Автоматическая дистанционная система управления для двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 926341(22) Заявлено 020980 (21) 2981403/25-06 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет. Р 02 О 1/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.43=545 (088.8) Опубликовано 070 82 Бюллетень МВ 17 Дата опубликования описания 070582.(54)АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДИСТАНЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И зобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.Известны автоматические дистанционные системы управления для двигатеЛя внутреннего сгорания, содержащие задатчик режима с логическим блоком управления, связанным двумя каналами при помощи двух пар госледовательно установленных в них логических элементов И и ИЛИ с электрогидравлическим преобразователем, подключенным к сервомеханиэму органа управления частотой вращения, соединенного с логическим блоком уйравления при помощи дат ика положения, выполненного в виде кулачконого механизма с. переключателем Ц . Недостатком известных систем является то, что автоматическое управ ление режимами двигателя возможно для фиксирования режимов, количество которых определяется числом пар кулачков и переключателей, а автоматический вывод двигателя на любой режим невозможейЦель изобретения - автоматизация процесса управления скоростным режимом,Для достижения поставленной цели система снабжена двухканальнымблоком автоматического уиравления режимамис усили"телями,снабженнымилогическими элемен.тамиИЛИ,допОлнительным автономнымэлектрогидравлическим преобразователем и двумя аналоговыми. датчиками обратной связи по положению валика сервомеханизма и по частоте вращения,причем усилители через логическиеэлементы ИЛИ подключены к дополните,льному автономному электрогидравлическому преобразователю, а оба аналоговых датчика и задатчик режимак входу блока автоматического управления режимами.Блок автоматического управлениярежимами снабжен двумя сумматорамиширокой иузкой зонынечувствительнос-.ти с двумя каналами управления, причем к сумматору узкой эоны нечувствительности подключен аналоговыйдатчик по частоте вращения а к сумматору широкой зоны нечувствительнос 25 ти - аналоговый датчик положения валика сервомеханизма.Сумматор узкой эоны нечувствительности снабжен каналом управления длясвязи с усилителями, в котором уста 30 новлен логический элемент И, 926341Двухканал ьный блок антомати ческо-.го управления режимами снабжен широтно-импульсным модулятором и инвертором НЕ, а канал управления узкой зоны нечувствительности передусилителями - логическим элементом И, 5к которому через широтно-импульсныймодулятор подключен сумматор узкойзоны нечувствительности а через инвертор НЕ - сумматор широкой зонынечувствительности.Аналоговый датчик по положениювалика серномеханизма снабжен амортизаторами для установки на двигателе и нибропоглощающим элементом длякинематической связи с серномеханизмом,На фиг. 1 представлена схема сис-темы; на Фиг.2 - графики фактического напряжения на датчике обратнойсвязи ь Оп в зависимости от изменения 20напряжения задания а О.Двигатель 1 снабжен местным постом 2 управления с органом 3 управ-ления частотой вращения и органом 4переключения реверсивного устройства двигателя.С органом 4 кинематически соединен серномеханизм 5, выходной валиккоторого снабжен кулачковым механизмом, содержащим кулачок б, нзаимодействующий в положении "Вперед"("ХХ") с переключателем 9 и кулачок 20 - н положении "Назад" ("Я")с гереключателем 11. 35С органом 3 соединен сервомеханизм 12 при помощи кинематическойсвязи 13, снабженной упругим звеном14 переменной длины,Сервомеханизм 12 снабжен датчиком 40положения, выполненным в виде кулачкового механизма, взаимодействующего в положении "Пуск" (" Упор реверсирования") с переключателями (кулачок 15 с переключателем 16 и кулачок 4517 с переключателем 18), Сервомеханизм 12 также соединен вибропоглощающим элементом 19 с аналоговым датчиком 20 обратной связи по положениювалика серномеханизма 12. Датчик 20 50установлен надвигателе на амортизаторах 21. 10 Сервомеханизм 12 подключен двумяпараллельными гидравлическими каналами "Б" "Больше") и "М" (" Меньше"7 к электрогидранлическим преобр)рователям (ЭГП) 22 и 23, к дополнительному автономному электрогидравличеСкому преобразователю 24,Для регулирования скорости отработки сервомеханизма 12 в гидравлические каналы встроены дроссели 2528,Задатчик 29 режима через переключатель 30 подключен к ЭГП госредст вом логического блока управления(ЛБУ) 31, связанного двумя каналами("Б" и "М" ) с ЭГП 22 и одним каналомс ЭГП 23,В каналы связи ЛБУ 31 с ЭГП 22включены две пары последовательноустановленных логических элементовИ и ИЛИ, элемент И 32 и элемент И.гМ33 в канале "М", .элемент И 34 и элемент ИЛИ 35 в канале "Б" соответственно. В канал снязи ЛБУ 31 с ЭГМ 23включены логические элемЕнты И 32и ИЗК 36.Переключатели 16 и 18 датчика 20обратной снязи по положению валикасервомеханизма 12 соединены с ЛБУ 31,Задатчик 29 через переключатель30 в двухканальном блоке автоматического управления режимами 37 (БАУР)подключен к двум масштабным элементам 38 и 39, соединенным с сумматором40 широкой эоны нечувствительности(ШЗН) и сумматором 41 узкой эоны нечувствительности (УЗН), К сумматорам40 и 4 1 через масштабные элементы 42и 43 подключены аналоговые датчики20 по положению валика сервомеханиз,ма 12 и 44 - частоты вращения коленчатого вала двигателя соответственно.Сумматор 41 через два усилителя 45 и46, логические элементы ИЗИ 47 и 48подключены к каналам "Б" и "М" ЭГП 24.Сумматор 41 через широтно-импульсный модулятор 49 подключен к установленному в канале управления логическому элементу И 50, к которому через инвертор НЕ 51 также подключен сумматор 40, Элемент И 50 через усилители 52 и 53 подключен к элементам ИЛИ 47 и 48,Усилители .45, 46, 52 и 53 через логические элементы ИЛИ 47 и 48 подключены к дополнительному автономному электрогидравлическому преобразователю 24. Сервомеханизм 5 связан электрогйдравлическим преобразовате-. лем (ЭГП) 54 с ЛБУ 31.Фактическое напряжение (см, фиг. 2) на датчике обратной связи а Оср представлено н функции(ЫР, ап),где дА.р - изменение положения исполнительного органа регулятора;Ь и - изменение частоты вращения двигателя.Изменение напряжения задания ь О в Функции (4. )где ь 3- изменение положения задатчика режима;Цщ Оцд - напряжение на сумматорах41 и 42 соответственноузкой и широкой зон нечувствительности; О Оц О- напряжение на усилителяхОы 45, 46, 52 и 53.50 65 И з граФика видно, как происходит Формирование управляющих импульсов в системе.Система может работать в режиме дистанционного .управления с разомкнутой обратной связью и режиме автоматическом .(следящем) - с аналоговой обратной связью по положению валика сервомеханиэма и частоте вращения коленчатого вала двигателя.Система в режиме с разомкнутой 10 обратной связью работает следующим образом.При установке переключателя 30 на работу с ЛБУ 31,при получении команды от задатчика 29 логический 15 блок 31 преобразует ее в сигналы для ЭГП 54 и ЭГП 22 и 23. При помощи ЭГП 54,соединенного гидравлическими ,каналами с сервомеханизмом 5; в последний устанавливают орган 4 местногод поста двигателя 1, в одно из положений "Нф, "ХХф и "В".В положении "В" разрешается управление органом 3 управления частотой вращения. 25При подаче от задатчика 29 через логический блок 31 и элемент ИЗИ 35 ,сигнала по каналу "Б" на ЭГП 22 последний подает рабочую жидкость в сервомеханиэм 12, перемещая его выходной орган и через кинематическую связь 13 орган 3 местного поста 2 двигателя 1 на увеличение частоты вращения. Цри подаче сигнала через ЛБУ 31 и элемент ИЛИ 33 по каналу "М" на ЭГП 22, орган 3 перемешается на уменьшение час-З 5 тоты вращения.При плавном уменьшении частоты вращения двигателя (сигнал на ЭГП 23 не поступает от блока 31 и рабочая жидкость в механизм 12 поступает че рез два дросселя 25 и 26) прекращение перемещения органа 3 в точке фПуск". (" Упор реверсирования") достигается при опускании переключателей 16 и 18, взаимодействукщих в этой точке с ку лачками 15 и 17 соответственно.Поскольку взаимная Фиксация органов 3 и 4 местного поста 2 жесткая, при неточной остановке механизма 12 может произойти заклинивание блокировочного механизма поста 2 или повышенные механическиенапряжения в механизме 12, кинематической связи 13 или посту 2. Для исключения этого в кинематической связи предусмотрено упругое звено 14 переменной длины. Это позволяет изменять длину кинематической связи 13, не создавая нагрузок на пост 2 или механизм 12,При быстром уменьшении частоты вращения двигателя сигнал на ЭГП 23 доступает от ЛБУ 31 через элемент И 32 только при нажатом переключателе 16. Рабочая жидкость подается в механизм через один дроссель 26, а дроссель 25 шунтируется открытиемЭГП 23. Возможен излишний выбег механизма 12, при этом устанавливается малая частота вращения, при которой двигатель при реверсировании может заглохнуть.Во избежание этого, при замыканиипереключателя 18, подается сигнал.через элемент И 34, при наличии наего втором входе сигнала от переключателя 7 по каналу "Б", через элемент ИЛИ 35 по каналу "Б" на ЭГП 22.Сигнал с ЭГП 23 при этом снимаетсяи происходит медленное увеличениечастоты вращения до размыкания переключателя 18.Система в режиме с замкнутой обратной связью работает следующим образом.При изменении эадатчиком 29 установившегося режима двигателя на вели"чину угла, больше определяемого широкой зоной нечувствительности (ШЗН),на выходе сумматоров 40 и 41 появляется разностный сигнал в виде напряжения д О = Оор - О (Фиг,2).В зависимости от знака сигналаО;рО или ОарОь на усилителе 45йли 46 появится управляющийсигнал,который через элемент ИЛИ 47 или 48поступает на дополнительный автономный ЭГП 24. При подключении к ЭГП 24элемента ИЛИ 47 ЭГП через дроссели27 и 28 подает рабочую жидкость в механизм 12, например, на уменьшениечастоты вращения, при подключении эле.мента ИЗБ 48 ЭГП 24 подает рабочуюжидкость в механизм 12 через дроссели27 и 28 на увеличение частоты вращения.При перемещении валика механизма12 в аналоговом .датчике 20 обратнойсвязи, связанным с ним.кинематическим устройством 19, выходное напряжение его изменяется таким образом,что бы компенсировать напряжение задания.В положении, когда валик механизма 12 входит в широкую зону нечувствительности а Ощз= 0, на выходесумматора 40 управляющий сигнал исчезает, но сохраняется на сумматоре 41.На выходе элемента И 50 эа счетработы схемы широтно-импульсного модулятора 49 появляется управляющийширотно.-модулированный импульсныйсигнал. Этот сигнал через усилитель 52 или 53 и элемент ИБГ 47 или48 воздействует на ЭГП 24 для подачи рабочей жидкости в механизм 12. По мере уменьшения разности заданной и Фактической частоты вращения за счет работы схемы широтно- импульсного модулятора 49, длительность управляющего импульса уменьшается, а скважность (время междудвумя последовател ьными импул ьсами ) увели чивается, Это поз воляет обеспечить плавное управление изменением режиМа двигателя без перерегулирова ния. 1 очность работы системы определяется шириной узкой зоны нечувствительности, длительностью управляющего импульса и др, факторами и может быть доведена, при минимальной ,длительности импульса 0,2 - 0,4 с, до 0,5% от номинальной частоты вра,щения двигателя.11 ри неизменном задании режима, но при изменении частоты вращения двигателя в пределах узкой зоны система работает как корректор частоты вращения коленвала. 35Применение системы позволяет повысить точность управления режимами двигателя, обеспечить автоматическое управление как с участием оператора, так и при работе с ЭВМ. 20Канал управления с разомкнутой обратной связью в этой системе рассматривается в качестве дублирующего, резервного. Наличие двух следящих каналов управления (по положению механизма 12 и по фактическому паРаметру) позволяет в аварийных случаях (выход из строя одного из каналов ) обеспечить управление двигателем.Формула изобретенияАвтоматическая дистанционная система управления для двигателя внут-реннего сгорания, содержащая задатчик режима с логическим блоком управления, связанным двумя каналамипри помощи двух пар последовательно установленных в них логическихэлементов И и ИЛИ с электрогидравлическим преобразователем, подключенным к сервомеханизму органа управления частотой вращения, соединенного с логическим блоком управленияпри помощи датчика положения, выполненного в виде кулачкового механизма с переключателем, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью автоматизации процесса управления скоростным режимом, система снабженадВухканальным блоком автоматическогоуправления режимами с усилителями,снабженными логическими элементамиИЛИ,дополнительным автономным электрогидравлическим преобразователеми двумя аналоговыми датчиками обратной связи по положению валика сервомеханизма и по частоте вращения,при,чем усилители через логические эле-;менты ИЛИ подключены к дополнительному автономному электрогидравлическому преобразователю, а оба аналоговыхдатчика и задатчик режима - к входублока автоматического управления режимами,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 580338, кл. Г 02 Р 1/12, 1977,926341 енкоа Ко ель В МатВ. Синицкая т ка Ужг Состадактор Н. Бобкова Техре 2929/26 Тираж .548ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о 11.3035, Москва, Ж, Раушск Филиал ЙПП Патен Подписитета СССРкрытийя наб,д,4/ од, ул.Проектная