Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

Система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащая задающее устройство , связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов , отличающаяся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей, она снабжена распределителем импульсов Г7 и одновибратором, а задающее устройство выполнено в виде управляемого генератора импульсов и фильтра низких частот, причем вход фильтра низких частот связан с выходом генератора управляющих импульсов , а его выход - с запускающим входом управляемого генератора импульсов, выход которого связан со сбрасывающим входом генератора управляющих импульсов, запускающий вход последнего связан с вторым выходом датчика угловой частоты вращения , первый выход датчика связан со сбрасывающим входом управляемого генератора импульсов и входом одновибратора, выход одновибратора связан с входом распределителя импульсов, вход которого связан с выходом генератора управляющих импульсов , а выход распределителя импульSS сов связан с входом блока управления кла (Л панами, связанным с входом датчика угловой частоты вращения. ел о со 4ib

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Гт 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3371448/25-06 (22) 29. 12.81 (46) 30.04.83. Бюл. № 16 (72) Б. Т. Кононов, И. M. Сапунов, К. Г. Сергеев, В. И. Терентьев, В. П. Уродливченко и Ю. Д. Шевцов (53) 621.43-444.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 353056, кл. F 02 D 5/02, 1970. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая задающее устройство, связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена распределителем импульсов

„„Я0„„1015094 A за F 02 D 5/02, G 05 Р 13/62 и одновибратором, а задающее устройство выполнено в виде управляемого генератора импульсов и фильтра низких частот, причем вход фильтра низких частот связан с выходом генератора управляющих импульсов, а его выход — с запускающим входом управляемого генератора импульсов, выход которого связан со сбрасывающим входом генератора управляющих импульсов, запускающий вход последнего связан с вторым выходом датчика угловой частоты вращения, первый выход датчика связан со сбрасывающим входом управляемого генератора импульсов и входом одновибратора, выход одновибратора связан с входом рас-пределителя импульсов, вход которого связан с выходом генератора управляющих импульсов, а выход распределителя импульсов связан с входом блока управления клапанами, связанным с входом датчика угловой частоты вращения.

I 015094

Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Известны системы автоматического регулирования двигателей внутреннего сгорания, содержащие задающее устройство, связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов.

Известные системы обеспечивают с достаточной точностью регулирование угловой частоты вращения на номинальном ре-. жиме работы двигателя (1).

Однако такие системы автоматического регулирования плохо работают при запуске двигателя, неприменимы для многоцилиндровых двигателей, когда надо обеспечить управление впрыском в соответствии с порядком работы цилиндров, а также неудовлетворительно работают в случае, когда угловая частота вращения вала двигателя больше, чем заданная угловая частота вращения. При этом изменяется порядок следования импульсных последовательностей, что при водит к появлению систематической ошибки регулирования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащая задающее устройство, связанное с двигателем, снабженным датчиком угловой частоты вращения его вала и блоком управления клапанами, при помощи генератора управляющих импульсов, снабжена распределителем импульсов и одновибратором, а задающее устройство выполнено в виде управляемого генератора

35 импульсов и фильтра низких частот, причем вход фильтра низких частот связан с выходом генератора управляющих импульсов, а его выход — с запускающим входом управляемого генератора импульсов выход 40 которого связан со сбрасывающим входом генератора управляющих импульсов, запускающий вход последнего связан с вторым выходом датчика угловой частоты вращения, первый выход датчика связан со сбрасывающим входом управляемого генератора им- 45 пульсов и входом одновибратора, выход одновибратора связан с входом распределителя импульсов, вход которого связан с выходом генератора управляющих импульсов, а выход распределителя импульсов связан с входом блока управления клапанами, 50 связанными с входом датчика угловой частоты вращения.

На фиг. 1 приведена схема системы регулирования; на фиг. 2 — зависимость импульсов напряжений U, Uz, U+, U, U9 на выхо- 55 дах соответствующих элементов схемы от времени t npu cs < cdÄ (график а) и c =ы„ (график б) .

Система содержит задающее устройство

1, выполненное в виде управляемого генератора 2 импульсов и фильтра 3 низких частот, генератор 4 управляющих импульсов, распределитель. 5 импульсов, блок 6 управления клапанами, двигатель 7, датчик 8 угловой частоты вращения вала двигателя и одновибратор 9. Вход фильтра 3 низких частот задающего устройства связан с выходом генератора 4 управляющих импульсов, а выход — с запускающим входом управляемого генератора 2 импульсов задающего устройства 1, выход которого связан со сбрасывающим входом генератора 4 управляющих импульсов, а запускающий вход последнего — с вторым выходом датчика 8 угловой частоты вращения вала двигателя, первый выход которого связан со сбрасывающим входом управляемого генератора 2 импульсов задающего устройства 1 и с входом одновибратора 9, выход которого связан с входом распределителя 5 импульсов, вход которого, кроме того, связан с выходом генератора 4 управляющих импульсов, выход распределителя 5 импульсов связан с входом блока 6 управления клапанами двигателя 7, связанного с входом датчика 8 угловой частоты вращения вала двигателя.

Система работает следующим образом.

В процессе пуска и в случае, когда угловая частота вала двигателя значительно меньше номинальной, т. е.с|((а „(график а, (фиг. 2), включен первый выход датчика 8.

Импульсы, следующие с этого выхода, запирают управляемый генератор 2 импульсов и запускают одновибратор 9. Так как управляемый генератор 2 закрыт и отсутствует напряжение на втором выходе датчика 8, то на выходе генератора 4 управляющих импульсов сигналы отсутствуют, а напряжение на выходе фильтра 3 низких частот равно нулю. При этом на вход распределителя 5 импульсов поступает напряжение с выхода одновибратора 9. Длительность управляющих импульсов с выхода одновибратора 9 выбирается таким образом, чтобы она соответствовала максимальному впрыску топлива в цикле. Распределитель 5 импульсов в соответствии с порядком работы цилйндров пропускает импульсы на вход блока 6 управления клапанами, время открытия которых равно длительности управляющих импульсов с выхода одновибратора 9 и соответствует максимальной подаче топлива в течение цикла.

В случае, когда угловая частота вращения cd вала двигателя примерно равна номинальному значению м„(находится в полосе захвата управляемого генератора 2 импульсов), происходит переключение выходов датчика 8, напряжение на первом выходе равно нулю, а с второго выхода следуют импульсы, частота которых равна

1015094

Ц Г 1 1 (3) 10

cdo в

Я= —— к,кк (4) 2 о 1 2 Ь

U3 1 А(-14 ср з частоте вращения вала двигателя. При этом снимается запрет с управляемого генератора 2 импульсов и на запускающий вход re нератора 4 управляющих импульсов . поступает импульсная последовательность, частота которой соответствует действительной частоте вращения вала двигателя. На сбрасывающий вход генератора 4 управляющих импульсов поступает импульсная последовательность с выхода управляемого генератора 2 импульсов . Частота следования импульсов с выхода генератора 2

cJ выбирается заведомо больше номинальной частоты вращения вала двигателя cd, Импульсная последовательность с выхода генератора 2 является для генератора 4 сбрасывающей. Длительность наличия напряжения на выходе генератора 4 определяется фазовым сдвигом между импульснымипоследователями и зависит от начальной разности частот ыр и ь|8 . Напряжение с выхода генератора 4 через фильтр 3 низких частот поступает на вход управляемого генератора 2 импульсов. При этом происходит перестройка частоты следования импульсов с выхода этого генератора и ее автоматическая подстройка к значению cd = и, т. е. происходит так называемый захват частоты управляемого генератора импульсов.

При этом частота cd становится равной где cd — частота следования импульсов управляемого генератора 2 импульсов при отсутствии напряжения на его входе;

К вЂ” коэффициент усиления генератора 2 импульсов;

U — управляющее напряжение на выходе фильтра 3 низких частот.

Напряжение Uy, поступающее на вход управляемого генератора 2 импульсов, равно где K — коэффициент усиления фильтра 3 низких частот;

14ср .— среднее значение напряжения на выходе генератора 4 управляющих импульсов.

После того, как произошел захват, управляемый генератор 2 импульсов начинает генерировать импульсы с частотой, равной действительной частоте вращения вала двигателя Эти импульсы сдвинуты по фазе в сторону отставания на угол ф по отношению к импульсам датчика 8 (график б, фиг. 2).

Величина угла сдвига фаз ф пропорциональна требуемой величине управляющего напряжения, необходимого для подстройки частоты управляемого генератора 2 импульсов.

При поступлении на вход генератора 4 управляющих импульсов, сдвинутых на уголь напряжение на его выходе равно где к4 — коэффициент усиления генератора 4.

Очевидно, что в соответствии с выражениями (1), (2) и (3) и равенством иа — — cde, угол отставания ф пропорционален скольжению действительной частоты вращения вала двигателя по отношению к фиксированной частоте ы, управляемого генератора 2 импульсов

Таким образом величина угла сдвига

20 фаз ф, а значит и длительность управляющих импульсов с выхода генератора 4 пропорциональна отклонению частоты вращения от заданного значения. Чем больше это отклонение, тем дольше будут открыты клапаны

25 блока б и тем.больше топлива будет посту5 пать в течение цикла в двигатель. Распределитель импульсов, как и в первом случае,. когда ы <Сы, определяет порядок впрыска в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

При условии поддержания постоянства давления в источнике топлива длительность впрыска определяет величину цикловой подачи топлива. Система автоматического регулирования правильно функционирует и при сбросах нагрузки, когда действительная частота вращения сд становится большей номинального значения мн. Это достигается благодаря тому, что cd выбрана заведомо большей возможных значений частоты вращения cde регистрируемой датчиком 8. При

40 cd )ы„ величина фазового сдвига ф будет меньше номинального значения ф„, соответствующего частоте cs„. При этом длительность впрыска топлива и количество топлива, впрыскиваемого за цикл, будет меньше, чем при о„, что позволит уменьшить

45 частоту вращения вала двигателя до номинального значения. Отдельные узлы, входящие в систему автоматического регулирования, могут быть легко реализованы на стандартных элементах, генератор управляющих импульсов может быть создан на базе триггера, а управляемый генератор импульсов на фазе релаксационного RC-генератора.

Использование предлагаемой системы автоматического регулирования частоты вращения позволит повысить точность ее регулирования.

1015094

Cd << е н

Составитель В. Ищенко

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 3168/31 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4