Устройство для регулирования силовой установки

(54)5 Р 02 О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Коган Б.Я. Электронное моделированиеустройств и их применение для исследования автоматического моделирования, М.:Физматгиз, 1963, с. 401, рис. 234.Авторское свидетельство СССРЬЬ 1433126, кл. Р 02 0 29/02, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ(57) Изобретение позволяет увеличить быстродействие и повысить точность регулирования скоростного режима дизельнойустановки с гидромеханической трансмиссией. Устройство содержит датчики 18, 28 и 30 частоты вращения вала электропривода, дизель 23, гидротрансформатор 27, датчики 2, 3 и 10 давления и температуры окружающей среды и давления воздуха во впускном трубопроводе дизеля 23, задатчик 1 и датчик 24 температуры отработавших газов, датчики 8 и 21 плотностновяэкостных свойств топлива и хода рейки топливного насоса 22, эадатчик 9 скоростного режима силовой установки, блок 12 аварийной защиты и задатчик 11 пускового режима, Сигналы от датчиков 2, 3, 24, 28 и 30 и задатчика 1 поступают на входы устройства.4 сравнения, Результат сравнения корректируется по сигналам датчиков 8 и 10 и используется для формирования величины цикловой подачи топлива, Корректирование величины топлива по нескольким параметрам, в том числе по эффективным параметрам гидро- трансформатора обеспечивает необходимое быстродействие и минимизацию расхода топлива. 5 э.п; ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к автоматическому регулированию дизельных силовых установок с турбонаддувом.Цель изобретения - увеличение быстродействия и повыьчение точности регулирования.. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 - алгоритмы работы микропроцессора устройства регулирования силовой установки.На чертежах приняты следующие обозначения сигналов; Ь - текущее значение координаты рейки топливного насоса; вн. - частота вращения вала топливного насоса;9 ц - цикловая подача топлива: шд - частота вращения вала двигателя; астр. - частота вращения выходного вала гидротрансформатора; Ир - передаточное отношение гидротрансформатора; ц - КПД гидротрансформатора; Ттг - температура отработавших газов перед турбиной турбокомпрессора; Ттг- - температура отработавших газов перед турбиной ТКР (оптимальная, по удельному расходу топли. ва); Токр и Вокр - соответственно температура и давление окружающей среды; Р,п - давление во впускном коллекторе; Ропл - плотностновязкостные параметры топлива; 3 - задание скоростного режима трактора; у - сигнал пускового режима; Х - сигнал аварийной защиты,Устройство регулирования содержит задатчик 1 оптимальной температуры отработавших газов. перед турбиной турбокомпрессора, датчик 2 давления окружающей средц, датчик 3 температуры окружающей среды, устройство сравнения 4, пропорциональнцй регулятор 5, устройство 6 сравнения, многофункциональный корректор 7, датчик 8 плотностновязкостных свойств топлива, задатчик 9 скоростного режима работы трактора, датчик 10 давления во впускном коллекторе, задатчик 11 пускового режима, блок 12 аварийной защиты, устройство 13 сравненияпропорционально-интегральный регулятор 14, вентильнь й коммутатор 15, бесконтактный электродвигатель 16 постоянного тока, дифференциальный редуктор 17, датчик 18 частоты вращения вала электропривода, механический регулятор 19, передаточнцй механизм 20, датчик 21 положения рейки топливного насоса 22, дизель 23, датчик 24 температуры отработавших азов перед турбиной турбокомпрессора, дифференцирующее звено 25 датчика 24 температуры отработавших газов, дифференцирующее звено 26 датчика 21 положения рейки топливного насоса 22,гидротрансформатор 27, датчик 28 частоты вращения вала дизеля 23, дифференцирующее звено 29 датчика 28 угловой скорости вала дизеля 22, датчик 30 частоты вращения 5 выходного вала гидротрансформатора, дизель 31, функциональный преобразователь 32, задатчик ЭЗ максимального эксплуатационного КПД гидротрансформатора 27, устройство 34 сравнения, пропорциональный 10 регулятор 35, согласующее устройство 36,Электронный регулятор выполнен набазе дифференциального электропривода постоянного тока с контуром стабилизации его скорости и содержит бесконтактный 15 электродвигатель 16 постоянного тока набазе синхронной машины с постоянными магнитами на роторе и электронным коммутатором 15, пропорционально-интегральный регулятор 14, вход которого соединен с 20 выходом устройства 13 сравнения, а выход- с электронным коммутатором 15, датчик 18 частоты вращения вала электродвигателя 16, выходной сигнал которого подается на электронный коммутатор 15 и через согда сующее устройство 36 на устройство 13сравнения, блок 12 аварийной защиты, выход которого соединен с одним иэ выходов устройства 13 сравнения, задатчик 11 пускового режима дизеля 23, выход которого сое динен с одним из входов устройства 13сравнения, многофункциональный корректор 7 топливоподачи, выход которого связан с одним из входов устройства 13 сравнения, а один из выходов - с выходом датчика 28 35 частоты вращения вала дизеля, задатчик 9скоростного режима работы трактора, выход датчиков давления во впускном коллекторе дизеля и плотностновязкостных свойств топлива, связаны с соответствую. щими входами многофункционального корректора 7, а выход устройства 6 сравнения .связан с входом многофункционального корректора 7. Датчик 21 положения рейи насоса с последовательно соединенным 45 дифференцирующим звеном 26 связан свходом устройства 6 сравнения. Выход пропорционального регулятора 5 связан с входом устройства 6 сравнения, Выход устройства 4 сравнения, один из входов ко торого связан с выходом дифференцирующего звена 29, последовательно связанного с датчиком 28 частоты вращения вала дизеля, связан с входом пропорционального регулятора 5. Датчик 24 температуры 55 отработаваг х газов в выпускном коллекторе, последовательно связаннцй с дифференцирующим звеном 25, связан с одним из входов устройства 4 сравнения. Задатчик 1оптимальной температуры отработавшихгазов в выпускном коллекторе и датчики 2 и3 давления и температуры окружающей среды связаны с соответствующими входами устройства 4 сравнения.Многофункциональный коллектор 7 топливоподачи может быть выполнен в виде известной функциональной схемы.Устройство работает следующим образом,Сигналы задания задатчика 1 по оптимальной температуре отработавших газов датчиков 2 и 3 давления и температуры окружающей среды, форсированные сигналы по частоте вращения вала дизеля и температуре отработавших газов, а также корректирующий сигнал отклонения текущего значений КПД гидротрансформатора 27 от его максимального значения подаются на устройство 4 сравнения с коэффициентами усиления, обеспечивающими оптимальное управление названными параметрами силовой установки. Результат сравнения последовательно подается на пропорциональный регулятор 5 и устройство 6 сравнения. Коэффициент усиления пропорционального регулятора 5 выбирается иэ условия быстродействия и устойчивости контуров регулирования скоростного режима дизеля 23 и температурой отработавших газов. Одновременно на устройство 6 сравнения подается форсированный сигнал обратной .связи по положению рейки топливного насоса, образуя контур стабили.зации положения рейки, Устойчивость и быстродействие его определяется текущим значением коэффициента усиления многофункционального корректора 7, на выход которого подается результирующий сигнал устройства 6 сравнения. Многофункциональный корректор 7 осуществляет формирование закона подачи топлива в зависимости от сигналов задатчика 9 и датчиков 8, 10 и 28, Выходной сигнал корректора 7 подается на вход контура стабилизации угловой скорости вала электродвигателя 16, Одновременно на вход контура (устройство 13 сравнения) подаются сигналы задатчика 11, осуществляющего подачу сигнала на дополнительное перемещение рейки в сторону увеличения подачи топлива при пуске двигателя и блока 12 аварийной защиты, дающий задание на перемещение рейки в положение минимальной подачи топлива, Контур стабилизации состоит из датчика 18 угловой скорости вала электродвигателя 16, устройства 36 согласования, согласующего дискретный сигнал датчика 18, и устройства 13 сравнения, пропорционально-интегрального регулятора 14, компенсирующего электромеханическую постоянную времени электродвигателя 16. обеспечивая эадан ные быстродействие и устойчивость контура. Одновременно сигналы от блока 13 аварийной защиты, задатчика 11 пускового режима дизеля, подаются на блок 13 сравнения, осуществляя смещение результирующего сигнала в сторону снижения (повышения) скорости вращения вала эадающего электродвигателя и обеспечивая уменьшение (увеличение) подачи топлива,10 Выходной сигнал регулятора 14 подается на выход коммутатора 15 бесконтактного электродвигателя 16, осуществляющего задание стабилизированной скорости вращения входного вала дифференциального редукто 15 ра, в котором сравнивается скорость электропривода со скоростью вала дизеля. Результат сравнения в виде углового перемещения выходного вала редуктора передается через реечное зацепление и 20 осуществляет дополнительное перемещение рейки топливного насоса, регулируя циклоаую подачу топлива и скоростной режим дизеля. Контур регулирования скоростного ре 25 жима дизеля по эффективным параметрам гидротрансформаторэ работает следующим образом,Информация об изменении скоростного режима дизеля и гидротрансформэтара с 30 датчиков. 28 и 30 передается на блок 31 деления, где определяется текущее значение передаточного отношения. Последнее поступление на вход функционального преобраэователя 32, выходным сигналам кото 35 рого является текущее значение КПД гидротрансформатора, поступающее на устрайство 34 сравнения, где сравнивается с максимальным эксплуатационным КПД, эадаваемым задатчиком 33, Результат сравнекорректирования топливоподачи на устройство 4. сравнения. Это влечет изменение скоростного режима в сторону его уменьшения и автоматически осуществляется выбор требуемого передаточного отношения гидротрансформатора и поддержание его максимальиого КПД. Таким образом, обеспечивается необ 50 ходимае быстродействие и минимальный удельный расход топлива, путем регулирования ега подачи с учетом эксплуатационных колебаний параметров топлива, рабочего процесса дизеля, окружающей среды и эффективных показателей гидро- трансформатора.Формула изобретения 1. Устройство для регулирования силовой установки. включающей двигатель с эадатчиком скоростного режима и 40 ния поступает на пропорциональный .регулятор Зб и дополнительным импульсомб 10 15 2 О 30 топливодозирующим органом и гидротрансформатор, содержащее пропорционэльноинтегральный регулятор стабилизатора частоты вращения вала дифференциального злектропривода топливодозирующего органа, датчик температуры отработавших газов, задатчик температуры отработавших газов, датчики температуры и давления окружающей среды, первое устройство сравнения с шестью входами, четыре из.которых связаны соответственно с датчиками температуры и давления окружающей среды, датчиком изэдэтчиком температуры отработавших газов, датчики частоты вращения вала двигателя и выходного вала гидротрансформаторэ, первый пропорциональный регулятор, эадатчик КПД гидротрансформаторэ, второе устройство сравнения, функциональный преобразователь и делитель, входы которого связаны с датчиками частоты вращения вала двигате-. ля и выходного вала гидротрансформэтора, выход через функциональный преобразователь подключен к одному из входов второго устройства сравнения, другой вход которого связан с задэтчиком КОД гидротрэнсформатора, а выход через первый пропорциональный регулятор связан с пятым входом первого устройства сравнения, шестой вход которого подключен к дачику частоты вращения вала двигателя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения быстродействия и повышения точности регулирования, устройство снабжено вторым пропорциональным регулятором, датчиком положения топливодоэирующего органа, третьим устройством сравнения, многофункциональным корректором, датчиком плотностновязкостных свойств топлива, датчиком давления воздуха во впускном трубопроводе двигателя, причем выход первого устройства сравнения через второй пропорциональный регулятор связан с одним из входов третьего устройства сравнения, другой вход которого связан с выходом датчика положения топливодозирующего органа, а выход - с одним из входов многофункционального корректора, другие входы которого связаны соответственно с датчиком плотностновязкостных свойств топлива, датчиком давления воздуха во впускном трубопроводе, датчиком частоты вала двига-теля и задатчиком скоростного режима двигателя, а выход подключен к входу пропорционально-интегрального регулятора,2. Устройство по и, 1, отл и чаю щеес я тем, что линия связи датчика температуры отработавших газов с одним иэ входов первого устройства сравнения снабжена дифференцирующим звеном.3. Устройство по п,1 и 2, отлича ющ е е с я тем, что линия связи датчика частоты вращения вала двигателя с шестым входом первого устройства сравнения снабжена дифференцирующим звеном 4, Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что линия связи датчика положения топливодоэирующего органа с одним из входов третьего устройства сравнения снабжена дифференцирующим эвеном,5. Устройство по пп, 1, 2, 3, 4 или 5, о тл и ч а ю щ е е с я тем, юо оно снабжено блоком аварийной защиты, задэтчиком пускоеого режима и четвертым блоком сравнения с тремя входами, включенным в линию связи многофункционального корректора с пропорционально-интегральным регулятором, э блок аварийной защиты и задэтчик пускового режиме подключены к соответствующим входам четвертого блока сравнения.6,Устройстеопоп.5,отл ич э ю щеес я тем, что снабжено датчиком частоты вращения вала дифференциального злектропривода и согласующим блоком, а четвертый блок сравнения выполнен с дополнительным входом, связанным через согласующий блок с датчиком частоты вращения вала дифференциального электропривода.16.63218Составитель П. МурашевРедактор Е. Фельдман Техред М. Моргентал . Корректор В. Петраа Заказ 1767 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж-Э 5, Рвувская наб., 4 ЯПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10