Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля и устройство для его осуществления

Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращениявала , вычитания из эталонного текущего значения скорости, формирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения колебаний скорости вращения вала при колебаниях нагрузки на дизель, вьщеляют периодическую составляющую из текущего значения скорости , формируют дополнительный сигнал , равный величине периодической составляющей текущего значения скорости и пропорциональный вычисленной § разности, и вычитают полученную весл личину одновременно с текущим значением скорости из эталонного значеcz ния.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<19> SU ав (5ц F 02 П 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCHGMV СВИДЕТЕЛьСУВУ (21) 3463500/25-06 (22) 05.07.82 (46} 15.04.84. Бюл. № 14 (72) С.И.Горб (53) 621.436.545(088.8) (56) 1. Архангельский В.С. Регуляторы частоты вращения судовых дизелей.

Л., "Судостроение", 1982, с. 180.

2. Патент США ¹ 4044236,,кл. 235-150 ° 21. опублик. 1977. (54) СПОСОБ ВСЕРЕЖИИНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ДИЗЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57} 1. Способ всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения. вала, вычитания из эталонного текущего значения скорости, формирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения рей. ки топпивного насоса и ограничения максимального хода рейки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения колебаний скорости вращения вала при колебаниях нагрузки на дизель, выделяют периодическую составляющую из текущего значения скорости, формируют дополнительный сигнал, равный величине периодической составляющей текущего значения скорости и пропорциональный вычисленной разности, и вычитают полученную величину одновременно с текущим значением скорости из эталонного значения о

1086197

2. Устройство для всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля, содержащее задатчик эталонного значения скорости вращения вала, связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса,, подсоединенный к выходу усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит фильтр периодической составляющей текущеro значения скорости, второй усилитель и второй сумматор, причем фильтр подключен к выходу измерителя, второй сумматор — к выходу фильтра, а вто-рой усилитель — к выходу второго сум матора.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно дополИзобретение относится к автомати. ческому регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения вала, вычитания из эталон= ного те cymего значения скорости, фор-IG мирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения. рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки (1) " .5

Известны устройства для осуществ-. ления указанных способов всережимного регулирования скорости вращения .,вала дизеля, содержащие задатчик эта- 20 лонного значения скорости вращения вала, связанный с измерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный 2 орган перемещения рейки топливного насоса, подсоединенный к выходу уси-. лителя (2) . нительно снабжено третьим сумматором, связанным с эадатчиком и первым и вторым сумматорами.

4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что фильтр выполнен в виде инерционного фильтрующ"".ro элемента с постоянной времени, равной 50-100Х вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель.

5. Устройство по пп, 2 и А, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что второй усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления в пределах от 0 до 0,8.

6. Устройство по пп. 3 и 4, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что второй усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления в пределах от 0 до ч.

Известные способы обеспечивают регулирование двигателя на всех скоростных режимах, однако при колебаниях нагрузки на двигатель (в частности при волнении для судовых двигателей, при работе трактора на пахоте для тракторных двигателей) в случае выхода (как периодического, так и полного) рейки топливного насо са на ограничение, установленное программным ограничителем нагрузки, значительно увеличиваются колебания скорости вращения вала.

Известные устройства обеспечивают реализацию укаэанных способов регулирования, однако в отмеченных случаях требуется повышение их точности.

Цель изобретения — уменьшение колебаний скорости вращения вала при колебаниях снагрузки на дизель и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля путем задания эталонного значения скорости вращения вала, измерения текущего значения скорости вращения вала, вычитания из эталон1086197 ного текущего значения скорости, формирования сигнала, пропорционального полученной разности, передачи его на исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса и ограничения максимального хода рейки, выделяют периодическую составляющую из текущего значения скорости, формируют дополнительный сигнал,. равный величине периодической составляющей 10 текущего значения скорости и пропорциональный вычисленной разности, и вычитают полученную величину одновременно с текупрж значением скорости из эталонного значения. 15

Устройство для осуществления способа всережимного регулирования скорости вращения вала дизеля, содержащее задатчик эталонного значения скорости вращения вала, связанный с из- 20 мерителем текущего значения скорости и первым сумматором, к выходу которого подключен первый усилитель, и исполнительный орган перемещения рейки топливного насоса, подсоединен 25 ный к выходу усилителя, дополнительно содержит фильтр периодической составляющей текущего значения скорости, второй усилитель и второй сумматор, причем фильтр подключен к выходу из- З0 . мерителя, второй сумматор — к выходу фильтра, а второй усилитель — к вы.ходу второго сумматора.

Устройство может быть дополнитель. но снабжено третьим. сумматором, свя- З5 занным с задатчиком и первым и вторым сумматорами.

Кроме того, фильтр выполнен в виде инерционного фильтрующего элемента с постоянной времени, равной 50- 40

100Х вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель. о

Второй усилитель выполнен с регули руемым коэффициентом усиления в пределах от 0 до 0,8 в устройстве с . 45 двумя сумматорами и от О до 4 в устройстве с тремя сумматорами.

На фиг. 1 представлена функциональ . ная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 « вариант с 50 обратной связью, в линии второго усилителя; на фиг. 3 — зависимости коэффициента усиления К второго усилителя при показателе качества регулирования 3 (сплошные линии) и загрузки 55 по мощности двигателя "ф (пунктирные линии) от постоянной времени Т>. фильтра периодической составляющей текущего значения скорости при различ. ных коэффициентах усиления второго усилителя; на фиг.-4 — зависимость показателя качества регулирования 3 от мошности двигателя 8g при различньм постоянных времени Т фильтра.

Устройство содержит измеритель 1 текущего значения скорости, фильтр 2 периодической составляющей текущего значения скорости, первый 3 и второй 4 усилители, первый 5, второй 6 и третий 7 сумматоры, исполнительный орган 8 перемещения рейки топливного насоса и задатчик 9 эталонного значения скорости вращения вала.

В качестве фильтра 2 может использоваться апериодическое звено первого порядка с передаточной функцией

2:Т р+1

2 где Т вЂ” постоянная времени.

Усилитель 4 может содержать дифференцирующее звено и гибкую обратную связь для повышения качества процесса регулирования. Усилитель 3 в устройстве (фиг. 2) охвачен обратной связью. Это значительно снижает требования к его точности по сравнению с требованиями к точности усилителя

I по схеме фиг. 1. Оба регулятора обладают одинаковыми статистическими и динамическими характеристиками, если коэффициент усиления усилителя 4 по схеме фиг. 1. и — " "°

К

1+К „ где К вЂ” коэффициент усиления усили9 теля 3 по схеме на фиг. 2.

Способ реализуется следующим образом.

Задатчиком 9 задают эталонное значение скорости вращения вала, измерителем 1 измеряют текущее значение скорости вращения вала, в первом сумматоре 5 вычитают из эталонного

Q текущее значение скорости М, и усиливают сигнал полученной разности в первом усилителе 3.

Далее при помощи фильтра 2 выделяют периодическую составляющую текущего значения скорости вращения вала, формируют дополнительный сигнал во втором сумматоре„ 6, равный разности эталонного значения скорости и величины сигнала с выхода фильтра 2, усиливают дополнительный сигнал и вычиВ

1086197 тают одновременно с текущим значени. ем скорости из эталонного значения в 5 или 7 сумматоре. Полученный в результате этих операций сигнал уси ливают в первом усилителе 3 и пере-. дают на исполнительный орган 8 перемещения рейки топливного насоса. Достигаемый положительный эффект заключается в следующем. При колебаниях нагрузки на дизель выход рейки топливных насосов на ограничение сопровождается уменьшением скоростного режима дизеля. По этой причине с увеличением времени пребывания рейки на ограничении сигнал, пропорциональный разности эталонной скорости и отфильтрованной от периодической составляющей действительной скорости вращения вала, возрастает. Это в свою очередь обеспечивает уменьшение мате- о матического ожидания хода рейки топливных насосов и преимущественную работу дизеля по регуляторной характеристике (без значительного выхода на ограничительную). Положительный эффект уменьшения колебаний скорости вращения вала сопровождается уменьшением загрузки дизеля.

Из фиг. 3 следует, что увеличение коэффициента усиления К более 4 ЗО приводит к незначительному дальнейшему улучшению качества процесса регулирования. В это же время увеличение ,коэффициента К g сопровождается сни-, жением загрузки дизеля. Постоянная З5 времени фильтра 2 Т также влияет на качество процесса регулирования скорости вращения вала. При черезмерно малых значениях Т показатель,3 начинает увеличиваться. Ухудшение 40 качества процесса регулирования в этом случае происходит вследствие частых, изменений сигнала на выходе второго усилителя 4, что способствует появлению автоколебаний в контуре регулирования скорости вращения вала.

При больших значениях Т показатель 3 также возрастает. Происходит это вследствие того, что сигнал на выходе фильтра 2 становится стационарным и регулятор "Менее гибко" реагирует на периодические выходы рейки топливньгх насосов на упор.

Из фиг. ч видно, что наибольшая стабильность скорости вращения вала ,(по показателюJ ) при одинаковом снижении загрузки дизеля достигается при постоянной времени Т . равной

4-9 с. Это значение постоянной времени Т соответствует 50 -100 вероятностного значения периода колебаний нагрузки на дизель. Кривая, стремящаяся к бесконечности при постоянной времени Т, практически может быть получена .пугем преднамеренного снижения заданной на регулятор эталонной скорости вращения вала с целью уменьшения вероятности выхода рейки топливного насоса на упор.

Использование предлагаемого способа позволит уменьшить колебания скорости вращения вала при колебаниях нагрузки на дизель, при улучшении условий работы топливной аппаратуры из-за уменьшения неравномерности вращения кулачкового вала, при улучшении условий работы водителей транспортных средств по причине стабилизации скоростного режима, при устранении потерь скорости движения судна, обусловленных колебаниями скорости вращения гребного винта.

1086197

1086197

ОР

Составитель В.Ищенко

Редактор С.Лисина Техред Т.Маточка Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2214/34 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4