Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля и устройство для его осуществления

(19) (11) За) Р 02 П 1/О егулятодизелей.180. ЛИРОВА ЗЕЛЯВЛЕНИЯ г л а дизезначенияращенияо текуГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) СПОСОБ ВСЕРЕЖИИНОГО РЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕС(57) 1. Способ всережимногорования скорости вращения вля путем задания эталонногоскорости вращения вала, измтекущего значения скоростивала, вычитания из эталонно щего значения скорости, формирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его наисполнительный орган перемещения рейки топливного насоса и ограничениямаксимального хода рейки, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения колебаний скорости вращения вала при колебаниях нагрузки надизель, выделяют периодическую составляющую из текущего значения скорости, формируют дополнительный сигнал, равный величине периодическойсоставляющей текущего значения скорости и пропорциональный вычисленнойразности, и вычитают полученную величину одновременно с текущим значением скорости из эталонного значе1086197 2. Устройство для всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля, содержащее задатчик эталонного значения скорости вращения вала, связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса подсоединенный к выходу усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит фильтр периодической составляющей текущего значения скорости, второй усилитель и второй сумматор, причем фильтр под ключен к выходу измерителя, второй сумматор - к выходу фильтра, а вто рой усилитель - к выходу второго сум матора.3. Устройство по и. 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оно дополИзобретение относится к автомати. ческому регулированию двигателей внутреннего сгорания.Известны способы всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного зна. чения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения вала, вычитания из эталонного текушего значения скорости, формирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения. рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки Ц . 5 Известны устройства для осуществления указанных способов всережимного регулирования скорости вращения.,вала дизеля,содержащие задатчик эталонного значения скорости вращениявала, связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключенпервый усилитель, и исполнительный 25орган перемещения рейки топливногонасоса, подсоединенный к выходу уси",лителя 21,нительно снабжено третьим сумматором, связанным с эадатчиком и первым и вторым сумматорами.4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что фильтр выполнен в виде инерционного фильтрующого элемента с постоянной времени, равной 50-1003 вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель. 5. Устройство по пп, 2 и 4, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что второйусилитель выполнен с регулируемымкоэффициентом усиления в пределахот 0 до 0,8. 6. Устройство по пп. 3 и 4, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что второйусилитель выполнен с регулируемымкоэффициентом усиления в пределахот О до ч. Известные способы обеспечиваютрегулирование двигателя на всех скоростных режимах, однако при колебаниях нагрузки на двигатель (в частности при волнении для судовых двигателей, при работе трактора на пахоте для тракторных двигателей) вслучае выхода (как периодического,так и полного) рейки топливного насоса на ограничение, установленноепрограммным ограничителем нагрузки,значительно увеличиваются колебанияскорости вращения вала.Известные устройства обеспечиваютреализацию укаэанных способов регулирования, однако в отмеченных случаяхтребуется повышение их точности.Цель изобретения - уменьшение колебаний скорости вращения вала приколебаниях уагрузки на дизель и повышение точности,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения вала, вычитания из эталон 1086197ного текущего значения скорости, формирования сигнала, пропорциональногополученной разности, передачи егона исполнительный орган перемещениярейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки, выделяют периодическую составляющую изтекущего значения скорости, формируют дополнительный сигнал,. равныйвеличине периодической составляющей 10текущего значения скорости и пропорциональный вычисленной разности, ивычитают полученную величину одновременно с текущюк значением скоростииз эталонного значения. 15Устройство для осуществления способа всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля, содержащее задатчик эталонного значения скорости вращения вала, связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель,и исполнительный орган перемещениярейки топливного насоса, подсоединен 25ный к выходу усилителя, дополнительно содержит фильтр периодической составляющей текущего значения скорости,второй усилитель и второй сумматор,причем фильтр подключен к выходу из- З 0. мерителя, второй сумматор - к выходуфильтра, а второй усилитель - к выходу второго сумматора,Устройство может быть дополнительно снабжено третьим. сумматором, свя- З 5занным с задатчиком и первым и вторым сумматорами.Кроме того, фильтр выполнен в виде инерционного фильтрующего элемента с постоянной времени, равной 50- 401003 вероятностного значения периодаколебаний нагрузки на дизель.оВторой усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления в пределах от 0 до 0,8 в устройстве с 45двумя сумматорами и от О до 4 в устройстве с тремя сумматорами.На фиг. 1 представлена функциональ .ная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - вариант с 50обратной связью, в линии второго усилителя; на фиг. 3 - зависимости коэффициента усиления К второго усилителя при показателе качества регулирования 3 (сплошные линии) и загрузки 55по мощности двигателя "ф (пунктирные линии) от постоянной времени Т 2.фильтра периодической составляющей текущего значения скорости при различ ных коэффициентах усиления второго усилителя; на фиг. 4 - зависимость показателя качества регулирования 3 от мошности двигателя ОД при различньм постоянных времени Т фильтра.Устройство содержит измеритель 1 текущего значения скорости, фильтр 2 периодической составляющей текущего значения скорости, первый 3 и второй 4 усилители, первый 5, второй 6 и третий 7 сумматоры, исполнительный орган 8 перемещения рейки топливного насоса и задатчик 9 эталонного значения скорости вращения вала.В качестве фильтра 2 может использоваться апериодическое звено первого порядка с передаточной функцией 1 фг, т р+1 2 где Т - постоянная времени.Усилитель 4 может содержать дифференцирующее звено и гибкую обратную связь для повышения качества процесса регулирования. Усилитель 3 в устройстве (фиг. 2) охвачен обратной связью. Это значительно снижает требования к его точности по сравнению с требованиями к точности усилителяРпо схеме фиг. 1. Оба регулятора обладают одинаковыми статистическими и динамическими характеристиками, если коэффициент усиления усилителя 4 по схеме фиг. 1.о "эК1+Кгде К - коэффициент усиления усили 3теля 3 по схеме на фиг. 2.Способ реализуется следующим образом.Задатчиком 9 задают эталонное значение скорости вращения вала, измерителем 1 измеряют текущее значение скорости вращения вала, в первом сумматоре 5 вычитают из эталонного (д текущее значение скорости М, и усиливают сигнал полученной разности в первом усилителе 3.Далее при помощи фильтра 2 выделяют периодическую составляющую текущего значения скорости вращения вала, формируют дополнительный сигнал во втором сумматоре 6, равный разности эталонного значения скорости и величины сигнала с выхода фильтра 2, уси" ливают дополнительный сигнал и вычи 1тают одновременно с текущим значени ем скорости из эталонного значения в 5 или 7 сумматоре, Полученный в результате этих операций сигнал усиливают в первом усилителе 3 и пере дают на исполнительный орган 8 перемещения рейки топливного насоса. Достигаемый положительный эффект заключается в следующем. При колебаниях нагузки на дизель выход рейки топливных насосов на ограничение сопровождается уменьшением скоростного режима дизеля. По этой причине с увеличением времени пребывания рейки на ограничении сигнал, пропорциональный разности эталонной скорости и отфильтрованной от периодической составляющей действительной скорости вращения вала, возрастает. Это в свою очередь обеспечивает уменьшение мате- о матического ожидания хода рейки топливных насосов и преимущественную работу дизеляпо регуляторной характеристике (без значительного выхода на ограничительную). Положительный эффект уменьшения колебаний скорости вращения вала сопровождается уменьшением загрузки дизеля.Из фиг. 3 следует, что увеличение коэффициента усиления К более 4 ЗО приводит к незначительному дальнейше" му улучшению качества процесса регулирования, В это же время увеличение ,коэффициента Ксопровождается сни-, жением загрузки дизеля. Постоянная ,З 5 времени фильтра 2 Т также влияет на качество процесса регулирования скорости вращения вала. При чрезмерно малых значениях Т показатель,3 начинает увеличиваться. Ухудшение 4 С качества процесса регулирования в этом случае происходит вследствие частых, изменений сигнала на выходе второго усилителя 4, что способствует появлению автоколебаний в контуре регулирования скорости вращения вала, При больших значениях Т показатель 3 также возрастает, Происходит это вследствие того, что сигнал на выходе фильтра 2 становится стационарным и регулятор "Менее гибко" реагирует на периодические выходы рейки топливньгх насосов на упор.Из фиг. ч видно, что наибольшая стабильность скорости вращения вала ,(по показателю 3 ) при одинаковом снижении загрузки дизеля достигается при постоянной времени Т, равной 4-9 с. Это значение постоянной времени Т соответствует 50-100 вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель. Кривая, стремящаяся к бесконечности при постоянной времени Т, практически может быть получена .путем преднамеренного снижения заданной на регулятор эталонной скорости вращения вала с целью уменьшения вероятности выхода рейки топливного насоса на упор.Использование предлагаемого способа позволит уменьшить колебания скорости вращения вала при колебаниях нагрузки на дизель, при улучшении условий работы топливной аппаратуры из-за уменьшения неравномерности вращения кулачкового вала, при улучшении условий работы водителей транспортных средств по причине стабилизации скоростного режима, при устранении потерь скорости движения судна, обусловленных колебаниями скорости вращения гребного винта.Тираж 524 Государствен по делам изоб сква, Ж, Р Подписное итета СССР и открытий наб д, 4/