Устройство для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский автомобильно-дорожныйинститут им. 60-летня Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССРХ 1110920, кл. Р 02 1 4 1/02, 1983. 2(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЦЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к двнгателестроенню и позволяет повысить точность регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, Для обеспечения точного позиционирсвания органа управления регулятора подачи топлива датчик 1 частоты вращения соединен с входом блока сравнения, содержащего последовательно включенные триггер Имитта 2,счет3 150616 ный Р-триггер 3 и одновибратор 4, а также элементы 2 И 5 и 6, осуществляющие выделение импульсов рассогласования входы которых соединены с со 15 ответствующими выходами одновибратора 4, Р-триггера 3 и элемента 2 И 8, вход которого соединен с входом нелинейного преобразователя. Нелинейный преобразователь содержит последовательно соединенные интегрирующее звено 9, потенциал на выходе которого пропорционален длительности импульсов, поступающих с выхода элемента 2 И 8, дифференцирующее звено 10, параллельно включенный последнему резистор 11 и генератор 12 тактовых импульсов,.частота импульсов которого зависит от потенциала на его 0 4входе. Выход генератора 12 соединенс входом блока управления, содержащего КЯ-триггер 7, состояние которогоопределяет напряжение регулированиячастоты вращения, счетные Р-триггеры13 и 14, работающие как двоичныйсчетный регистр, элементы 2 И 23, 24,25 и 26, выходы которых по каналам27, 28, 29 и 30 усилителя мощностисоединены с обмотками электромагнитов 3 1, 32, 33 и 34 статора 35шагового электродвигателя, осуществляющих непосредственное управлениеэтими обмотками. Ротор 36 шаговогоэлектродвигателя через редуктор 37кинематически связан с органом управления регулятора подачи топлива.2 э.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к двигателестроению, а именно к автоматическо-.25 му регулированию двигателей внутреннего сгорания.Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сго рания.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - схема исполнительного механизма. 35Устройство для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания содержит датчик 1 частоты вращения, триггер Шмитта 2, счетный Р-триггер 3, одновибратор 4, элемен ты 2 И 5 и 6, КЯ-триггер 7, элементы 2 И 8, интегрирующее звено 9, дифференцирующее звено 10,резистор 11, генератор 12 тактовых импульсов, счетные Р-триггеры 13 и 14, эле менты ЗИ 15-22, элементы 2 И 23-26.Датчик 1 частоты вращения соединен с входом триггера Ямитта 2, выход которого соединен с входом Р- триггера 3, прямой выход которого соединен с входом одновибратора 4 и первым входом элемента 2 И 5, инверсный выход счетного Р-триггера 3 соединен с первым входом элемента 2 И 6,Прямой выход одновибратора 4 соединен с вторым входом элемента 2 И 5. Выход элемента 2 И 5 соединен с первым установочным входом КЯ-триггера 7 и с первым входом элемента 2 И 8,а выход элемента 2 И 6 соединен с вторым установочным входом КЯ-триггера7 и с вторым входом элемента 2 И 8.Выход элемента 2 И 8 соединен с входоминтегрирующего звена 9, выход которого через дифференцирующее звено 1 О ирезистор 11 соединен с частотозадаю-,щим входом генератора 12 тактовых импульсов. Выход генератора 12 тактовыхимпульсов соединен с входом счетногоР-триггера 13, один из выходов которого соединен с входом счетного Ртриггера 14. Прямой выход счетногоР-триггера 13 соединен с первыми входами элементов ЗИ 15-18, а инверсный выход счетного Р-триггера 13 соединен с первыми входами элементов ЗИ19-22. Прямой выход счетного Р-триггера 14 соединен с вторыми входамиэлементов ЗИ 15, 18, 19 и 22. Прямойвыход КЯ-триггера 7 соединен с перными входами элементов ЗИ, 15, 16, 19и 20, а инверсный выход КЯ-триггера7 - с первыми входами элементов ЗИ17, 19, 21 и 22. Инверсный выходсчетного Р-триггера 14 соединен свторыми входами элементов ЗИ 16, 17,20 и 21. Выходы элементов ЗИ 15,16, 19 и 20 соединены соответственно с первыми входами элементов2 И 23, 24, 25 и 26. Выходы элементов 2 И 23-26 соединены соответственно с входами каналов 27-30 уси -лителя мощности, выходы которых соединены соответствующими обмоткамиэлектромагнитов 31-34 статора 3535 причем длительность этих импульсовравна разности длительностей выходных пряиоуголъньи импульсов одновибратора 4 и счетного О"триггера 3.Если частота вращения двигателя внут 5 1506 шагового электродвигателя. Ротор 36 шагового электродвигателя через редуКтор 37 кинематически связан с органои управления регулятора подачи топлива двигателя внутреннего сгорания.Ротор 36 электродвигателя представляет собой зубчатое колесо, выполненное иэ малоуглеродистой стали, причем зубцы ротора конструктивно расположены против электромагнитов статора 35, и каждый последующий электромагнит смещен по направлению вращения ротора на 1/4 шага зубцов статора 35.Устройство работает следующим образом.Датчик 1 частоты, вырабатывая пе" реиенное напряжение с частотой, пропорциональной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания, запускает триггер Шмитта 2, выходной импульс которого запускает своим передним фронтом счетный О-триггер 3. Прямой выходной импульс счетного О- триггера 3 запускает своим передним фронтом одновибратор 4. Счетный О- триггер 3 и одновибратор 4 вырабатывают одновременно прямоугольные импульсы, поступающие на входы элементов 2 И 5 и 6. Одновибратор 4 вырабатывает прямоугольные импульсы с длительностью, равной длительности периода сигнала датчика 1 частоты вращения при номинальной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания. Длительность входных прямоугольных импульсов счетного О-триггера 3 равняется длительности периода сигнала датчика 1 частоты вра" щения при реальной частоте вращения двигателя внутреннего сгорания. Если частота вращения двигателя внутреннего сгорания равна номинальной, на выходах элементов 2 И 5 и 6, выполняющих функции узла логического сравнения длительностей входных импульсов, отсутствуют импульсы рассогласования.Если частота вращения двигателя внутреннего сгорания больше номинальной, импульсы рассогласования появляются на выходе элемента 2 И 6,160 6реннего сгорания меньше номинальной, импульсы рассогласования появляются на выходе элемента 2 И 5, причем длительность этих импульсов равна разности длительностей выходных прямоугольных импульсов счетного О-триг" гера 3 и одновибратора 4.Затеи импульсы рассогласования поступают на один иэ установленных входов КЯ-триггера 7 и один из входов элемента 2 И 8. КЯ-триггер устанавливается в одно иэ положений, выдавая на одном из своих выходов разрешающий потенциал, поступающий на первые входы элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 (или 17, 18, 21 и 22). Одновременно серия импульсов с выхода элемента 2 И 8 поступает на вход интегрирующего звена 9, и на выходе этого звена появляется потенциал, величина которого пропорциональна относительной величине отклонения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания от номинальной. С выхода интегрирующего звена 9 потенциал поступает через дифференцирующее звено 10 и резистор 11 на частотоэадающий вход генератора 12 тактовых импульсов. При минимальном значении потенциала на этом входе частота генератора 12 тактовых импульсов иинимальна, при максимальном значении потенциала на этом входе частота максимальна в выбранном диапазоне рабочих частот. Выходные импульсы генератора 12 тактовых импульсов запускают счетный О-триггер 14. Счетные О-триггеры 13 и 14 составляют двоичный регистр, выдающий на своих выходах че- тцрехтактнуЮ комбинацию управляюарах потенциалов, поступающих на элементы ЗИ 15-22.Эти элементы представляют собой два двоичных дешифратора: первый состоит иэ элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 и служит для прямого цикла коммутации элементов 2 И 23-26, второй состоит из элементов ЗИ 17, 18, 21 и 22 и работает в режиме обратного цикла коммутации элеиентов 2 И 23-26. Если выработался сигнал рассогласования на одном иэ элементов 2 И 5 (или 2 И 6)ВЗ-триггер 7 устанавливается в одно из положений и разрешает работать только одному из дешифраторов (прямому или обратному).При этом частота переключения счетных О-триггеров 13 и 14 пропор 150616040 45 50 55 циональна относительной величине отклонения реальной частоты вращения двигателя внутреннего сгорания от номинальной, а также скорости этого отклонения, проанализированной дифференциальным звеном 10. Дешифрованные импульсы коммутации с выходов элементов ЗИ 15, 16, 19 и 20 (или 17, 18, 21 и 22) через элементу 2 И 23-26 поочередно управляют каналами 27-30 усилителя мощности, которые в свою очередь, обеспечивают поочередное подключение к источнику питания обмоток электромагнитов 31- 34 статора 35 шагового электродвигателя, При прохождении тока через обмотку одного из электромагнитов (например, 31) зубцы ротора 36 устанавливаются точно против полюса электромагнита 31, при очередном такте коммутации электромагнит 31 отключается, а вместо него включается электромагнит 32 (или 34 при обратной коммутации) и зубцы ротора 36 перемещаются на 1/4 своего шага в сторону полюсов электромагнита 32 (или 34) .Ось ротора 36, кинематически связанная через редуктор 37 с органом управления регулятора подачи топлива, при своем вращении изменяет подачу топлива до тех пор, пока частота вращения двигателя внутреннего сгорания не станет равной номинальной.Использование предлагаемого устройства позволяет повысить экономичность двигателя внутреннего сгорания и увеличить его моторесурс за счет повышения точности регулирования частоты вращения двигателя. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащее соединенные последовательно датчик частоты вращения, блок сравнения, блок управления с усилителем мощности, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, и нелинейный преобразователь, выход которого связан с дополнительным входом блока управления, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения точности регулирования частоты вращения, блок сравнения снабжен допол 5 1 О 15 20 25 30 35 нительным выходом, связанным с входом нелинейного преобразователя, аблок управления выполнен в виде КБтриггера, четырех элементов 2 И, двухсчетных Э-триггеров и восьми элементов ЗИ, причем выход первого счетного Э-триггера связан с входом второго счетного Р-триггера, прямой выходпервого счетного Р-триггера соединенс первыми входами первого, третьегошестого и восьмого элементов ЗИ, инверсный выход соединен с первыми входами второго, четвертого, пятого иседьмого элементов ЗИ, прямой выходвторого счетного Р-триггера связанс вторыми входами первого, второго,седьмого и восьмого элементов ЗИ,инверсный выход связан с вторыми входами третьего, четвертого, пятого ишестого элементов ЗИ, третьи входыпервого, второго, третьего и четвертого элементов ЗИ сведены с прямымвыходом КБ-триггера, а третьи входыпятого, шестого, седьмого и восьмогоэлементов ЗИ соединены с инверснымвыходом КЯ-триггера, выходы первого,второго, третьего и четвертого элементов ЗИ связаны соответственно спервыми входами первого, второго,третьего и четвертого элементов 2 И,а выходы пятого, шестого, седьмогои восьмого элементов ЗИ связанысоответственно с вторыми входамипервого, второго, третьего и четвертого элементов 2 И. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок сравнения выполнен в виде триггера Шмитта, счетного 0-триггера, одновибратора и трех элементов 2 И, причем вход триггера Шмитта связан с датчиком частоты вращения, а выход соединен с входом счетного Р-триггера, прямой выход которого подключен к входу одновибратора и первому входу первого элемента 2 И, а инверсный выход - к первому входу второго элемента 2 И, прямой выход одновибратора связан с вторым входом второго элемента 2 И, а инверсный выход - с вторым входом первого элемента 2 И, инверсный выход которого соединен с первым входом третьего элемента 2 И, инверсный выход второго элемента 2 И соединен с вторым входом третьего элемента 2 И, а инверсные выходы первого и второго элементов 2 И подключе10 1506160 Составитель Б.ГусевРедактор А.Шандор Техред М.Ходанич Корректор М.Васильева Заказ 5406/36 Тираж 482 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская каб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент". г,Ужгород, ул. Гагарина,101 ны также к инверсным установочным входам КЯ-триггера.3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что нелинейный преобразователь выполнен в виде интегрирующего и дифференцирующих звеньев резистора и генератора тактовых импульсов, причем инверсный выход третьего элемента 2 И блока сравнения связан с входом интегрирукщего звена, выход которого черездифференцирующее звено соединен с 5частотозадающим входом генератора,выход которого связан с входом первого счетного Р-триггера блока управления, а резистор включен параллельно дифференцирующему звену.