Устройство для автоматической защиты двигателей внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК4 Е 02 В 77/О О ДЛДВИНИЯобес Я АВТОМ ГАТЕЛЕЙ ИЧЕ- НУТпечив при омент И 7 вк 2 дл ервой ежное венин р бо ет над озникно начала ючена авар группымежду ийного и схеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБР Н А ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединение по тракторостроению (Я, Сибирское отделение Научно-производственного объединения НАТИ по автоматизации машинно- тракторных агрегатов (81.) и Завод электронной нестандартной аппаратуры (ЗЕНА) (В 1)(54) УСТРОЙСТВ СКО 11 ЗАЩИТЫ РЕННЕГО СГОРА (57) Изобретение отключение двигателя аварийных ситуаций в м ты двигателя. Схема ИЛ пороговыми датчиками отключения двигателя п ЯО 147792 мой 9 пусковой блокировки. Схма 1(Л 11 8 Включена между пороговым ц датчиками 1 для предупредительной зву новой сигнализации второй группь и схемой 12 защиты от дребезга датчиков 4. Схема 13 сброса своими входами соединена соответственно с выключателем 1 О защиты и выходом схемы 23 защить 1 усилителя мощности от короткого замыкания, а выходом - с одним из входов схемы 14 задержки. Вход схемы 23 соединен с выходом усилителя 19 мощности, к которому также подключен сцгцалцзатор 21 состояния выхода усилителя мощности. Логический элемецт ИСК.1 ЮЧАЮ 1 ЦЕЕ ИЛИ 20 своим псрвым входом соедццсц первым входом схемы 15 олокцрсцп,ц заде 1 жки и выходом схемызащиты о дцеб.:га датчиков 2, а вторым входом - -выходом схемы ИЛИ 17. Второй инверсный вход схемы 15 подключен к выхо; схемы ИЛ 1 7 Выход схемы5 соединен с одним цз входов схемы ИЛИ 17, а выход элемсц 1 а 1 СКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 сосдцнец с вгорым цхо. дом схемы ИЛИ 22. Герключатель 16 выхода схемы 6 измерения частоты врагипня соединен с одним из входов хомы ИЛ 11 17 и минусовой шиной. Выкл 1 о атель 8 исполнительного механизма включен между минусовой шиной и одним цз входов схемы 11 ЛИ1477922 17. Сигнализатор 21 позволяет совместно с выключателем 18 легко и полностью контролировать состояние исполнительного механизма и его цепи. Введение в схему пусковой блокировки двух управляющих сигналовИзобретение относится к автоматическому управлению двигателями внутреннего сгорания, в частности. к устройствам для автоматической защиты двигателей внутреннего сгорания, преимущественно транспортных средств.Целью изобретения является надежное отключение двигателя при возникновении аварийных ситуаций в момент начала работы двигателя.На чертеже изображена структурная схема устройства для автоматической загциты двигателей внутреннего сгорания.Устройство содержит датчик 1 частоты вращения коленчатого вала двигателя (не показан), первую группу пороговых датчи ков 2 для аварийного отключения двигателя, плюсовую шину 3 бортовой сети транспортного средства (пе показано), вторую группу пороговых датчиков 4 для предупредительной звуковой сигнализации, переключатель 5, схему 6 измерения частоты вращения коленцатого вала двигателя, третью 7 и четвертую 8 схемы ИЛИ, схему 9 пусковой блокировки, выключатель 10 защиты, две схемы 11 и 2 загциты от дребезга датчиков 2 и 4, схемы сброса 13, задержки 14 и блокиров ки 15 задержки, переключатель 16, первую схему ИЛИ 17, включатель8 исполнительного механизма, первый усилитель 19 мощности, логицеский элемент ИСКЛЮЧА 10- ЩЕЕ ИЛИ 20, сигнализатор 21 состояния выхода усилителя, вторую схему ИЛИ 22, 30 схему 23 защиты от короткого замыкания, исполнительный механизм 24 остановки двигателя, второй усилитель 25 могцпости, схему 26 предупредительной сигнализации.Выходы датчиков 2 и 4 первой и второй групп соединены с соответствующими входа ми третьей схемы ИЛИ 7 и четвертой схемы ИЛИ 8. К выходу последней последовательно подключены схема 12 защиты от дребезга, вторая схема ИЛИ 22, усилитель 25 мощности и предупредительная сигнализация 26. Плюсовая шина 3 бортовой сети соединена с первым входом схемы 9 пусковой блокировки, к второму входу которой подключен выход третьей схемы ИЛИ 7, а к выходу последовательно подключены схема 11 защиты от дребезга контактов, схема 14 за держки, третий вход первой схемы ИЛИ 17,повышает надежность работы устройства защиты, исключая ложные срабатывания как в момент пуска, так и при остановке двигателя с полностью заряженным аккумулятором. 1 ил. 2усилитель 19 мощности и исполнительный механизм 24, Выход усилителя 19 мощности соединен с сигнализатором 21 состояния выхода усилителя 19 и со входом схемы 23 защиты от короткого замыкания, выход которой соединен с вторым входом схемы 13 сброса, к первому входу которой подключен выключательО, а к выходу - второй вход 14 задержки. Выход схемы 11 защиты от дребезга контактов соединен с первым входом схемы 15 блокировки задержки и первым входом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, второй вход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ7, а выход - со вторым входом схемы ИЛИ 22. Второй вход схемы 15 блокировки задержки соединен с выходом третьей схемы ИЛИ 7, а выход со вторым входом первой схемы ИЛИ 17, к первому входу которой подключен включатель 18 исполнительного механизма 24, а к четвертому входу через переключатель 6 первый выход схемы 6 измерения частоты вращения коленчатого вала, второй выход которой соединен с третьим входом схемы 9 пусковой блокировки. Вход схемы 6 измерения частоты вращения соединен через переключатель 5 с плюсовой шиной 3 питания, а также через этот же переключатель может быть подключен к датику 1 частоты вращения. Устройство работает следующим образом.Перед пуском двигателя на выходе датчиков 2 первой группы парамгтров имеется сигнал, так как значения контролируемых параметров совпадают с их значениями в аварийных ситуациях. Но дальше третьей схемы ИЛ 1 Л 7 этот сигнал не проходит, так как этому прспятствует схема 9 пусковой блокировки, а инверсный вход схемы 15 блокировки задержки является управляющим входом, Схсма 5 содержит элемент памяти с начальной установкой по. включению питания и схему совпадения.В процессе пуска контролируемые параметры приходят в норму, и аварийный сигнал на выходе третьей схемы ИЛИ 7 исчезает, тем самым отключая схему 15. Это отключение запоминается теперь до выключения питания устройства зашить, после остановки двигателя.51 О После того как двигатель наберет минимально устойчивые обороть, напряжение на плюсовой шине 3 бортовой сети становится больше порога срабатывания схемы 9 пусковой блокировки, а на третий вход ее поступает разрешающий сигнал с выхода схемы 6 измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя. Отсутствие этого сигнала на неработающем двигателе позволяет исключить ложные срабатывания защиты, если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем независимо от режима работы двигателя больше порога срабатывания схемы 9 пусковой блокировки. Если при работе двигателя срабатывают датчики 2, то сигнал через третью схему ИЛИ 7, схему 9 пусковой блокировки поступает на схему 1 зашиты от дребезга датчиков 2. Сигнал на выходе схемы 1 появляется в том случае, если продолжительность сигнала на входе не меньше Определенного времени. Это время выбирается таким, чтобы устранить ненужные срабатывания защиты при эксплуатационных флуктуациях контролируемых параметров (например, при их колебаниях от изменения нагрузки, параметров движения) и составляет обычно 1 - 2 с. Сигнал с выхода схемы 11 зашиты от дребезга датчиков через логический элемент ИСКЛЮЧАЮП 1 ЕЕ ИЛИ 20, вторую схему ИЛИ 22, усилитель 25 мощности включает схему 26 цредупредцтельной сигцализации ц одновременно поступает на схему 14 задержки. По истечении времени задержки в 20 - 30 с, за которое оператор может принять необходимые меры транспортной безопасности, сигнал с выхода схемы 14 задержки через первую схему ИЛИ 17, первый усилитель 19 мощности включает исполнительный механизм 24, и двигатель начинает останавливаться. После окончания задержки схема 26 предупредительной сигнализации откл:Очается, так как сигнал с выхода первой схемы ИЛИ 17 поступает на второй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮ 1 ЦЕЕ ИЛИ 20, на первом входе которого имеется сигнал с выхода схемы 1 защиты от дребезга датч и ко в 2.Если з цепи исполнительного механизма 24 имеется короткое замыкание, то после появления управляющего сигнала на входе усилителя 19 мощности выход его перегружается, при этом схема 23 защиты от короткого замыкания вырабатывает сигнал, который подается на схсму 13 сброса, а последняя приводит схему 14 задержки в исходное состояние. При этом усилитель 19 мощности включается и вновь начинает работать схема 26 предупредительной сигнализации, так как сигнал со второго входа логического элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 20 пропадает и появляется там вновь только после истечения времени задержки. Так продолжается до тех пор, пока не исчезает аварий 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нгя ситуация или короткое замыкание в цепи исполнительного механизма 24.Есл;1 в процессе пуска контролируемые параметры це достигают необходимых раоочих значений и аварийный сигнал на выходе третьей схемы ИЛИ 7 присутствуст постоянно, схема 15 блокировки задержки не отключается, После того, как срабатывает схема 9 пусковой блокировки, через 1 - 2 с аварийный сигнал появляется на выходе первой схемы 11 зашиты от дребезга датчиков 2 и через схему 15 блокировки задержки, минуя схему 14 задержки, включает исполнительньй механизм 24 через первую схему ИЛИ 17 и усилитель 19. Сигнализатор 21 состояния выхода усилителя 19 мощности в двух случаях бывает включен и в двух случаях выключен. Включен, когда на выходе первого усилителя 19 мо.цности отсутствует управляющий сигнал цлц в цепи исполнительного механизма 24 Имется короткое замыкание. Выключен, ко,з 1 а выходе первого усилителя 19 моц,иост:. имеется управляющий сигнал цли прц обрыве исполнительного механизма 24, т. е. прц ипращости исполнительного механизма 24 ц его цепи сигцализатор 21;Остоянця выхода уплит- ля 21 могцноетц до, жц нахо;иться в Опр- деленном состояцц, зависянем От состояния контрОлцрусмых араме гров, и до,1 же менять это состояние в мемецт выдачи сигнала на исполнитель;ый механцз 2-;. В этст же момент Отключется тревожная цгиа,1 цзация 26, фикс:руя внцмац 11 Оператора а срабатывании исполните,ьного механизма 24. С помощью сцгналцзатора 2.,Оетояця выхода исполнительного механизма ц включателя 18 исполнительцецо механизма очень быстро проверяется исправность исполнительного механизма 24 ц его цепи. Перед пуском двигателя прц включении питания устройства за 1 циты сцгналцзатор 21 должен включаться. Если он выключен, то в цсци меется Обрыв. Прц замыкании вк,ючателя 18 сигнал цзатор должен выключаться. В противном случае в цепи иполнцтельного механизма появляется короткое замыкание. Выключатель 10 зашиты позволяет црц 1 еобходимости продлить задержку срабатывания исполнительного механизма, например, в сложной дорожно-транспортной ситуации.Схема 6 измерен и я частоты в р ацен ця коленчатого вала двигателя формирует управляющие сигналы на ее первом ц втором выходах, если измеренная велцчцна больше заданных порогов. Сигнал с первого выхода через переключатель 6, первую схему ИЛИ 17, первый усилитель 19 моццостц включает исполнительный механизм 24, защищая двигатель от превышения частоты вращения коленчатого вала. Сигнал со второго выхода схемы 6 управляет работой схемы 9 блокировки. На вход схемы 6 измерения частоты; ащения коленчатого вала двигателя податся сигналы или от специального датчика 1, ли от плюсовой шины 3 бортовой сети. В оследнем случае для измерения использует;я частота пульсаций выпрямленного напря.кения генератора, которая однозначно свя- ;гна с частотой вращения коленчатого вала гвцгателя. Переключение входа схемы 6 производится с помощью переключателя 5. цформация от плюсовой шины 3 бортовой ети берется в том случае, если в конструкции двигателя отсутствует датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя или при выходе этого датчика из строя. Погрешность измерения частоты вращения для схемы пусковой блокировки может быть равной 10 - 15 О 4, а для защиты двигателя от превышения допустимой частоты вращения коленчатого вала не более ЗО 4. Поэтому если в бортовой сети имеется мощный источник помех, увеличивающий погрешность измерения частоты вращения, с помощью переключателя 16 канал защиты по этому параметру можно отключить. В этом случае даже при выходе из строя датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя последний будет загцищен по наиболее важным параметрам, таким как давление масла в системах смазки различных узлов. При срабатывании датчиков 4 второй группы сигнал через схему ИЛИ 8 поступает и вторую схему 12 зашиты от дребезга дп пгков, а затем через вторую схему ИЛИ 22 ц второй усилитель 25 мощности включает схем 26 предупредительной сигнализации, Спгп;глизгпшя 26 выключается, когда контролируемый параметр приходит в норму. Сх.ма 12 запгиты от дребезга датчиков р:;ботал аналогично описанной выше схеме 11. Тревожцац сигнализация 26 це включцезсц, если датчики 4 включаются на время ц цее 1 2 с. Для удобства ггользования тревожная сигнализация по второй группе парцметроц может отличаться от тревожной сигнализации по первой группе параметров например, характером звукового сигнала). Это позволяет надежнее производить диагностику неисправностей исполнительного механизма 24 останова двигателя. Если падение давления масла происходит на работаюгцем двигателе, то из-за остатков масла в магистрали задержка остановки двигателя в 20 - 30 с не приводит к аварии, а только повышает безоггасность движения. Если необходимое давление масла не создается при пуске двигателя, то за 20 - 30 с работы в таком режиме двигатель может заклинить изза сухого трения. Поэтому введение схемы 15 блокировки задержки повышает на.ь жность защиты двигателя в начальные моменты после пуска.Введение схемы 23 защиты выходных каскадов от короткого замыкания совместно со схемой 3 сброса и логического элементаВведение в схему пусковой б;скировки двух управляющих сигналов (по напряжению бортовой сети и частоте вращения коленчатого вала двигателя) повышает надежность работы устройства загциты, исключая ложные срабатывания как в момент пуска из-за значительных помех от работы стартера по цепи измерения частоты вращения, так и при остановке двигателя с полностью заряженным аккумулятором. 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения 5 10 15 20 25 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 позволяет в случае короткого замыкания в цепи исполнительного механизма 24 не только защитить усилитель 19 мощности от вывода из строя, но и сигнализировать о наличии короткого замыкания, так как предупредительная сигнализация не отключается, а повторяется до тех пор, пока не будет устранена или аварийная ситуация, или короткое замыкание.Сигнализатор состояния выхода усилителя мощности совместно с включателем исполнительного механизма позволяет легко и полностью контролировать состояние исполнительного механизма и его цепи. При работе устройства защиты отключение тревожной сигнализации в момент включения исполнительного механизма дополнительно фиксирует внимание оператора и делает эту проверку естественной. Все это в целом повышает надежность защиты двигателя. Устройство для автоматической зашиты двигателей внутреннего сгорания, преимущественно транспортных средств, содержащее первую группу пороговых датчиков для аварийного отключения двигателя и вторую группу пороговых датчиков для подачи предупредительной сигнализации, соответствующие им первую и вторую схемы защиты от дребезга, соединенные через первые и вторые схемы ИЛИ и усилители мощности соответственно с исполнительным механизмом останова двигателя и схемой тревожной сигнализации, включатель исполнительного механизма и схемы пусковой блокировки, измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя с датчиком и задержки, причем схема пусковой блокировки соединена своим выходом с входом первой схемы зашиты от дребезга, а входами - с плюсовой шиной бортовой сети транспортного средства, выходами датчиков первой группы и схемой измерения частоты вращения коленчатого вала, а схема задержки выполнена в цепи между первой схемой защиты от дребезга и первой схемой ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью надежного отключения двигателя при возникновении аварийных ситуаций в момент начала работы двигателя, оно дополнительно снабжено третьей и четвертой схемами ИЛИ, схемой сброса, схемой блокировки задержки, схемой защиты уси1477922 Составитель В. ЗабегалинРедактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор М. МаксимншннецЗаказ 2341/34 Тираж 483 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О лителя мощности от короткого замыкания, логическим элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, сигнализатором состояния выхода усилителя мощности, переключателями входа и выхода схемы измерения частоты вращения и выключателем защиты, причем третья схема ИЛИ включена между пороговыми датчиками первой группы и схемой пусковой блокировки, четвертая схема ИЛИ включена между пороговыми датчиками второй группы и второй схемой защиты от дребезга, схема сброса своими входами соединена соответственно с выключателем защиты и выходом схемы зашиты усилителя мощности от короткого замыкания, а выходом - с одним из входов схемы задержки, вход схемы зашиты усилителя мощности от короткого замыкания соединен с выходом первого усилителя мощности, к которому также подключен сигнализатор состояния выхода усилителя мощности, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим первым входом соединен с первым входом схемы блокировки задержки и выходом первой схемы защиты от дребезга, а вторым входом - с выходом первой схемы ИЛИ, второй инверсный вход схемы блокировки задержки подключен к выходу третьей схемы ИЛИ, выход схемы блокировки задержки соединен с одним из входов первой схемы ИЛИ, а выход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ, кроме того, переключатель входа схемы измерения частоты вращения соединен с датчиком частоты вращения и плюсовой шиной, переключатель выхода схемы измерения частоты вращения соединен с одним из входов первой схемы ИЛИ и минусовой шиной и выключатель исполнительного механизма включен между минусовой шиной и одним из входов первой схемы ИЛИ.