Система управления для двигателя внутреннего сгорания с наддувом

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕТ ремещгппэ двигателя давлению источник о частот,дува,дающег за ирующне зв 1 О датчик 1 водоиру ния вала лл ще наддува, созором 15. Звеазователейь систему упой к измзке-очных режимов 1 ю ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР,71) челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С НАДДУВОМ(57) Изобретение позволяет стабилизровать динамические характеристикисистемы управления гутем введения Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам управления для двигателей внутреннего сгоракия с регулируемым наддувом,11 ель изобретения - стабилизациядинамических характеристик системыпутем введения нелинейных связей поперемещению топливодозирующего органа двигателя, частоте вращения валадвигателя и давлению наддува,На фиг, 1 представлена функциональная схема системы управления; нафиг, 2 - структурная схема нелинейной модели системы управления; нафиг, 3 - структурная схема линеаризованной модели системы управления,Система содержит источник 1 задающего сигнала, измеритель 2 рассогласования частоты вращения вала двигается с двумя входами, первое корректирующее звено 3, первый нелиней,.8016437 1) Р 02 0 41/02, 41/1 нелинеиных связей по и ливодозирующего органа г вращения зала и Система содержит о сигнала, измери рассогласования, коррек нья 9 и 12, усилители 9 7, 8, 16 перемещения то щггс органа, частоты вр двигателя б и давления даваемого турбокомпргсс дение нелинейных прго.-р и 13 позволяет выполнит равлгния нечувствитгльн нию скоростных и нагруз 3 иле ный преобразователь 4 с тремя входами, привод 5 топливодозирующего органа двигателя, двигатель б, датчик 7 перемещения топливодозируощего органа двигателя, датчик 8 частоты ра щения вала двигателя, первый усилитель 9, второй усилитель 10, измеритель 11 рассогласования давления над дува с тремя входами, второе корректирующее звено 12, второй нелинейныи преобразователь 13 с четырьмя входами, привод 14 регулирующего органа турбины, турбокомпрессор 15, датчик 16 давления наддува.Каждый преобразователь содержит сумматоры 17 и 18, усилители 19 и 20, и дифференцирующие звенья 21-27.Первый вход измерителя 2 рассогласования частоты вращения вала двигателя соединен с источником 1 за дающего сигнала, а в;пход - со входомпервого корректирующего звена 3, выход которого соединен с первым входом первого нелинейного преобразователя 4, выход которого соединен совходом привода 5 топливодозирующегооргана двигателя. Выход датчика 7перемещения топливодозирующего орга;на двигателя соединен со входом первого усилителя 9 и вторым входом второго нелинейного преобразователя 13.Выход первого усилителя 9 соединен спервым входом, а выход второго усилителя 10 со вторым входом измерителя 11 рассогласования давления наддува, выход которого соединен со входом второго корректирующего звена 12,выход которого подключен к первомувходу второго нелинейного преобразователя 13, выход которого соединен со 20входом привода 14 регулирующего органа турбины. Выход датчика 16 давления наддува соединен с третьим входом измерителя рассогласования 11давления наддува, четвертым входом 25второго нелинейного преобразователя13 и вторым входом первого нелинейного преобразователя 4,На фиг. 2 и 3 приняты .следующиеусловные обозначения:30П - входной задающий сигнал источника 1;Б - сигнал, пропорциональныйошибке по частоте вращения вала двигателя;У,(8) - передаточная Функция перво,35го корректирующего звена 3;Ч - выходной сигнал первого корректирующего звена 3Ь - выходной сигнал первого нели 40нейного преобразователя 4;М (8) - передаточная Функция привода 1 топливодозирующего органа двигателя;и - перемещение топливодозирующего органа двигателя;У (8) - передаточная функция датИчика 7 перемещения топливодозирующего органа двигателя;М - момент нагрузки, приведенный50к валу двигателя 6;1 - момент инерции, приведенный квалу двигателя 6;М(8) " передаточная функция датчика 8 частоты вращения вала двигате 55 ляа - коэффициент передачи первого усилителя 9; а - коэФфициент передачи второгоусилителя 10;Б - сигнал, пропорциональный ошибке по давлению наддува;У (Я) - передаточная Функция второго корректирующего звена 12%ФЬ - выходной сигнал второго нелинейного преобразователя 13;И (8) - передаточная функция привода 14 регулирующего органа турбины;Ь. - перемещение регулирующего органа турбины;Р- давление наддува во впускномколлекторе двигателя;Яр(8) - передаточная функция датчика 16 давления наддува;У р- выходной сигнал датчика 16давления наддува;И(Ь,И,Рк) - зависимость крутящего момента двигателя от перемещениятопливодозирующего органа, частотывращения вала двигателя идавлениянаддува;Т(Ьт,Ь,Я,Р) - зависимость скорости изменения давления наддува от перемещения регулирующего органа турбины, перемещения топливодозирующегооргана и частоты вращения вала двигателя, давления наддува;Г(Ч,Пу,Бр - зависимость выходного сигнала первого нелинейного преобразователя от входного сигнала Ч 1. выходного сигнала датчика частотывращения вала двигателя, выходногосигнала датчика давления наддува;РЙ (Ч 2 ф Пи ф Ъф П рк) - зависимостьвыходного сигнала второго нелинейного преобразователя от входного сигнала Ч, выходного сигнала датчика перемещения топливодозирующего органа, выходного сигнала датчика частоты вращения вала двигателя, выходного сигнала датчика давления наддува.Система управления работает следующим образом,Программное значение давления наддува зависит от перемещения, топливодозирующего органа и частоты вращения вала двигателя и определяется в видеврогрр а РЬ+а 2 Ъфа рассогласование по давлению наддува определяется в измерителе 11 по Формуле. ПОРОр Бр Ур (2)(4)- "- =1(Ь,Ь,И,Р)Р уравнениях (3) и (4) не учитывается влияние быстропротекающих процессов во впускном и выпускном коллекторах двигателя.Если разрешить функцию М =М (Ь, Я,Р) относительно перемещейия топливодозкрующего органа Ь, то получим выражение1 ф(5) 20 .Например, при полиномиальном пред ставленкк функции ЯЬ ф ф " О2(б) 25 Функция (5) будет иметь видЯЯц -щ-ш Я(7) Аналогично функцию Т(Ь.,Ь,Я,Р) мож 30 но разрешить относительно регулирующего органа турбиныЬ =Р (Т,Ь,а,Р) . (8) В предлагаемом изобретении желае мая связь между функциями Ми Т величинами сигналов Ч и Ч взята в виде линейного соотношенияПоскольку быстродействие приводов топливодозирующего органа двигателя и регулирующего органа турбины, датчиков перемещения топливодозирующего органа двигателя, частоты вращения вала двигателя и наддува намного выше быстродействия собственного двигателя и турбокомпрессора, то можно считать, что И, (Я) 1, Ъ 7 (8) х 1, (11)И(8)1, Ы (Я)1 Ч (8): 1, (12)55а следовательноЦ:Ь Ь, Ь,аЬПРИ,1 б 437Нелинейные дифференциальные уравнения движения двигателя и турбоком.прессора, записанное относительно давления наддува, имеют видТ -=М (Ь,И,Р)-М, (3)Тогда выходные сигналы нелинейных преобразователей будут определяться из зависимостей- для первого нелинейного преобразователяЬ =Г (К,Ч У 4), Бр ), (14)Ф- для второго нелинейного преобразователя% Реализация зависимостей (14) и (15) не требует измерения координаты Ь.Для Функций (б), (9), например, первый нелинейный преобразователь будет определен завискмостьюф К, Ч-ш-ш:.". я3 (1 б)ш+ш Н +ш,дрг а а кПолучим передаточные функции для отдельных частей системы, содержащкх нелинейные звенья, Для этого произведем линеаризацию нелинейностей,Линеаризованные уравнения двига- теля ЙЫ 3 Мав ЗИав ЗМав-- =- 6 Ь+-6 И+- Р Йй 3 Ь 3 3(18) Мэ Ь(ЬЯ РК)-М 9 ЬФ И РК)-М.(И)аргументы функции Г(КЧБ,Нр,) совершенно не изменяются, Необходиморазрешить относительно величины ЬЬункцкю Мэ(Ь О Р ) которая является моиентной характеристикой двигателя, уменьшенной на величину Мс(Я),Линеаризованные уравнения турбокомпрессора аЬРк ДТ 3 Т ЭТ мЬ + Ь+Я+ Д 8 Ь т Ь ц(варкацки) частоты вращениявала двигателя, перемещениятопливодозирующего органа,давления наддува и моментанагрузки соответственно;3 ММяь ЗМдь ЭМяв-- частные произ 3 ЬДб 3 3 ркводные момента двигателя посоответствующим переменньц 1.Момент сопротивления Мс(Я) учитывается в первом нелинейном преобразователе традиционным способом, Есливвести величину эквивалентного момента двигателя в видеаж 361 Подписное тета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ ССС ва, Ж, Раушская наб., д, 4/5