Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

(50 4, Р 02 П 41/ ЛЬ ТВУ еский инмола ова во СС О, 19 ГайЮОб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИ,801408095 А ТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИСГОРАНИЯозволяет повысить ания. Источник 1измеритель 2 рас" умя входами, корреко 3, сумматор 4 с к умножения (БУ) 5, мент 6 тонливодози" игатель 7 и датчик(54) РЕГУЛЯТОР ЧАС ГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО (57) Изобретение п точность регулиров задающего сигнала согласования с дв тирующее устройств двумя входами, бло исполнительный зле рующего органа, дв1408095 8 частоты вращения вала. двигателя установлены последовательно. При этом выход датчика 8 соединен с первым входом БУ 13, с входом дифференцирующего звена 11, первым входом БУ 22, йервым входом БУ 27 и вторым входом измерителя 2. Выход элемента 6 соединен с входом датчика 9 перемещения топливодозирующего органа, выход которого подключен к входу дифференцирующего звена 10, первому входу БУ 18 и первому входу БУ 15. Выход звена 10 соединен с первым входом БУ 16 и вторым вхоцом БУ 13, выход которого подключен к первому входу сумматора 4. К второму входу сумматора 14 подключен выход БУ 15. Выход звена 11подключен к вторым входам БУ 15 и 16,к входу дифференцирующего звена 12 и , к двум вхоцам БУ 20. Выход сумматора14 связан с первым входом блока 23 , деления, с вторым входом блока 19 де-ления и входом двухпорогового компара Изобретение относится к машино- строению, в .частности двигателестрое нию, а именно к регуляторам частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.Целью изобретения является повышение точности.На фиг,1 представлена функциональная схема регулятора частоты вращения; на фиг,2 - структурная схема регуля 10 тора частоты вращения.Регулятор частоты вращения ДВС содержит источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования с двумя входами, корректирующее устройство 3, сумматор 4 с двумя входами, блок 5 умножения, исполнительный элемент 6 топливодозирующего органа, двигатель 7, датчик 8 частоты вращения вала двигателя, датчик 9 перемещения топливодозирующего органа, дифференцирующие звенья 10-12, блок 13 умножения, сумматор 14, блоки 15 и 16 умножения, сумматор 17, блок 18 умно жения, блок 19 деления, блок 20 умножения, сумматор 21, блок 22 умножетора 26. При этом выход БУ 16 подключен к первому входу сумматора 17, выход которого связан с первым входомблока 19, с которым последовательносоединены схема 25 фиксации уровняи БУ 27, подключенный выходом к второму входу сумматора 4. Выход звена12 связан с вторым входом БУ 18 ивторым входом БУ 22, подключенноговыходом к второму входу сумматора 21.Выход последнего связан с вторым входом блока 23, Схема 24 установленапоследовательно с блоком 23 и своимвыходом подсоединена к второму входуБУ 5. Выход компаратора 26 связан свторыми входами схем 24 и 25 фиксации уровня, При таком выполнении система регулирования частоты вращениядвигателя 7 становится нечувствительной к изменению рабочей точки двигателя при работе последнего в нестационарных условиях, 2 ил. ння, блок 23 деления, схемы 24 и 25 фиксации уровня, двухпороговый компаратор 26, блок 27 умножения. Часть элементов регулятора функционально объединена в два блока: блок 28 идентификации параметров двигателя и блок 29 режимов регулирования.Блок 28 идентификации параметров двигателя содержит три дифференцирующих звена 10-12, шесть блоков 13,15, 16,18,20 и 22 умножения, три сумматора 14, 17 и 21 и два блока 19 и 23 деления.Блок 29 режимов регулирования содержит две схемы 24 и 25 фиксации уровня и двухпороговый компаратор 26.Выход источника 1 задающего сигнала связан с неинвертирующим входом измерителя 2 рассогласования, выход которого связан с входом корректирующего устройства 3. Выход корректирующего устройства 3 связан с первым неинвертирующим входом сумматора 4, выход которого связан с первым входом блока 5 умножения. Выход блока 5 умножения связан с входом исполнительсоответственно вторым и третьим входасации уровня являются соответственно 20 вторым и первым выходами блока 29режимов регулированияРегулятор работает следующим образом.На структурной схеме (фиг.2) при няты обозначения: У - выходной задающий сигнал источника 1; О - сигнал, пропорциональный ошибке отработки задающего сигнала; И(Б) - переда"точная функция корректирующего устз 14080954ного элемента 6 топливодозирующего тирующий вход которого связан с выхооргана, выход которого связан с дви- дом блока 15 умножения, а выход - сгателем 7 и датчиком 9 перемещения вторыми входами блоков 19 и 23 делетопливодознрующего органа. Латчик 8 ния, и является первым выходом блокаФчастоты вращения связан с валом дви идентификации. Вторым и третьимгателя 7. Выход датчика 9 перемещения входами блока 28 идентификации являтопливодозирующего органа связан с ются соответственно выходы блоков 19пеРвым входом блока 28 идентификации и 23 деления,параметров двигателя, второй вход ко-;0 Первым входом блока 29 режимов реторого связан с выходом датчика 8 гулирования является вход двухпорого/частоты вращения, Первыйвторой и ного компаратора 26, выход котороготретий выходы блока 28 идентификации связан с первыми входами первой ипараметров двигателя связаны с пер- второй схем 25 и 24 фиксации. Вторыевым, вторь 1 м и третьим входами блока 15 входы схем 25 и 24 фиксации являются29 режимов регулирования, первый вы-.ход связан с вторым входом блока 5мн блока режимов регулирования, а выумножения, а второй выход - с первым ходы первой и второй схем 25 и 24 фиквходом блока 27 умножения, второйвход которого связан с выходом датчика 8 частоты вращения, а выход - свторым инвертирующим входом суммато;ра 4.Первым входом блока 28 идентификации параметров двигателя являетсявход дифференцирующего звена 10, квходу которого подключены первый входблока 15 умножения и первый вход бло"ка 18 умножения. Выход дифференцирующего звена.10 связан с первым вхо ройства; Ир (Б) - передаточная функциядом блока 13 умножения и первым вхо". исполнительного элемента топливодозидом блока 16 умножения. Второй входрующего органа; Ь - перемещение топблока 13 умножения является вторым ливодоэирующего органа; а и Ъ - паравходом блока 28 идентификации пара- метры двигателя, эквивалентные по фиметров двигателя. К второму входу зическому смыслу соответственно факблока 13 умножения подключены вход тору устойчивости и эффективностидифференцирующего звена 11 и первый топливоподачи двигателя;,1 - моментвход блока 22 умножения, Выход диффе- инерции вращающихся масс, привеДенныйренцирующего звена 11 связан с вто- к валу двигателя; И - частота враще"рым входом блока 15 умножения и .вто ния двигателя; 0 - выходной сигналрым входом блока 16 умножения, первым датчика перемещения топливодозирующеи вторым входами блока 20 умножения го органа; Б - выходной сигнал дати входом дифференцирующего звена 12, чика частоты вращения; П - сигнал,выход которого связан с вторым входом пропорциональный скорости перемещенияблока 18 умножения и .вторым входом 4 Б топливодозирующего органа; б - сигблока 22 умножения. , Выход блока 18 нал, пропорциональный угловому уско,."умножения связан с первым неинверти-, " рению вращения вала двигателя; Прующим входом сумматора 17, второй сигнал, пропорциональный второй йроиивертирующий вход которого связан с изводной частоты вращениями Б/(1+БТ)выходом блока 16 умножения, а выход - 0 передаточная Функция дифференцируюс первым входом блока 19 деления. щего звена с малой постоянной време"ЛВыход блока 22 умножения связан с ни Т; а и Ъ - оценки параметров .двипервым инвертирующим входом сумматора гателя.21, второй неинвертирующий вход кото- В процессе работы двигателя 7 врого связан с выходами блока 20 ум" нестационарных условияк меняются паножения, а выход - с первым .входом раметры двигателя а и Ъ . Оцениваниеблока 23 деления. Выход блока 13 ум- ,параметров производится на основанииножения связан с первым инвертирующим. информации с датчиков 8 и 9 частотывходом сумматора 14, второй неинвер- вращения и перемещения топливодоэиру 1408095ющего органа. Оценки параметров двигателя 7 получаются при решении системы двух уравненийЙаы+ЬЬ (1)5Й щ ам+ЬЬ. (2)Разрешал уравнения (1) и (2) относительно а и Ь и заменяя Ь, Я и ихпроизводные на пропорцйональные имизмеренные и вычисленные величины, 10получим следующие выражения для, оценок параметров двигателя 7:Фъъ-ц ц(4).цц-ц,цКак следует из выражений дпя оце.ок .(3) и (4), оценки вырождаются,, обеспечения надежной работы регулятора с блоком 28 идентификации параметров двигателя 7; в регулятор дополни тельно включен блок 29 режимов регу"лирования, состоящий из первой ивторой схем 25 и 24 фиксации уровняи двухпорогового компаратора 26.При 1 Й .4 Б где Е 0 - некоторыйзаданный малый уровень, блок 28 идентификации отключен от блока 29 режи- ЭОмов регулирования и на выходах схем24 и 25 фиксации уровня устанавлива,ются, оценки параметров, соответствующие моменту времени, для которогосправедливо равенство Й=Е. В случае, когдаЛ) Е, ключи в схемах25 и 24 фиксации уровня, управляемыеот двухпорогового компаратора 26,замкнуты и на выходах схем 25 и 24фиксации уровня устанавливаются текущие оценки параметров двигателя,Совместное, включение в регуляторблока идентификациипараметров двигателя, блока режимов регулирования ивосьмого блока умножения, за счет их 46точной настройки и быстродействия исполнительного элемента 6 топливодозирующего органа, датчика частоты вращения и датчика перемещения топливодозирующего органа, превышающих быст- БОродействие контура регулирования частоты вращения, т.е. при Ид (Я);з 1;. Я (8),э 1, У(8)ж 1, что справедливопрактически для всех двигателей, позволяет скомпенсировать вариации пара- б 6метров двигателя, обусловленные изменением режимных координат и условийвнешней среды, и получить передаточную функцию выход корректирующего устройства - частота вращения двига"теля в виде интегрирующего звена:Ы(8).(Б)ч(Ы)Таким образом, система регулирова- ния частоты вращения двигателя 7 становится нечувствительной к изменению рабочей точки двигателя 7 при работе двигателя в нестационарных условиях.формула и э обретенияРегулятор частоты вращения двига-, теля внутреннего сгорания, содержащий источник задающего сигнала, измеритель рассогласования с двумя входами, первый вход которого связан с выходом источника задающего сигнала, корректирующее устройство, вход которого связан с выходом измерителя рассогласования, сумматор, первый вход которого связан с выходом корректирующего устройства, первый блок умножения с двумя входами, первый вход которого связан с выходом сумматора, исполнительный элемент топливодозирующего/органа, вход которого связан с выходом первого блока умножения; датчик перемещения топливодозирующего органа, связанный с исполнительным элементом топливодоэирующего органа, и датчик частоты вращения, выход которого связан с вторым входом измерителя рассогласования и через линию обратной связи соединен с вторым входом сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, регулятор дополнительно снабжен блоком идентификации параметров двигателя с двумя входами и тремя выходами, блоком режимов регулирования с тремя входами и двумя выходами и вторым блоком умножения с двумя входами, причем блок идентификации параметров двигателя включен в линию обратной связи и его первый вход связан с выходом датчика перемещения топливодоэирующего органа, а второй вход - с выходом датчика частоты вращенйя, первый, второй и третий выходы блока идентификации параметров двигателя связаны соответственно с первым, вторым и третьим входами блока, режимов регулирования, блок режимов регулирования также включен в линию обратной связи и его первый выход связан с вторым входом первого блока умноже-.7 14080 ния, а второй выход - с первым входом второго блока умножения, второй вход которого связан с выходом датчика частоты вращения, а выход второгоУблока умножения связан со вторым входом сумматора, блок идентификации параметров двигателя снабжен тремя дифференцирующими звеньями, шестью блоками умножения с двумя входами, тремя 10 сумматорами с двумя входами и двумя блоками деления с двумя входами, причем первый вход блока идентификации параметров двигателя выполнен в виде входа первого дифференцирующего 15 звена, к входу которого подключены первые входы первого.и второго блоковЪумножения, а выход связан с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход блока иденти- рО фикации параметров двигателя выполнен в виде входа второго дифференцирующего звена, к входу которого подключены второй вход третьего блока умножения и первый вход пятого блока умножения, 25 а выход связан с вторыми входами первого и четвертого блоков умножения, первым н вторым входами шестого блока умножения и входом третьего дифференцирующего звена, выход которого свя зан с вторыми входами второго и пятого блоков умножения, выход второго блока умножения связан с первым входом первого сумматора, второй вход которо 95 8го связан с выходом четвертого блокаумножения, а выход - с первым входомпервого блока деления, выход пятогоблока умножения связан с первым входом второго сумматора, второй входкоторого связан с выходом шестогоблока умножения, а выход - с первымвходом второго блока деления, выходтретьего блока умножения связан спервым входом третьего сумматора,второй вход которого связан с выходомпервого блока умножения, а выход -с вторыми входами первого и второгоблоков деления,и выполнен в виде первоговыхода блока идентификации параметровдвигателя, второй и третий выходыкоторого выполнены соответственно ввиде выходов первого и второго блоковделения, а блок режимов регулированияснабжен двумя схемами фиксации уровня с двумя входами и двухпороговымкомпаратором, вход которого выполненв виде первого входа блока режимоврегулирования, а выход связан с первыми входами первой и второй схемфиксации уровня, вторые входы которыхсоответственно выполнены в виде вто-,рого и третьего входов блока режимоврегулирования, а выходы первой и второй схем фиксации уровня выполненысоответственно в виде второго и первого выходов блока режимов регулирования.1408095 Составитель П.МурашТехред Л.Сердюкова Редактор А.Ворович Корректор М.Шар аказ 3285/3 Тираж 505 П ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам иэобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, сное 4/ одственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг ул. П