Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая задающее устройство, связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена распределителем импульсов ЯО 1015094 А з(5 и Р 02 Р 5/02; 6 05 Р 3/62 и одновибратором, а задающее устройство выполнено в виде управляемого генератора импульсов и фильтра низких частот, причем вход фильтра низких частот связан с выходом генератора управляющих импульсов, а его выход - с запускающим входом управляемого генератора импульсов, выход которого связан со сбрасывающим входом генератора управляющих импульсов, запускающий вход последнего связан с вторым выходом датчика угловой частоты вращения, первый выход датчика связан со сбрасывающим входом управляемого .генератора импульсов и входом одновибратора, выход одновибратора связан с входом распределителя импульсов, вход которого связан с выходом генератора управляющих импульсов, а выход распределителя импульсов связан с входом блока управления клапанами, связанным с входом датчика угловой частоты вращения.Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.Известны системы автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания, содержащие задающее устройство, связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов.Известные системы обеспечивают с достаточ ной точностью регулирование угловой частоты вращения на номинальном ре-. жиме работы двигателя 1,Однако такие системы автоматического регулирования плохо работают при запуске двигателя, неприменимы для многоцилиндровых двигателей, когда надо обеспечить управление впрыском в соответствии с порядком работы цилиндров, а также неудовлетворительно работают в случае, когда угловая частота вращения вала двигателябольше, чем заданная угловая частота вращения. При этом изменяется порядок следования импульсных последовательностей, что приводит к появлению систематической ошибки регулирования.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащая задающее устройство, связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов, снабжена распределителем импульсов и одновибратором, а задающее устройство выполнено в виде управляемого генератора 5102030 35 импульсов и фильтра низких частот, причем вход фильтра низких частот связан с выходом генератора управляющих импульсов, а его выход - с запускающим входом управляемого генератора импульсов, выход 40 которого связан со сбрасывающим входом генератора управляющих импульсов, запускающий вход последнего связан с вторым выходом датчика угловой частоты вращения, первый выход датчика связан со сбрасывающим входом управляемого генератора им пульсов и входом одновибратора, выход одновибратора связан с входом распределителя импульсов, вход которого связан с выходом генератора управляющих импульсов, а выход распределителя импульсов связан с входом блока управления клапанами, 50 связанными с входом датчика угловой частоты вращения.На фиг. 1 приведена схема системы регулирования; на фиг, 2 - зависимость импульсов напряжений 0, (Зз, 1.1, 06,119 на выходах соответствующих элементов схемы от времени 1 при мы;, (график а) и ы=ь (график б),Система содержит задающее устройство 1, выполненное в виде управляемого генератора 2 импульсов и фильтра 3 низких частот, генератор 4 управляющих импульсов, распределитель, 5 импульсов, блок 6 управления клапанами, двигатель 7, датчик 8 угловой частоты вращения вала двигателя и одновибратор 9. Вход фильтра 3 низких частот задающего устройства связан с выходом генератора 4 управляющих импульсов, а выход - с запускающим входом управляемого генератора 2 импульсов задающего устройства 1, выход которого связан со сбрасывающим входом генератора 4 управляющих импульсов, а запускающий вход последнего - с вторым выходом датчика 8 угловой частоты вращения вала двигателя, первый выход которого связан со сбрасывающим входом управляемого генератора 2 импульсов задающего устройства 1 и с входом одновибратора 9, выход которого связан с входом распределителя 5 импульсов, вход которого, кроме того, связан с выходом генератора 4 управляющих импульсов, выход распределителя 5 импульсов связан с входом блока 6 управления клапанами двигателя 7, связанного с входом датчика 8 угловой частоты вращения вала двигателя.Система работает следующим образом.В процессе пуска и в случае, когда угловая частота вала двигателя значительно меньше номинальной, т, е.ыь(график а, (фиг. 2), включен первый выход датчика 8. Импульсы, следующие с этого выхода, запирают управляемый генератор 2 импульсов и запускают одновибратор 9. Так как управляемый генератор 2 закрыт и отсутствует напряжение на втором выходе датчика 8, то на выходе генератора 4 управляющих импульсов сигналы отсутствуют, а напряжение на выходе фильтра 3 низких частот равно нулю. При этом на вход распределителя 5 импульсов поступает напряжение с выхода одновибратора 9. Длительность управляющих импульсов с выхода одновибратора 9 выбирается таким образом, чтобы она соответствовала максимальному впрыску топлива в цикле. Распределитель 5 импульсов в соответствии с порядком работы цилйндров пропускает импульсы на вход блока 6 управления клапанами, время открытия которых равно длительности управляющих импульсов с выхода одновибратора 9 и соответствует максимальной подаче топлива в течение цикла.В случае, когда угловая частота вращения ьУ вала двигателя примерно равна номинальному значению м(находится в полосе захвата управляемого генератора 2 импульсов), происходит переключение выходов датчика 8, напряжение на первом выходе равно нулю, а с второго выхода следуют импульсы, частота которых равна(4) Ъ= о - 1 г 1 ь зчастоте вращения вала двигателя. При этом снимается запрет с управляемого генератора 2 импульсов и на запускающий вход ге нератора 4 управляющих импульсов . поступает импульсная последовательность, частота которой соответствует действительной частоте вращения вала двигателя. На сбрасывающий вход генератора 4 управляющих импульсов поступает импульсная последовательность с выхода управляемого генератора 2 импульсов. Частота следования импульсов с выхода генератора 2 ь/, выбирается заведомо больше номинальной частоты вращения вала двигателя Импульсная последовательность с выхода генератора 2 является для генератора 4 сбрасывающей. Длительность наличия напряжения на выходе генератора 4 определяется фазовым сдвигом между импульсными последователями и зависит от начальной разности частот ыр и ь . Напряжение с выхода генератора 4 через фильтр 3 низких частот поступает на вход управляемого генератора 2 импульсов, При этом происходит перестройка частоты следования импульсов с выхода этого генератора и ее автоматическая подстройка к значению гг= и, т. е. происходит так называемый захват частоты управляемого генератора импульсов. При этом частота сГг становится равной где ы, - частота следования импульсовуправляемого генератора 2 импульсов при отсутствии напряжения на его входе;Кг - коэффициент усиления генератора 2 импульсов;0 - управляющее напряжение навыходе фильтра 3 низких частот,Напряжение Б, поступающее на вход управляемого генератора 2 импульсов, равно где кз - коэффициент усиления фильтра 3 низких частот;14 ср . в средн значение напряжения на выходе генератора 4 управляющихимпульсов.После того, как произошел захват, управляемый генератор 2 импульсов начинает генерировать импульсы с частотой, равной действительной частоте вращения вала двигателя. Эти импульсы сдвинуты по фазе в сторону отставания на угол /3 по отношению к импульсам датчика 8 (график б, фиг, 2). Величина угласдвига фаз Я пропорциональна требуемой величине управляющего напряжения, необходимого для подстройки частоты управляемого генератора 2 импульсов. При поступлении на вход генератора 4 управляющих импульсов, сдвинутых на угольнапряжение на его выходе равно где к 4 - коэффициент усиления генерато.ра 4.Очевидно, что в соответствии с выражениями (1), (2) и (3) и равенством иг -- ма, угол отставания ф пропорционален скольжению действительной частоты вращения вала двигателя по отношению к фиксированной частоте ы, управляемого генератора 2 им- пульсов Таким образом величина угла сдвига 20 фаз ф, а значит и длительность управляющихимпульсов с выхода генератора 4 пропорциональна отклонению частоты вращения от заданного значения. Чем больше это отклонение, тем дольше будут открыты клапаны 25блока б и тем.больше топлива будет посту пать в течение цикла в двигатель. Распределитель импульсов, как и в первом случае,.когда ы С(ы, определяет порядок впрыска в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.При условии поддержания постоянствадавления в источнике топлива длительность впрыска определяет величину цикловой подачи топлива. Система автоматического регулирования правильно функционирует и при сбросах нагрузки, когда действительная частота вращения Истановится большей номинального значения сои. Это достигается благодаря тому, что ы выбрана заведомо большей возможных значений частоты вращения ыв, регистрируемой датчиком 8. При 40 М )а/ величина фазового сдвига ф будетменьше номинального значения ф, соответствующего частоте ыи . При этом длительность впрыска топлива и количество топлива, впрыскиваемого за цикл, будет меньше, чем при м, что позволит уменьшить 45 частоту вращения вала двигателя до номинального значения. Отдельные узлы, входящие в систему автоматического регулирования, могут быть легко реализованы на стандартных элементах, генератор управляющих импульсов может быть создан на базе триггера, а управляемый генератор импульсов на фазе релаксационного КС-генератора.Использование предлагаемой системыавтоматического регулирования частоты вра щения позволит повысить точность ее регулирования.1015094е авнтел ед И. В ж 550 рствен обрете о В. Ишенес яск ого коми ний и о Раушская жгород,4/5ая, 4 Редактор С. ПекарьЗаказ 3168/31ВНИИпо13035,филиал ПП Сос Тех Тир ПИ Госудделам и Москва, Ж П Патент Корректор АПодписноетета СССРткрытийнаб., д.ул. Проектн