Датчик загрузки двигателя

(5) 5 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(54) ДАТЧИК ЗАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЯ(57) Использование: относится к технике измерения параметров двигателя, аварийнопредупредительной сигнализации и защитыдвигателя внутреннего сгорания. Сущность Предлагаемый датчик загрузки двигателя относится к технике измерения параметров, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты двигателя внутреннего сгорания, например дизеля.Изобретение может быть использовано в силовых дизельных установках (в частности, судовых), вспомогател ьных дизель н ых установках, а также в других энергетических установках, в которых двигатели нагружены нагружающим устройством (например, гребным винтом регулируемого шага), изменение нагрузки двигателя с помощью которого осуществляется системой управления нагружающим устройством (например, системой управления ВРШ).При этом в подобных установках возможно снижение ресурса двигателя как изза возникновения перегрузки двигателя по причине изменения внешних условий окружающей среды (температуры, давления воздуха, встречного ветра и т.п.), так и по причине ошибочных действий оператора,изобретения: датчик загрузки двигателя по а.с, СССР М 1649316 содержит: двигател (1) с датчиком частоты вращения (2), датчи (3) крутящего момента, датчик(4) температу ры выхлопных газов, программный задатчи (5) сигнала загрузки величины крутящего мо мента, программный задатчик (6) загрузки величины температуры выхлопных газов преобразователь (7), 2 блока сравнения сигналов (8, 9), элемент ИЛИ (10), блок уп равления (11), потребитель (12) механиче ской энергии двигателя. 1 ил,который, управляя нагружающим двигатель устройством (например, для поддержания необходимой скорости, нагрузки и т.п.), перегружает двигатель в различных режимах его эксплуатации,Изобретение может быть реализовано в установках с дизелями, оборудованными датчиком частоты вращения (тахометром), (,Ь датчиком крутящего момента (гидравличе- (Л ским динамометром), датчиком загрузки с, двигателя по авт, св, М 1649316,К таким двигателям относятся, например, дизели марок М 503 Б, М 503 М, М 513, ДРАи др,Предлагаемое изобретение является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт, св, СССР М 1649416.Известный датчик загрузки двигателя содержитдвигатель сдатчиком частоты вращения и датчиком крутящего момента, преобразователь генерирования сигнала по крутящему моменту, связанный входом с выходом датчика крутящего момента, а вы40 45 50 55 ходом - с первым входом блока сравнения, второй вход которого связан с выходом датчика частоты вращения, датчик температуры выхлопных газов, блок сравнения сигналов по крутящему моменту, блок сравнения сигналов по температуре выхлопных газов, программный задатчик сигналов по температуре выхлопных газов и элемент ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу блока сравнения сигналов по крутящему моменту, а второй - к выходу блока сравнения сигналов по температуре выхлопных газов, при этом вход датчика температуры выхлопных газов связан с двигателем, а выход - с первым входом блока сравнения по температуре выхлопных газов, второй вход которого связан с выходом программного задатчика сигналов по температуре выхлопных газов, подключенного входом к выходу датчика частоты вращения.Недостатком известного датчика загрузки двигателя является то, что он при наличии (при возникновении) перегрузки двигателя генерирует на выходе единичный сигнал, только сигнализирующий оператору о наличии перегрузки, не снимая при этом эту перегрузку двигателя автоматически (т.е, без участия оператора) за достаточно малый промежуток времени, Работа же любого двигателя с перегрузкой за весь период его эксплуатации (за весь его ресурс) строго ограничена по времени, причем весьма малыми (по сравнению с ресурсом) величинами.Целью дополнительного изобретения является повышение надежности и долговечности двигателя путем автоматического снятия его перегрузки,Поставленная цель достигается тем, что в датчик загрузки двигателя по авт. св,СССР 34 1649316 введены потребитель механической энергии двигателя, блок управления и блок задания командного сигнала величины нагрузки крутящего момента, подключенный к первому входу блока управления, второй вход которого связан. с выходом элемента ИЛИ, а выход - со входом потребителя механической энергии двигателя.На чертеже изображена схема датчика загрузки двигателя.Двигатель 1 имеет датчик 2 частоты вращения, датчик 3 крутящего момента, датчик 4 температуры выхлопных газов (ТВ Г).Выход датчика 2 соединен с входом программного задатчика 5 сигнала Р, величина которого соответствует заданной программой загрузки величине крутящего момента, и с входом программного задатчика 6 сигнала Т 1 ТВГ, величина которого со 5 10 15 20 25 30 35 ответствует заданной программой загрузкивеличине ТВГ,Выход датчика 3 соединен с входом преобразователя 7 для генерирования сигналаР 2 по крутящему моменту и подачи его кблоку 8 сравнения сигналов.Блок 8 сравнения выходных сигналовпрограммного задатчика 5 (Р) и преобразователя 7 (Рг) генерирует на выходе единичный сигнал Р при превышениивеличины сигнала Рг над величиной сигнала Р 1.Выход программного задатчика 6, вырабатывающего выходной сигнал Т 1, соединен с одним из двух входов блока 9сравнения выходных сигналов программного задатчика 6 (Т 1) ТВГ и датчика 4 (Т 2)ТВГ. Второй вход блока 9 соединен с выходом датчика 4.Блок 9 генерирует на выходе единичныйсигнал Т при превышении сигнала Т надвеличиной сигнала Т 1,Выход блока 8 соединен с одним из двухвходов элемента 10 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока 9.Элемент 10 генерирует на выходе единичный сигнал П при наличии единичногосигнала хотя бы на одном из его входов (Рили Т).Выход элемента 10 подключен к одномуиз двух входов блока 11 управления системы управления потребителем 12 механической энергии двигателя.Другой вход блока 11 соединен с выходом блока 13 задания командного сигналавеличины нагрузки Рз - крутящего момента,развиваемого двигателем, величина которого задается оператором,Выход блока 11, на котором генерируется сигнал Р 4, равный по величине либо входному сигналу Рз, при отсутствии сигнала П(П = О) на втором его входе, либо равныйнулю при наличии единичного сигналаП (П = 1) на втором его входе, соединенс потребителем 12 механической энергиидвигателя, кинематически соединенным сдвигателем.Предлагаемый датчик загрузки работает следующим образом.Если точка, характеризующая режимработы двигателя в координатах "Крутящиймомент - частота вращения" или в координатах "Температура выхлопных газов - частота вращения" лежит ниже заданнойпрограммной зависимости загрузки - верхней ограничительной характеристики двигателя, то величины сигналов Р 1, Р 2, Т 1, Т 2связаны условиями:РР 1 и ТТ.20 в соответствующих координатах лежит выше заданной программной зависимости загрузки, то величины сйгналов Р 1, Р 2, Т 1, Т 2 25 30 ошибочными действиями оператора, увеличивающего наРфзку Йа двйгатель",изменяявеличину комЗйДЯогосигнала Рз (и Р 4) без 55 При этих условиях сигнал Р, вырабатываемый блоком 8, равен нулю, т.е, Р = О, и сигнал Т, вырабатываемый блоком 9, также равен нулю, т.е, Т = О, Соответственно и сигнал П также равен нулю, т.е, П = О. Это означает, что двигатель по сравнению с заданной программой загрузкой (по сравнению с его верхней ограничительной характеристикой) недогружен, механическая и тепловая напряженности двигателя находятся в пределах допустимых и перегрузки двигателя нет.В этом случае (когда П = О) командный сигнал Рз величины нагрузки, вырабатываемой блоком 13 задания этого сигнала, и поступающий на вход блока 11 управления, передается на выход блока 11, т,е. сигнал Р 4 по величине соответствует сигналу Рз (Р 4 = Рз). Сигнал Р 4, поступающий на вход потребителя 12 механической энергии двигателя, определяет соответствующую велйчину нагрузки двигателя.Если режимная точка работы двигателя связаны условиями: РгР и Т 2Т 1.В этих условиях блоки 8 и 9 вырабатывают на выходе соответственно сигналы Р = 1 и Т = 1. Тогда сигнал П, вырабатываемый элементом ИЛИ 10, также равен единице,т.е. П = 1, Это означает, что двигатель по сравнению с заданной программой величиной загрузки перегружен, а из этого следует,что механическая и тепловая напряженность двигателя выше допустимого,В случае когда Р 2Р и Р = 1, а Т 2Т 1 и Т = 0 или когда Р 2Р 1 и Р = О, а Т 2Т 1 и Т= 1, то сигнал П =1, Любой из этих случаев означает, что напряженность двигателя (механическая или тепловая) выше допустимой.Во всех этих случаях появление перегрузки двигателя может быть вызвано либо изменением внешних условий окружающей среды - температуры, давления воздуха, охлаждающей двигатель воды, смазочного масла, либо увеличением нагрузки из-за воздействия на потребитель механической энергии двигателя изменившихся внешних условий; ухудшения дорожного покрытия на колеса автомобиля, встречного ветра, волны, преодолеваемой ВРШ судна и т,п., при неизменной величине сигнала Р 4(и Рз), либо необходимого соответствующего изменения режима работы двигателя,5 10 При появлении перегрузки двигателя, а следовательно, при появлении единичного сигнала П, т,е. П = 1, подача сигнала Рз (независимо от его величины) в блоке 11 управления к выходу блока 11 прекращается, и сигнал Р 4 становится равным нулю, т,е. при П = 1 Р 4 = О. Это приводит к тому, что потребитель механической энергии двигателя снимает с двигателя нагрузку, соответствующую по величине предшествовавшему сигналу Р 4, и устанавливает нагрузку двигателя, равную нулю,Двигатель при этом разгружается до тех пор, пока его перегрузка не снимется, т.е. пока не наступят условия: РгР 1 и Р = О, Т 2 Т 1 и Т= О и П =О.Последнее вновь приводит к тому, что сигнал Р 4 становится равным по величине сигналу Рз, т.е. Р 4 = Рз и нагрузка двигателя восстанавливается,При этом если условия, вызвавшие перегрузку двигателя, сохраняются, процесс снятия перегрузки повторится,Естественно, что перегрузки двигателя не будет тогда, когда условия, вызвавшие перегрузку двигателя, анулируются, Если же этого не произойдет, оператор должен изменить (снизить) величину командного сигнала Рздо уровня, при котором перегрузка двигателя исчезнет,Применение предлагаемого устройства обеспечит эксплуатацию двигателей в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации, т.е. без перегрузки, что, в свою очередь, повышает надежность работы двигателей и их долговечность, При этом упрощается работа оператора, так как снятие перегрузки двигателя происходитавтоматически.Кроме того, обеспечение эксплуатации двигателей без их перегрузок ведет также к сокращению расхода топлива, Эффективность применения устройства складывается из зкономии затрат на эксплуатацию двигателей,Формула изобретения Датчик загрузки двигателя по авт, св, СССР М, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности двигателя путем автоматического снятия его перегрузки, в него введены потребитель механической энергии двигателя, блок управления и блок задания командного сигнала величийы нагрузки крутящего момента, подключений к первому входу блока управления, второй вход которого связан с выходомэлемента ИЛИ, а выход - со входом потребителя механической энергии двигателя., ул. Гагарина, 101 Составитель В.ПетровТехред М.Моргентал Заказ 3380 Тираж . ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписное тениям и открытиям при ГКНТ ССская наб., 4/5