключа 23 с выхода низкочастотногогенератора 22 импульсов. Ключ 23 открывается и конденсатор 27 снова разряжается, в езультате чего выходные сигналы емкостного интегратора 26 и сумматоа 25 уменьшаются. По окончании естого импульса на входе 2 последий закрывается. При этом выходные игналы емкостного интегратора 26 и умматора 25 определяются соответтвенно выражениями

15

r-tn/

еЛ

-I-4U t )

(и,,,4 уНи/t

гч/

u,, u

+ц

ио

от

(х

(иН)е -itn/ Вследствие уменьшения напряжения на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов длительность его выходного импульса уменьшается и уменьшаются фактические время и угол опережения впрыска топлива. Предположим, что угол опережения принял значение Qg рабочая точка дизеля заняла точку Б , а эффективная мощность дизеля стала равной N Поскольку при своем движении из точки t в точку 6 рабочая точка дизеля прошла через экстремальную точку В , соответствующую максимальной (при данной продолжительности впрыска) мощности дизеля, то приращения эффективной мощности дизеля и, следовательно, мощности дизель-генератора 15 являются отрицательными. Возникающий при этом на входе дифференцирующей цепочки 17 отрицательный перепад напряжения вызывает появление на ее выходе отрицательного импульса, поступающего на вход однополупериодного выпрямителя 18. На выходе последнего возникает единичный импульс, переводящий триггер 19 в противоположное (в данном случае нулевое) состояние. Благодаря появлению на первом входе схемы И 20 нулевого сигнала, эта схема закрывается и импульсы не проходят через нее на вход ключа 23 с выхода низкочастотного генератора 22 импульсов. На первом входе схемы И 21 устанавливается единичный сигнал, поступающий с инверсного выхйда триггера 19. На вход ключа 2 через открытую схему И 21 проходит единичный импульс с выхода низкочастотного генератора 22 импульсов, ключ 2 открывается и на вход емкостного интегратора 26 поступает сигнал с источника 28 опорного напряжения о При этом выходной сигнал емкостного интегратора 26 растет, что в конечном счете приводит к увеличению фактического угла опережения впрыска топлива. Далее работа устройства происходит аналогично изложенному: фактический угол опережения впрыска топлива увеличивается шагами до

885588

16

тех пор, пока приращения мощности дизель-генератора положительны. Как только приращение мощности становится отрицательным, что соответствует переходу рабочей точки дизеля через экстремум, и большим зоны нечувствительности дифференцирующей цепочки 17 и однополупериодного выпрямителя 18, триггер 19 переходит в противоположное состояние, в результате чего вступает в работу другой ключ и знак приращения выходного сигнала емкостного интегратора 2Ь меняется на противоположный. При этом

$ знак приращения выходного сигнала сумматора 25 также меняется, вследствие чего меняется знак приращения фактического угла опережения впрыска топлива и рабочая точка дизеля совершает движение в противоположную сто0рону. Движение рабочей точки дизеля к экстремуму теперь уже в новом направлении продолжается до тех пор, пока приращения его эффективной мощности положительны. Как только будет

5 иметь место отрицательное приращение этой мощности, превышающее зону нечувствительности дифференцирующей цепочки 17 и однополупериодного выпрямителя 18, триггер 19 перейдет в

0 другое состояние, вследствие чего рабочая точка дизеля начнет движение в другом направлении, приближаясь к эстремуму.

Таким образом, если в исходном

5 состоянии рабочая точка дизеля занимает точку d и триггер 19 находится в единичном состоянии, то устройст во управления впрыском топлива в дизель-генератор осуществляет шаго0вое изменение фактического угла опережения впрыска топлива, обеспечивающее поиск экстремума, вокруг которого совершаются колебания рабочей точки.

Если в исходном состоянии рабочая точка дизеля занимает точку d и триггер 19 находится в нулевом состоянии то работа устройства управления впрыском топлива происходит аналогич50но изложенному с той лишь разницей, что угол опережения впрыска не изменяется от величины Q ДО 65 и обратно от 65 до б{ 1 а изменяет9,

ДО 9б , от

ся. от величины

до Q-v и т.д., а рабочая точка первый раз приближается к экстремуму (точка г) всегда лишь через два шага. Рассмотрим теперь случай, когда в исходном состоянии рабочая точка дизеля занимает точку е и триггер 19 находится в нулевом состоянии. При этом фактический угол опережения впрыска топлива равен &g , а эффективная мощность дизеля Ng . Благодаря действию нулевого сигнала на первом входе схемы И 20, поступа щему с прямого выхода триггера 19, схема И 20 закрыта и выходные импул сы низкочастотного генератора 22 им пульсов на вход ключа 23 не проходят. На первый вход схемы И 21 с инверсного выхода триггера 19 подается единичный сигнал, вследствие чего единичный и.мпульс с выхода, низкочастотного генератора 22 импул сов проходит на вход ключа 2 Этот первый импульс открывает ключ 24, первый и второй выходные зажимы клю замыкаются и на вход емкостного интегратора 26 поступает сигнал источ ника 28 опорного напряжения. В тече ние времени действия импульса ключ 2 открыт и выходные сигналы емкост ного интегратора 26 и сумматора 25 растут. При окончании выходного единичного импульса низкочастотного генератора 22 импульсов импульс на входе ключа 2k также заканчивается и последний закрывается, отключая вход емкостного интегратора 26 от источника 28 опорного напряжения. В этом случае входной сигнал емкост ного интегратора 26 становится равным нулю, а его выходной сигнал пер стает расти, благодаря чему выходно сигнал сумматора 25 также перестает расти. Во время нарастания сигнала на управляющей шине управляемого фор мирователя 6 импульсов длительность его выходного импульса растет, вследствие чего растут фактические время и угол опережения впрыска топлива. Когда нарастание указанногосигнала прекращается, фактический угол опережения впрыска топлива достигает величины Qff , рабочая точка дизеля занимает точку , а его эффективная мощность уменьшается до величины Ну (фиг. 2} . Это приводит к уменьшению мощности дизельгенератора 15 и снижению выходного напряжения датчика 16 мощности, всле ствие чего на выходе дифференцирующе цепочки 17 возникает отрицательный импульс напряжения, поступающий на вход однополупериодного выпрямите818ля 18. На выходе последнего появляется единичный импульс, переводящий триггер 19 в противоположное, единичное, состояние. При этом схема И 21 закрывается вследствие поступления на ее первый вход нулевого сигнала с инверсного триггера 19, через схему И 20 с низкочастотного генератора 22 импульсов проходит единичный импульс на вход ключа 23 вследствие действия на первом входе этой схемы единичного сигнала с прямого выхода триггера 19. Ключ 23 замыкается и остается в этом состоянии в течение времени действия указанного единичного, второй по счету, импульса. При этом выходной сигнал емкостного интегратора 26 и, следователъно, сигнал на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов уменьшается вследствие разряда конденсатора 27 через открытый ключ 23, заданное и фактическое время опережения впрыска уменьшаются, вызывая уменьшение фактического угла опережения впрыска топлива и смещение рабочей точки дизеля в направлении к экстремуму. При окончании второго выходного импульса низкочастотного генератора 22 импульсов фактический угол опережения впрыска достигает другого, меньшего величины б , значения. Допустим, что значение равно 9е В этом случае рабочая точка дизеля занимает точку 6 и его эффективная мощность равна Kg . Поскольку при изменении фактического угла опережения впрыска от б до бе эффективная мощность дизеля увеличилась, то мощность дизель-генератора 15, и следовательно, выходной сигнал датчика 1б мощности также возросли. Положительный перепад напряжения на входе дифференцирующей цепочки 17 вызывает появление на ее выходе положительного импульса, который не пропускается однополупериодным выпрямителем 18 на счетный вход триггера 19. В результате этого последний остается в прежнем, единичном, состоянии, а на первых входах схем И 20 и 21 остаются соответственно единичный и нулевой сигналы. Во время паузы между вторым и третьим импульсами низкочастотного генератора 22 импульсов выходные сигналы емкостного интегратора 26 и сумматора 25 остаются неизменными, вследствие чего длительность выходного импульса управляемого формирователя 6 импульсов и фактический угол опережения впрыска топлива остаются неизменными. Третий единичный импульс низкочастотного генератора 22 импульсов проходит на вход ключа 23, на вход же ключа 2 импульс не проходит, так как схема И 21 закрыта нулевым сигналом на ее первом входе. Ключ 23 открывается и остается в таком состоянии в течение времени действия указанного единичного импульса. В течение этого промежутка в эемени конденсатор 27 разряжается и выходные сигналы емкостного интегратора 26 и сумматора 25 уменьшаются, что приводит .к уменьшению длительности выходного импульса управляемого формирователя 6 импульсов, уменьшению фактического времени и угла опережения впрыска топлива и смещению рабочей точки дизеля. По окончании третьего единичного импульса низкочастотного генератора 22,импульсов ключ 23 закрывается, разряд конденсатора 27 прекращается, выходные сигналы емкостного интегратора 26 и сумматора 25 перестают уменьшать ся, сохраняя свое значение во время паузы между третьим и четвертым еди ничным импульсами низкочастотного генератора 22 импульсов, а фактичес кий угол опережения впрыска топлива принимает значение 6j. 8 этом случа рабочая точка дизеля занимает точку 4 , а его эффективная мощность достигает величины ъ . Поскольку при изменении угла опережения от ве личийы Qg до б5 эффективная мощность дизеля возрасла от Не до N, мoщ 1oQTь дизель-генератора 15 также возрасла и выходной сигнал датчи ка 16 мощности получил положительное приращение, на выходе дифференцирующей цепочки 17 возникает положительный импульс. Последний не проходит через однополупериодный выпрямитель 18 на счетный вход триг гера 19 и триггер остается в прежнем, единичном, состоянии. При этом схема И 21 остается закрытой, так к на ее первом входе действует нулево сигнал.На первом входе схемы И 20 действует единичный сигнал с инверс ного выхода триггера 19 и четвертый единичный импульс Низкочастотного генератора 22 импульсов проходит на вход ключа 23. Последний открыва 20 я, конденсатор 27 разряжается, выодной сигнал емкостного интегратора 26 уменьшается, напряжение на уп равляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов уменьшается, вследствие чего уменьшаются, длительность его выходного импульса и фактический угол опережения впрыска топлива, вызывая соответствующее перемещение рабочей точки дизеля. При окончании четвертого импульса низкочастотного генератора 22 импульсов выходные сигналы емкостного интегратора 2б и сумматора 25 остаются неизменными, в результате чего длительность выходного импульса управляемого формирователя 6 импульсов и фактический угол опережения впрыска топлива также неизменны. Значение фактического угла опережения в этом случае равно 9 и , рабочая точка дизеля занимает положение и , а его эффектив- ная мощность равна NK . При движении из точки а в точку и рабочая точка дизеля проходит экстремальную точку 6 , причем при движении из точки з в эту точку эффективная мощность дизеля возрастает, что,как было описано ранее, не вызывает изменения в работе устройства управления впрыском, и фактический угол опережения впрыска продолжает изменяться в ту же сторону,. При перемещении рабочей точки дизеля через точку 6 в точку и эффективкная мощность дизеля получает отрицательное приращение, мощность дизель-генератора 15 уменьшается , вызывая уменьшение выходного сигнала датчика 16 мощности. Предположим, что зоны нечувствительности дифференцирующей цепочки 17 и однополупериодного выпрямителя 18 таковы, что указанное отрицательное приращение выходного сигнала датчика l6 мощности в случае смещения рабочей точки дизеля в положении И вызывает появление на выходе этого выпрямителя единичного импульса. Этот импульс, попадая на счетный вход триггера 19, переводит его в другое, нулевое, состояние. При этом схема И 20 закрывается, так как на ее первом входе действует нулевой сигнал с прямого выхода триггера 19. На первый вход схемы И 21 поступает единичный сигнал с инверсного выхода триггера 19, в результате чего следующий, пятый, импульс низкочастотного генератора 22 импульсов проходит на вход ключа 2. Ключ 2 открывается, на вход емкостного интегратора 26 поступает сигнал с источника 28 опорного напряжения и выходной сигнал интегратора растет в течение времени открытого состояния ключа 2, которое равно длительности импульса низкочастотного генератора 22 импульсов. При этом напряжение на управляющей шине управляемого формирователя 6 импульсов, длительность его выходного импульса и фактический угол опережения впрыска топлива увеличиваются.

При окончании пятого импульса фактический угол опережения впрыска принимает новое, большее чем прежнее, значение,например 63 . При движении рабочей точки дизеля из точки ив точку э на участке траектории от точки и до точки 8 эффективная мощность дизеля возрастает и функциональные блоки устройства управления впрыском топлива работают по прежнему. При движении рабочей точки из точки В в точку 3 эффективная мощность дизеля, мощность дизель-генератора 15 и выходной сигнал датчика 16 мощности получают отрицательные приращения, Допустим, что зоны нечувствительности дифференцирующей цепочки 17 и однополупериодного выпрямителя 18 таковы, что указанное отрицательное приращение сигнала вызывает появление на счетном входе триггера 19 единичного импульса. Последний переходит в другое состояние, в данном случае единичное, что в конечном счете вызывает уменьшение фактического угла опережения впрыска топлива и смещение., рабочей точки дизеля в другом направлении. Если по окончании шага движения рабочей точки в этом направлении эффективная мощность дизеля получила отрицательное приращение, вызывающее появление единичного импульса на выходе однополупериодного выпрямителя 18, триггер 19 снова меняет свое состояние и движение рабочей точки дизеля происходит в новом направлении и т.д., т.е. устройство управления впрыском топлива в дизель-генератор обеспечивает такие шаговые изменения угла опережения впрыска, при которых происходят колебания рабочей точки дизеля относительно оптимального угла опережения, соответствующего максимальной (при заданной продолжительности впрыска) эффективной мощности дизеля. Если в исходном состоянии рабочая точка дизеля занимает положени1е,е , 5 а триггер 19 находится в единичном состоянии, то работа устройства отличается от изложенного только тем, что рабочая точка не совершает перемещения из точки е в точку ; и обратно, а из точки в перемещается в точку 3 .

Из рассмотренных случаев следует, что независимо от исходного значения угла опережения впрыска топлива

5 устройство управления впрыском

топлива в дизель-генератор осуществляет шаговое изменение угла опережения впрыска, отыскивая его оптимальное значение, при котором эффективная мощность дизеля максимальна при заданном значении продолжительности впрыска. Причем угол опережения впрыска непрерывно колеблется относительно оптимального значения, вызывая соответствующие отклонения эффективной мощности дизеля относительно ее максимальной величины.

После перехода дизель-генератора 15 на другой скоростной установившийся режим работа устройства управления впрыском топлива происходит аналогично изложенному. Например, в случае перехода на более низкий скоростной режим, при котором зависи, MOCTbN(.6) показана в виде кривой (фиг. опережения впрыска шагами приближается к оптимальному, значению, соответствующему точке Еj относительно которого совершаются

колебания рабочей точки дизеля.

Формула изобретения

Устройство управления впрыском топлива в дизель-генератор, содержащее датчик угловой скорости с первой и второй катушками, первый и второй формирователи, первый и второй триггеры, реверсивный счетчик, первую схему И , высокочастотный генератор, сумматор и схему выхода, выполненную в виде одновибратора, усилителя и электромагнитного клапана, включенных последовательно на выходе первой схемы И,. входы которой связаны с прямыми выходами двоичных ячеек реверсивного счетчика, шины сложения и вычитания которого связаны соответственно с прямым и инверсным выходами первого триггера, вход установки в нулевое состояние которого связан через второй формирователь со второй катушкой, а вход установки в единичное состояние через лервый формирователь - с первой катушкой, причем инверсный выход первого, форм рователя связан с шиной сброса реверсивного счетчика, а выходвысокочастотного генератора подключен ко входу реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, о целью повышения экономичности, устройство дополнительно содержит емкостной интегратор с конденсатором, первый и второй ключи, вторую и третью схемы И, низкочастотны генератор импульсов, источник опорного напряжения, датчик мощности, дифференцирующую цепочку и однополу периодный выпрямитель, причем первый, формирователь выполнен управляе мым, датчик мощности, дифференцирующая цепочка и выпрямитель включены последовательно на счетном входе второго триггера, прямой и инверсный выходы которого связаны с первыми входами второй и третьей схем И соответственно, вторые входы которых подключены к низкочастотному генератору импульсов, а выходы - ко входам ключей, так что первый выход первого и второй выход второго ключа соединены с первым и вторым входами сумматора, подключенного к управляемому формирователю, второй выход первого ключа связан с первым зажимом конденсатора емкостного интегратора, второй зажим которого соединен с первым входом сумматора, первый выход второго ключа связан со входом емкостного интегратора, а источник опорного напряжения связан со вторым входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 28327884/25-06, кл. F 02 D . 5/02, 1979.

I

Гп

фиг.1

Sl5

3

-V