Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 70196 О А С 29/06 БЗЬ НИЯ,АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский автомобильно-дорожный институт им, 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции, Украинскаясельскохозяйственная академия и Киевскийполитехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССРМ 1113579, кл, Р 02 О 1/04, 1983. 54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА57) Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автоматическому регулированию двигателей внутреннего с го ра ния транспортного средства. Цель визобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулирования частоты вращения двигателя при работе его в качестве привода электрогенератора. Устройство снабжено датчиком 27 и задатчиком 28 частоты тока, блоком сравнения 29, формирователем алгоритма управления 30, импульсным усилителем 31 с двумя входами и исполнительным электромагнитом 23 с датчиком тока 36. Выходы датчика и задатчика частоты тока связаны с входами блока сравнения, выход которого через формирователь алгоритма управления связан с первым входом импульсного усилителя, к выходу которого подключена обмотка исполнительного электромагнита, а датчик тока последнего подсоединен к второму входу импульсного усилителя. Исполнительный электромагнит связан через управляющий рычаг с сервомотором. Усилие от последнего через рычаги передается на пружину регулятора частоты вращения двигателя. 2 ил.Изобретение Относится к машиностроению, в частности к автомати:ескому ре улированию ДВС транспортного средства.Известны передви)кные сваро 11 ые аГ- регаты, смонтированнь,е на шасси авто обиля или трактораЦВ 1 гатель такогагрегата исгользуется ка силовая /",".зн)вка при движении авто 1).и/1 я или тозктора а при неГОдВижном ВГрэГВ 1 е 1,В Гроцессе сварки) для привода электоогенератора переменного тока.К регулятору таких агрегатов предьявляются следующие требования. При неподвикном. агреате и работе дв Гате/а на привод электрогенератора оегулятор дол жен обеспечивать точное ГО,ддержа-ие за" данной частоть Вращения., гр 1.ел стати-ес,(ая Ошибка ре/лироеЗания для обеспечения высокого качества сваро 1 ях работ должна бь 1 ть оавна и, При двикенл агрегата регулятор должен обеспечивать всерекимное регулирование частоты вра. щения при низких требованиях к точност поддержания скоростного режима ошибка регулирования 5 - 10%),Однако серийно вь ускаел 1 ые промь 1- ленностьо одноимпульсные регуляторы прямого действия, устс)навливаелые на ВВ" тотракторные дизели, эти требования не обеспечивают,Эти требования можно сбеспечи-.ь., улу шив статические и динамические показател механического регулятора при псмощи подсоединяемых к рычагу управления регулятором приставн;х электрогидрав/,ических устройств, Зт; устройства позво/я. ют ввод. Гь дополните/ь 1:,е и.и чьсь по нагрузке и производн ы 4 От -ару- к Ил, от частоты вращения в закон регулирования, улучшая качественные показатели систе:ы регулирования в целом, гр работе Дви.ателя в режиме привода электрогенератора, При движении агрегата приставные устрой. ства отключа отся и регулятор работает как обычный всережимный,Известен регулятор частоты ьращения ДВС, сОДержащи чуВствитель 1 Ьй элемашт, связанный с органом дозирования топхква через силовои рычаг, сервомотор, снабженный порш 1-ем с д)умя што(Вми, и зол(Т 1:.( сервомотора, связанный через пер:ьоэ . ечо двуплечего рычага с первым штс(Ом поршня, Второй шток которого чесез рыча- пружины и прукину связан с силовьм рьчэПри сниженинагоузки частота Врэ ения двигателя увеличивается, Это и)ВО 11:т к увеличению центробежной силы, и как слеоствие к перемещеО си "ового р,чага рег/лятора и связанного с .Пм органа дозирсзания топлива в сторону уменьшения подачи топлива и растяжению пружины регулятора, При этом золотник., связанный рычагом обратнол связи с органом дозирования топлиВа, псдает рабочую жидкость к поршню сервомотоза, вызывая его перемещенле, которое через промежуточный рычаг уменьшае) предварительное натяжение прукины. Одновременно с этим перемещение поршня вызывает обратное перемещение золотника и поршень останавливается в нек.тором новом псложении, соответствующем величине нагрузки.Недостатком такоГО реГу/ятора является то, что его динамические показатели (в частности, заброс частоты вращения) не улучшаются, что, в свою очередь, сказывается на качестве сварного шва, Это объясняется тем, что корректирование предварительного натяжения пружины происходит с запаздыванием, Кроме того, в процессе эксплуатации, вследствие износа деталей, изменяются параметры настройки регулятора на заданный наклон регуляторной характеристики, что влияет на стабилизацию частоты вращения и требует периодической перенастройки регулятора,Известен регулятор частоты вращения ДВС, содержащий чувствительный элемент, сзязаннь;й с органом дозирования топлива через силовой рычаг, сервомотар, снабженный золотником, который связан с помощью двуплечего рычага с первым штоком поршня сервомотора, Второй шток которого через рычаг пружины и пружину связан с силовым рычагом, а также измеритель нагруз.(и, рычаг пеоеключения режимов регулирОВания, качаОщиися рычаг и и ромежуточнуО тя гу, г оичем измеритель нагрузки соеди; сн вторым плечом двуплечего рычага, а качающийся рычаг при помощи шарниров вязан первым концом с рьчагом гереключения режимов, средней :встык - с вторым штоком поршня и через второй конец с оегулируемь 1 м ползуном,При работе двигателя в режиме вращения генератора, регулятор настроен на одноргжимное регулирование, Пои ул еньшении нагрузки частота вращения двигателя и поддерживающая сила чувствительного элемента увеличиваются, в результате чего силовой рычаг и орган дозирования топлива перемещаются а сторону уменьшения подачи топлива. Одновременно с этим измеритель нагрузки, воздействуя на золотник, управляет перемещением поршня сервомотора, передаваемым через двуплечий рычаг и промежуточнуо тягу на рычаг пружины, уменьшая ее предварительное натяжение, 701 аб 0а д 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При этом повышается точность поддеркения скоростного режима.Недостатком такого регулятора является то, что он ие приспособлен для рабаты в системах автомат 1 лческога регуллравания частоты вращения дизель-генераторов, питающих сварочные машины, так как при рабате дизель-генератора в качестве источника питания сварочной машины, на. грузка по фазам распределена существенно несимметрично. Это связано с тем, что к двум фазам генератора в процессе сварки подключается сварочный трансформатор, потребляющий до 80 - 90 ф мощности генератора, а к третьей фазе подключаются цепи управления сварочной машиной, потребляющие 10 - 20мощности генератора, Поэтому генератор работает с большим перекосом фаз. В связи с этим оказывается невозможным получить качественный сигнал по нагрузке, который можно было бы использовать для управления регулятором, Кроме того, изменение в процессе эксплуатации, вследствие износа деталей регулятора, параметров настройки регулятора влияет на ошибку стабилизации частоты вращения при однарежимном регулировании.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулирования частоты вращения двигателя при работе его в качестве привода электрогенератора.Поставленная цель достигается тем, что регулятор частоты вращения ДВС, содержащий центробежный датчик с подвижной муфтой, орган дозирования топлива, силовой рычаг, сервомотор с управляющим золотником и поршнем, качающийся рычаг, промежуточную тягу, управляющий рычаг, рычаг переключения режимов работ, измеритель, рычаг связи и пружину, причем подвижная муфта центробежного датчика чеоез силовой рычаг связана с органом дозирования, поршень сервомотора связан с качающимся рычагом, один конец которого через промежуточную тягу связан с рычагом переключения режимов, а другой конец через рычаг связи и пружину - с силовым рычагом, при этом измеритель связан с золотником и сервомоторам, снабжен датчикам и задатчикам частоты тока, блоком сравнения, формирователем алгоритма управления, импульсным усилителем с двумя входами и исполнительным электромагнитом с датчиком тока, при этом выходы датчика и задэтчика частоты тока связаны с входами блока сравнения, выход которого через формирователь алгоритма управления связан с первым входом импульсного усилителя, к выходу коараго подключена обмотка исполнительного электромагнита, а датчик тока последнего - к второму входу импульсного усилителя.Благодаря этому при изменении несимметричной нагрузки иэ электрогенератор, приводящей к изменению частоты тока и частоты вращения коленчатого вала двигателя посредством датчика и задатчика частоты тока, блока сравнения, а также формирователя алгоритма управления и импульсного усилителя формируется пропорционально-интегрально-дифферен циал ьив ый закон управления исполнительным электромагнитом, связанным с золотникам, уг равляющим перемещением поршня, передаваемым через качающийся рь чаг связи и паужину регулятора, вызывая уменьшение или увеличение(в зависимости от изменения нагрузки) ее предварительного натяжения, чта позволяет обеспечить нулевую статическую ошибку регулирования и повысить динамические качества регулятора при однорежимиам регулировании.В результате вОзможности переключения режимов работы регулятор может работать как однорежимный при работе двигателя на привод генератора, а также как всережимный при транспортной работе. На фиг. " показана принципиальная схема регулятора; на фиг, 2 - функциональная схема реализации измерителя и исполнительного злектромэгиитэ,Регулятор содержит центробежный датчик с подвижной муфтой 1, связанный с органом 2 дозировэиия топлива и пружиной 3 через силовой рычаг 4, рычаг связи 5, ссадиненный с одним концом качающегося рычага" б, шарнирно закрепленного на промежуточной тяге 7, связанной с двуплечим рычагом 8 поршня 9 сервомоторэ 10. Другой конец качающегося рычага б соединен с рычагом 11 переключения режимов рабат промежуточной тягой 12, На рычаге 11 установлен подвижный стакан 13, стапорный штифт 14 и пружина 15. Фиксатор 13 входит в вырезы на неподвижном секторе 1 б.Для питания рабочей жидкостью регулятор снабжен насосам 17, перепускным клапаном 18, масляным баком 19 и фильтром 20, установленным в соединительной магистрали 21.Регулятор снабжен измерителем 22 и исполнительным электромагнитом (ИЭУ) 23, шарнирно соединенным посредством управляющего рычага 24 с золотником 25, установленным в хваставике поршня 9 соосно с последним. Между поршнем 9 и корпу10 1 Г сом сервомотора 10 установлена пружина26.Измеритель 22 содержит датчик чагтоты тока (ДЧ) 27 и задатчик частогы тока (ЗЧ)28, блок сравнения (БС) 29, формировательалгоритма управления (ФАУ) 30 и импульсный усилитель (ИУ) 31,Датчик частоты тока 2 г электрогенератора (фиг. 2) представляет собой преобразователь частоты периодического сигнала внапряжение постоянного тока, Задатчик частоты тока ЗЧ) 28 представляет собой источник эталонного напряжения.Блок сравнения БС) 29 выполнен наоснове суммирующего операционного усилителя и имеет два входа, один из которыхподключен к выходу датчика частоты тока(ДЧ) 27, а другой к задатчику частоты тока(ЗЧ) 28, Формирователь алгоритма управления ФАУ) 30, связанный с блоком сравнения БС) 29, реализован на базе линейногокорректирующего фильтра, включающегооперационный усилитель 32, входную цепь33 и цепь обратной связи 34.Формирователь алгоритма управления30 обеспечивает реализацию алгоритма управления, позволяющего получить нулевуюстатическук) ошибку стабилизации частотывращения (при работе дизеля на приводэлектрогенератора), минимальный забросчастоты вращения и длительность переходного процесса. Применение показанной нафиг. 2 цепи обратной связи 34 позволяетреализовать пропорционально-интегрально-дифференциальный закон управления,по которому выходное напряжение формирователя алгоритма управления 30 изменяется по законуОзо= Кпв, - ю) - Ки 1 аь - ы) б т++ Кд - (иь - в),дбФЯгде йЬ и а) - заданное и реальное значениечастоты;Кл, Ки, Кб - коэффициенты усиления соответственно по пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющим закона управления,При необходимости изменения алгоритма на другой изменяется цепь обратной связи 34. Для реализации пропорциональногозакона управленич цепь обратной связи 34выполняется в виде резистора, для реализации пропорционально-интегрального закона цепь обратной связи представляет собойпоследовательное соединение емкости ирезистора.Выход Формирователя алгоритма управления 30 связан с входом импульсного 20 25 30 35 40 45 г,Г усилителя 31, содержащего широтно-импульсный усилитель 35 (ШИУ), датчик тока 36 обмотки управления исполнительного электромагнита 23 в виде шунта, суммирующий усилитель 37, определяющий разницу между выходным напряжением газо формирователя алгоритма 30 и напряжением, прогарциональным току в обмотке управления исполнительного электромагнита 23. Такое выполнение импульсного усилителя 31 позволяет обеспечить непосредственное управление током обмотки управления исполнительного электромагнита, а следовательно, непосредственно управлять его усилием, исключив при этом запаздывание,обусловленное злектромагитной инерционностью исполнительного электромагнита23,Регулятор работает следующим образом,При работе двигателя в режиме привода электрогенератора регулятор настраивают на однорежимное регулирование, Для этого рычаг 11 при помощи подвижного стакана 13, штифта 14 и пружины 15 фиксируется относительно сектора 16 в положении, обеспечивающем предварительное натяжение пружинь 1 3 на величину, необходимую для работы двигателя на холостом ходу при требуемой частоте вращения,При уменьшении нагрузки частота вращения двигателя частота тока) и центробежная сила датчика 1 возрастают. Под действием центробежной силы силовой рычаг 4 и связанный с ним орган 2 дозирования топлива перемещаются вправо, растягивая поужину 3 регулятора и уменьшая подачу топлива. При увеличении частоты вращения двигателя (либо увеличении частоты вращения приводимого от двигателя электрогенератора) увеличивается выходное напряжение датчика частоты тока 27, На входе блока сравнения 29 сравниваЕтся сигнал, пропорциональный заданному значению частоты, поступающий с выхода задатчика частоты 28, и сигнал, пропорциональный реальному значению частоты с выхода датчика частоты тока 27, Поскольку выходное напряжение блока сравнения 29 пропорционально разнице между реальным и заданным значениями частот тока электрогенератора, то повышение выходного напряжения датчика частоты 27 приведет к появлению отрицательного напряжения на выходе блока сравнения 29, которое поступает на формирователь алгоритма управления 30.Вьходное напряжение Оэо формирователя алгоритма управления 30 измеряется по закону, описанному уравнением (1) и по 17 О",9 бО 1010 л 5 30 50 ступает на вход импульсного усилителя 31, под действием которого в обмотке исполнительного электромагнита 23 формируется ток, равный =К Оо (где К - коэффициент усиления), которй обеспечиввет уменьше" ние усилия, развиваемого исполнительным электромагнитом 23 и перемещение связанного с ним упрэвляющего рычага 24 влево, В результате управляющий золотник 25 сервомотора 10 перемещается влево и каналы 38 открываются, Поддействием пружинц 26 поршень сервомотора 10 начинает переме" щаться влево, вытесняя рабочую жидкость через канэлы 38 на слив. При этом перемещение влево поршня 9 через двуплечий рычаг 8, промежуточный рычаг 7 и качающийся рычаг 6 передается на рычаг связи, уменьшая предварительное натяжение пружины 3. Уменьшение подачи топлива приводит к снижению частоты вращения двигателя (снижению частоты вращения, приводимого от двигателя электрогенератора), и, как следствие, к снижению выходного напряжения датчика частоты тока 27, Процесс регулирования будет продолжаться, пока напряжение на выходе блока сравнения 29 не станет равным нулю, а поскольку элгоритм управления содержит интегральную составляющую, то до тех пор, пока не выполнится условие.и= иЬ. При этом поршень 9 закрывает канэлы 38 и останавливается в новом положении, соответствующем величине нагрузки. При увеличении нагрузки регулятор работает эналогично, но орган 2 дозирования топлива, управляющий золотник 25, поршень 9 и рычаги 24,8,7,6 и 5 перемещаются в противоположных направлениях. При работе двигателя в качестве силовой установки эвтомобиля регулятор переключают на всережимное регулирование, Переходу от однорежимного регулирования к всережимному предшествует сброс нагрузки генератора до режима холостого хода. Поршень 9, управляющий золотник 25 и якорь исполнительного электромагнита 23 останавливаются в положении, соответствующем сбросу нагрузки. Электрогенератор отсоединяют от двигателя. Переключатель режимов работ устанавливают в положение, при котором рычаг 11 свободно перемещается относительно сектора 16. При этом качающийся рычаг 6 свободно поворачивается относительно шарнира 39, рычагом 11 можно задавать необходимый скоростной режим оаботц двигателя.Центробежная сила датчика 1 уравновешивается силой пружины 3, При уменьшении нагрузки частота врэщения двигателя увеличивается, что приводит к увеличению центробежной силы датчика 1, в результате чего орган 2 дозирования подачи топлива перемецается в сторону уменьшения подачи оплива, растягивая пружину 3 регулятора, новый равновесный режим ;станавливвется при большей частоте вращения. Изменяя натяжение пружины 3 регулятора с помощью рычагов 11, 12, б и 5, можно варьировать скоростными режимами работы двигателя в широких пределах.Испсльзование предлагаемого регулятора частоты вращения позволяет получить нулевую статическую ошибку стабилизации частоты вращения и улучшить динамические качества системы автоматического регулирования и ри однорежимном регулировении, при существенно несимметричной нагоузке на генератор, а также обеспечить всережимность работы регулятора при транспортном режиме работы.Формула изобретения Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, содержащий центробежный датчик с подвижной муфтой, орган дозирования топлива, силовой рычаг, сервомотор с управляющим золотником и поршнем, качающийся рычаг, промежуточную тягу, управляющий рычаг, рычаг переключения режимов работы, измеритель, рычаг связи и пружину, причем подвижная муфта центробежного датчика через силовой рычаг связана с органом дозирования, поршень сервомотора связан с качающимся рычагом, один конец которого Через промежуточную тягу связан с рычагом пеоеключения режимов, а другой конец через рычаг связи и пружину - с силовым рычагом, при этом измеритель связан с золотником сервомотора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулироввния частоть вращения двигателя при рабате его в качестве привода электрогенератора, регулятор снабжен датчиком и задатчиком частоты тока, блоком сравнения, формирователем алгоритма управления, импульсным усилителем с двумя входами и исполнительным электромагнитом с датчиком тока, при этом выходы датчика и задатчика частоты тока связаны с входами блока сравнения, выход которого через формирователь алгоритма управления связан с первцм входом импульсного усилителя, к выходу которого подключена обмотка исполнительного электромагнита, а датчик тока последнего подсоединен к второму входу импульсного усилителя.1701960 оставитель С,Ковалевехред М,Моргентал Корректор М,Кучерява едактор М.Товт аказ 4523 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Л(-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гага 101