Устройство для регулирования подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания

)з Г 02 О 23/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Производственное объединение "Заводим, Малышева" и Харьковский политехнический институт им. В,И,Ленина(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1268771, кл. Г 02 Р 23/02, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯПОДАЧИ ВОЗДУХА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Использование: подача дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания на переходнйх режимах работы, Сущность изобретения: при резком перемещении рычага управления топливоподачей электромагнитнцй переключатель 6 замыкает контакт 7 и подключает электромагнитный привод запорного органа 3 к источнику электропитания 5. Сжатый воздух через трубопровод поступает в турбокомп рессор 17 и двигатель 1. Компаратор 12 дает сигнал на отключение подачи дополнительного воздуха в момент достижения турбокомпрессором 17 установившегося значения частоты вращения. 1 ил,5 10 15 20 25 ЗО Изобретение относится к двигателестроенио и может быть использовано для регулирования воздухоснабжения ДВС,Известно устройство для регулирования, содержащее регулятор частоты вращения, рычаг которого подсоединен к органу дозирования подачи топлива, источник сжа.того воздуха, подключенный к цилиндрам двигателя при помощи магистрали, установленный в ней золотник с приводом от подпружиненного сердечника электромагнита с двумя зажимами, один иэ которых через подвижный и неподвйжный контакты с отрицательным полюсом источника питания, причем подвижный контакт связан с дополнительным плечом рычага через пружину и выпуклую головку, дополнительное плечо жестко связано с ограничителем ходаа выпуклая головка сопряжена с подвижным упором ограничителя перемещения органа дозировэния подачи топлива, ограничитель выполнен с приводом от датчика давления наддува, сообщенного с магистралью сжатого воздуха непосредственно и с росивером через обратный клапан, три диода, тиристор, два резистора, конденсатор и катушку индуктивности, катоды первого и второго диодов соединены с вторым зажимом электромагнита, аноды первого диода и тиристора соединены между собой и с положительным полюсом источника питания,.катод тиристора через катушку индуктивности связан с анодом второго диоца, первый обкладкой конденсатора и первым зажимом первого резистора; вторая обкладка подключена к Отрицательному зажиму источника питания, первый зажим второго резистора соединен с анодом третьего диода, катод которого подключен к управлаощему электроду тиристора;Недостатком данного устройства является низкое качество протекания переходных процессов, во-первых, из-за того, что начало подачи дополнительного воздуха осуществляется только после появления провалов оборотов коленвала двигателя, во-вторых, уровень расхода дополнительного воздуха не зависит от величины нагрузки.Известна также система регулирования подачи дополнительного воздуха, содержащая блок управления, связанный с фотоэлектрическим дымомером и датчиком частоты вращения вала дизеля. Вход усилителя связан с выходом блока управления, а выход - с приводом электропневматического клапана подачи дополнительного воздуха от источника сжатого воздуха через магистраль в цилиндры дизеля, Датчик мощности дизеля через дифцепочку, диод, одновибратор и схему ИЛИ связан с блоком управления. Второй вход схемы ИЛИ соединяет фотоэлектрический дымомер с блоом управления,Недостатком данной системы является низкое качество переходных процессов изза того, что начало подачи дополнительного воздуха происходит после срабатывания датчика мощности, (достаточно инерционной системы, но более быстрой, чем в предыдущем устройстве, где реагируют уже на провалы оборотов из-за наброса).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования подачи дополнительного воздуха в двигатель внутреннего сгорания, содержащеезапорный орган, установленный в трубопроводе подачи дополнительного воздуха, дистанционный электромагнитный переключатель с двумя входами и выходами, соединенными с обмоткой запорного органа с электромагнитным приводом, два. компаратора, каждый из которых сВОим Выходом соединен с Одним из ВходОВ дистанционного переключателя, датчик скорости рычага управления топливоподачей с преобразователем, выходь 1 которого соединены с входами первого компаратора, датчик частоты Вращения ротора турбокомпрессора с преобразователем, выход которого связан с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, и источник питания запорного органа.В известном устройстве подача дополнительного воздуха начинается с момента увеличения топливоподэчи рычагом управления и завершается в тот момент, когда частота вращения турбокомпрессора достигаеттребуемого уровня, Этому уровню соответствует порог срабатывания второго компаратора, который отключает подачу дополнительного воздуха в двигатель,Известное устройство обладает более высоким быстродействием, поскольку оно включает подачу дополнительного воздуха не в момент появления провала оборотов двигателя, а раньше - в момент увеличения топливоподачи рычагом управления,Однако из-за постоянства порога срабатывания второго компаратора отключение подачи дополнительного воздуха происходит при вполне Определенной частоте вращения турбокомпрессорэ Этот порог является оптимальным только для одного единственного значения приращения нагрузки, когда этот порог соответствует установившемуся (после приема нагрузки агрегатом) значению частоты вращения турбокомпрессора, Во Всех остальных случаяхэтот компаратор либо срабатывает при частоте вращения турбокомпрессора, меньшей установившегося для данной нагрузки значения (что приводит к недостаточному воздухоснабжению), либо не срабатывает при соответствующей частоте вращения турбокомпрессора и дополнительный воздух продолжает поступать в цилиндры и в установившемся режиме агрегата (что ведет к перерасходу воздуха), В обоих этих случаях индикаторный КПД дизеля уменьшается иэ-за несогласованности подачи воздуха и топлива, что в конечном счете приводит к ухудшению качества протекания переходных процессов.Цель изобретения - повышение качества протекания переходных процессов.Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее запорный орган, установленный в трубопроводе подачи дополнительного воздуха, дистанционный электромагнитный переключатель с двумя входами и выходами, соединенным с обмоткой запорного органа с электромагнитным приводом, первый и второй компараторы, каждый иэ которых своим выходом соединен с одним из входов дистанционного переключателя, датчик скорости рычага управления топливоподачей с преобразователем, выходы которого соединены с входами первого компаратора, датчик частоты вращения ротора турбокомпрессора с преобразователем, источник питания запорного органа, одна клемма которого подключена к первому выходу дистанционного электромагнитного переключателя, а вто-. рая - через обмотку запорного органа связана с другим выходом дистанционного электромагнитного переключателя, третий выход которого соединен со стробирующим входом второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, введеныдополнительный резистор и дифференцирующая цепочка, вход дифференцирующей цепочки зашунтирован дополнительным резистором и подключен параллельно выходным зажимам преобразователя датчика частоты вращения турбокомпрессора, один из выходных зажимов дифференцирующей цепочки соединен с первым входом второго компаратора, а другой подключен к общей шине.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства,Двигатель 1 имеет трубопровод 2 подачи дополнительного воздуха, который сообщает его с запорным органом 3, имеющим электромагнитный привод, и сообщает запорный орган 3 с источником 4 сжатого воздуха, Первый отвод обмотки электромагнитного привода запорного органа 3 через источник 5 питания связан спервым выходом дистанционного электромагнитного переключателя 6, а второй отвод5 обмотки запорного органа 3 подключен квторому выходу переключателя 6, Между.первым и вторым выходами в переключателе 6 включены замыкающие контакты 7,Первый вход дистанционного электромаг 10 нитного переключателя 6 соединен с выходом первогокомпаратора 8. Первый, второйи стробирующий входы первого компаратара 8 подключены к выходам датчика 9 скорости рычага управления топливоподачей с15 преобразователем, Кроме того, второй входпервого компаратора 8 подключен к общейшине, Дистанционный переключатель 6 содержит первую 10 и вторую 11 обмотки,первый отвод обмотки 10 соединен с пер 20 вым входом переключателя 6, первый отводобмотки 11 соединен с первым входом переключателя 6, Вторые отводы обмоток 10 и11 соединены с общим проводом схемы,Стробирующий вход второго компаратора25 12 соединен с третьим выходом переключателя 6 и через замыкающие контакты 13 ичетвертый выход переключателя 6 с общейшиной электропитания. Датчик частоты турбокомпрессора 14 с преобразователем сво 30 ими двумя выходами соединен с двумявходами дифференцирующей цепи 15, зашунтированными дополнительным резистором 16, Два выхода дифференцирующейцепи 15 соединены с первым и вторым вхо 35 дами второго компаратора 12, причем второй вход соединен с общей шинойэлектропитания схемы. Турбокомпрессор17 получает дополнительное воздухоснабжение по трубопроводу 2,40 Запорный орган 3 может быть выполненна базе электромагнитов типа ЭТ 52 Б,ЭТ 54 Б., Источник 5 питания представляетсобой стабилизированный источник постоянного напряжения (24 В или 110 В в зави 45 симости от модификации электромагнита взапорном органе) и может быть взят из числа выпускаемых промышленностью или реализован по типовой схеме. Резистор 16может быть типа МЛТ, УЛИ или др. и имеет50 сопротивление в несколько килоом. Дифференцирующая цепь 15 может быть выполнена в виде резистивно-емкостной цепочки(резистор типа МЛТ, .конденсатор типаМБМ, БМ) по типовой схеме известной из55 электротехники, Датчик 14 частоты турбокомпрессора с преобразователем можетбыть точно таким же, как в известном устройстве, т,е. может представлять собой постоянный магнит, установленный на роторетурбокомпрессора, вблизи которого непод1749516 10 15 20 25 30 35 40 45 50 вижно установлена катушка, к которой подключена ЯС-цепочка с диодом, Датчик 9 скорости может быть выполнен так же, как и в известном устройстве (в виде постоянного магнита, закрепленного на рычаге управления двигателем, двух неподвижных катушек и связанных с ними ВС-цепочек с диодами).Дистанционный электромагнитный переключатель 6 выполнен точно так же, как в известных технических решениях. При подаче напряжения на обмотку 10 этого переключателя контакты 7 и 13 замыкаются, при подаче напряжения на обмотку 11 эти контакты размыкаются, Первый компаратор 8 может быть выполнен, например, на микросхемах К 554 СА 1, К 554 САЗ или других с усилителем мощности, Второй компаратор 12 вырабатывает сигнал логического нуля, независимо от напряжения на сигнальном (первом по схеме предлагаемого устройства) входе при разомкнутых контактах 13, Выходной импульс компаратора 12 имеет нормированные длительность и амплитуду, равную уровню логической единицы, передний фронт этого импульса формируется в момент совпадения с нулем сигнала на первом его входе, Выходной импульс компаратора 12 вырабатывается только при замкнутом контакте 13, Узел 12 может быть выполнен на базе микросхемы К 554 САЗ, вход которого соединен с выходом К 554 САЗ, типового усилителя мощности, вход которого через диод подключен к выходу одновибратора, а выход является выходом узла 12, При этом первым входом узла 12 является контакт "4" микросхемы К 554 САЗ, вторым входом - контакт 3, стробирующим входом - зажим "Строб", а база транзистора Т 1 подключается к шине "+5 В" через дополнительный резистор сопротивлением 8,215 кОМ (не показан).Возможны и другие варианты реализации узла 12. В установившемся режиме, при сбросе нагрузки и при плавных набросах нагрузки датчик 9 скорости рычага управления с преобразователем не вырабатывает сигналы, достаточные для срабатывания первого компаратора 8, поэтому контакты 7, 13 дистанционного электромагнитного переключателя 6 разомкнуты и второй компаратор 12 по входу стробирования выключен (это же состояние контактов 7, 13 и второго компаратора 12 возможно после срабатывания последнего в случае обратного состояния контактов 7, 13), При этом трубопровод 2 перекрыт запорным органом 3 от подачи сжатого воздуха из источника 4 в турбокомпрессор 17 двигателя 1. При резком набросе нагрузки, достаточном для срабатывания первого компаратора 8, на выходе последнего на некоторое время (определяемое датчиком 9) устанавливается 5 "1", запитывается первая обмотка 10 дистанционного электромагнитного переключателя 6, что приводит к замыканию контактов 7 и 13, Контакт 7 подключает источник питания 5 к обмотке запорного органа 3, последний срабатывает на открытие подачи дополнительного воздуха из источника 4 сжатого воздуха через трубопровод 2 турбокомпрессор 17 двигателя 1, Контакт 13 выдает разрешающий сигнал на стробирующий вход второго компаратора 12, С момента наброса нагрузки начинает раскручиваться (увеличивать воздухоснабжение) турбокомпрессор; 17 от растущей энергии выхлопа двигателя 1 (из-за роста топливоподачи), т,е, сигнал с датчика 14 частоты турбокомпрессора с преобразователем возрастает, дифференцируется дифференцирующей цепочкой 15 и в виде сигнала, отличного от нулевого уровня. поступает на первый вход второго компаратора 12, что не приводит к срабатыванию последнего и на его выходе сохраняется "0", Подача дополнительного воздуха способствует повышению индикаторного КПД двигателя 1, его мощности во время переходного процесса, что способствует лучшему(с точки зрения качества переходного процесса - провал оборотов коленвала, длительность, дымление и т.п,) принятию нагрузки. Окончанием приема нагрузки - выходом на новый установившийся режим - является окончание разгона турбокомпрессора 17, Этот момент фиксируется постоянством сигнала с выхода датчика 14, что в свою очередь приводит к нулевому уровню сигнала на первом входе второго компаратора 12 срабатыванию последнего, установке "1" на его выходе, запитыванию второй обмотки 11, что приводит к размыканию контактов 7 (обесточивание обмотки запорного органа 3 - перекрытие дополнительного воздухоснабжения) и 13 (выключение второго компаратора 12 по стробирующему входу), Устройство приходит в исходное состояние для установившегося режима, Конденсаторы дифференциальной цепочки 15 и датчика 14 разряжаются через дополнительный резистор 16.Из вышеизложенного следует, что предлагаемое устройство обеспечивает подачу дополнительного воздуха в двигатель в течение всего переходного процесса: с момента наброса нагрузки и до момента достижения турбокомпрессором частоты вращения соответствующей новой нагруз1749516 ке, т,е. переход на установившийся режим - частота вращения турбокомпрессора не изменяется. В этом заключается его преимущество по сравнению с прототипом, где подача дополнительного воздуха осуществляется в течение переходного процесса только при одном значении наброса нагрузки, так как порог второго компаратора постоянен. Следовательно, в предлагаемом устройстве переходный процесс протекает при лучшем качестве, уменьшаются провалы оборотов коленвала двигателя, длительность, дымность и т.д. подключен к одному из входов дистанционного переключателя, датчик скорости перемещения рычага топливодачи с преобразователем, выходы которого соеди нены с входами первого компаратара, датчик частоты вращения турбокомпрессора с преобразователем, источник питания запорного органа, одна клемма которого подключена к первому выходу дистанци онного переключателя, а другая черезэлектромагнитный привод запорного органа соединена с другим выходом дистанционного переключателя, причем второй компаратор выполнен со стробирующим 15 входом, подключенным к третьему выходудистанционного переключателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено дополнительным резистором и дифференцирую щей цепью, входные выводы которойподключены к выходным выводам преобразователя датчика частоты вращения турбокомпрессора, а выходные выводы соединены с входами второго компаратора, 25 при этом дополнительный резистор включен между входными выводами дифференцирующей цепи,Формула изобретения Устройство для регулирования подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания, содержащее турбокомпрессор, источник сжатого воздуха, трубопровод подачи дополнительного воздуха, соединенный с источником сжатого воздуха, запорный орган с электромагнитным приводом, установленный в трубопроводе подачи дополнительного воздуха, дистанционный электромагнитный переключатель с двумя входами и по меньшей мере тремя выходами, два компаратора, каждый из которых выходом Составитель А. Борисенко Редактор В. Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор Э. ЛончаковаПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2578Тираж Подписное , ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5