CN86106466A - 调节柴油机恒功的电子恒功装置 - Google Patents

Abstract

一种属于内燃机驱动发电机组的控制调节装置 ——调节柴油机恒功的电子恒功装置，特别适用于 铁道电传动内燃机车的柴油机和牵引发动机组的控 制调节。本装置采用位移传感器的电位变量来反映 柴油机供油量，将其作为柴油机功率的检测信号，以 此来反映柴油机的实际功率的调节柴油机恒功的电 子恒功调节装置。

Description

本装置是一种属于内燃机驱动发电机组的控制调节装置，特别适用于解决铁道电传动内燃机车的柴油机和牵引发电机组及其辅助传动装置的配合，控制柴油机功率为恒定目标的电子恒功励磁调节，以保证柴油机始终在经济工况下工作。

根据铁道电传动内燃机车的运用特点，在不同工况时柴油机均需在经济区域内工作，因此设置了各种转速与功率的联合调节装置，现今有机械式调节与电子式调节两大类。机械式调节装置由于机械传动结构的限制，在低档位时功率偏离经济工况，且不能进行恒功调节。传统的电子恒功调节装置如《内燃机车》1984年第2期中“内燃机车的电子恒功励磁”中介绍的那样，它是检测牵引发电机的电流、电压，通过乘法器乘得牵引发电机的输出功率与给定功率值比较，通过闭环调节，从而控制牵引发电机输出功率恒定，这样的闭环调节只恒定牵引发电机输出功率，不能恒定柴油机功率。

本发明与传统的电子恒功装置的根本区别在于以柴油机原喷油拉杆装置的动作，推动位移传感器活动杆的相对位移而得到的电信号变化值作为反映柴油机喷油量的检测信号，该检测信号能直接反映柴油机的功率，这样的柴油机实际功率信号与希望的给定功率值比较，通过包括柴油机在内的闭环调节，以调节牵引发电机功率的方法来达到柴油机功率恒定的目的。这一方法的改进，根本上解决了柴油机恒功的问题，而无需再借助于其它辅助装置进行功率修正。

图1为本装置装设在电传动内燃机车上的部位与作用系统示意图。（1）为位移传感器;（2）为电子恒功装置控制箱;（3）为调节励磁电流控制信号;其余为电传动内燃机车上原有部件。（1）位移传感器接受柴油机喷油拉杆装置推动的活动杆位移量，其相应电位变量作为柴油机喷油量信号f（h）输出。（2）电子恒功装置控制箱接受柴油机喷油量信号f（h）和机车上原有的柴油转速信号n，经处理后其输出（3）即为调节励磁电流控制信号。

图2为（2）电子恒功装置控制箱原理框图。（4）为柴油机功率给定环节;（5）柴油机功率给定信号;（6）为柴油机功率检测环节;（7）为柴油机功率检测信号;（8）为比较积分环节。电子恒功装置控制箱的输入分别来自柴油机转速信号n和柴油机喷油信号f（h）;输出（3）为调节励磁电流控制信号。

图3为柴油机功率给定环节（4）的原理图，其输入来自柴油机转速信号n;其输出（5）为柴油机功率给定信号，通向图2的比较积分环节（8）。（9）、（10）为三极管、（11）、（12）、（13）、（14）为电位器。（15）为运算放大器。

图4为图2柴油机功率检测环节（6）的原理图，其输入来自件（1）位移传感器反映柴油机喷油量的电位变量f（h）。（16）为调整电位器。（17）为运算放大器。其输出（7）为柴油机功率检测信号，通向图2的比较积分环节（8）。

图5为图2比较积分环节（8）的原理图，这是一只比例积分器，接受处理来自柴油机功率给定信号（5）和柴油机功率检测信号（7）。（18）为运算放大器。（19）为电位器。其输出为调节励磁电流控制信号（3）。

本装置装设在电传动内燃机车上所处部位及作用如图1所示，它由一只市售的位移传感器（1）和一只电子恒功装置控制箱（2）所组成。电子恒功装置控制箱接受位移传感器随柴油机的喷油拉杆装置位置变动而得到的电信号变化值作为柴油机喷油量的检测信号f（h）和机车上原有的柴油机转速信号n，二者经过电子恒功装置控制箱（2）调整、比较积分后，其输出就作为调节励磁电流控制信号（3）。如果对应柴油机某一转速下测到的柴油机喷油量信号f（h）不符合原定的柴油机经济工况的喷油量信号，电子恒功装置就不断改变励磁电流控制信号，使得牵引发电机功率也不断改变，柴油机功率也随负载功率的改变而改变，直到检测的柴油机喷油量信号f（h）符合事先确定的该柴油机转速下的经济工况喷油量信号，调节作用停止，此时包括柴油机在内的闭环调节系统处于相对平衡状态。这样，无论机车运行状态改变、还是柴油机辅助功率的变化，自动调节系统将立即起作用，最终保证柴油机恒定在经济工况工作。

电子恒功装置控制箱（2）内部原理如图2所示，主要有柴油机功率给定环节（4），其输出（5）为柴油机功率给定信号;柴油机功率检测环节（6），其输出（7）为柴油机功率检测信号;以及比较积分环节（5）等三部分组成。其输出经放大后作为调节控制牵引发电机的励磁电流控制信号（3）。

由于机车上反映柴油机转速的信号与反映柴油机理想牵引特性的各档位转速下的功率给定信号不符合，所以需要通过一个函数变换器来满足柴油机功率给定信号随柴油机转速变化的函数关系，这样的函数变换器就是功率的给定环节。其作用原理如图3所示。它的输入信号来自柴油机转速信号n，其输出信号就作为柴油机功率给定信号（5）。它们之间的函数关系曲线实际由三段组成，起始低位由调节电位器（14）确定，中间区段由三极管（10）输出，这一区段的曲线形状由调节三极管（10）的工作点确定，幅度大小由调节电位器（11）确定。在高转速区段由运算放大器（15）输出一条折线，折线的斜率和幅度分别调节电位器（13）和（12）来确定。三极管（9）用于极性转换。当函数曲线形状调定以后，对应柴油机某一转速就对应有一函数信号输出，作为柴油机在该转速下的功率给定信号（5）。

柴油机功率检测环节的作用原理如图4所示。根据柴油机的特性，其喷油量是控制柴油机功率的直接因素。以柴油机喷油拉杆装置的动作，推动位移传感器（1）活动杆的相对位移的电信号变化值作为反映柴油机喷油量的检测信号，以此来反映柴油机实际功率，它的检测精度和可靠性以及行程范围等均能满足检测要求。当柴油机喷油拉杆装置在某一位置时，位移传感器就输出对应的电位信号f（h），f（h）信号输入本环节，经由运算放大器（17）组成的比例放大，最终输出一个电信号作为柴油机功率检测信号（7）。检测信号（7）和传感器输出信号f（h）之间的比例关系靠调节电位器（16）来确定。

比较积分环节（5）是专门处理来自功率给定和功率检测信号的，是自动调节系统的中心环节，其工作原理如图5所示。这是一只比例积分器。来自柴油机功率给定信号（5）和来自柴油机功率检测信号（7）在运算放大器（18）输入负端进行比较，比较结果再积分，在运算放大器输出端得出相应的积分信号作为调节励磁电流的控制信号（3），调节励磁电流以控制牵引发电机功率。当检测信号（7）大于给定信号（5）时（绝对值比较），输出积分信号作为牵引发电机励磁电流的控制信号（3）将不断上升，相应减小牵引发电机的励磁，使牵引发电机的功率下降。由于柴油机功率是随负载变化而变化的，柴油机功率随之下降，柴油机供油量减小，使得柴油机功率检测信号（7）也随之减小，直到柴油机功率给定信号（5）等于柴油机功率检测信号（7），励磁调节停止，整个柴油机牵引发电机组和励磁系统处于相对平衡状态，柴油机此时的实际功率等于给定功率。反之，当柴油机功率检测信号（7）小于柴油机功率给定信号（5），输出积分信号减小，也就是励磁电流的控制信号（3）不断下降，相应增加牵引发电机的励磁电流（负极性控制），牵引发电机功率增大，柴油机功率也随之增大，柴油机功率检测信号（7）相应上升，直到柴油机实际功率等于给定功率，整个调节系统处于相对平衡状态。从这样的闭环调节系统的工作过程可以看到，只要柴油机在某一档位保持转速恒定，功率给定信号也恒定，柴油机实际功率也就能通过闭环调节恒定在某一功率值上不变。改变柴油机功率给定信号，柴油机实际功率通过闭环调节也将随之改变，所以只要调整功率给定信号就能很方便的调节柴油机牵引特性，直到符合柴油机的理想经济的牵引特性为止。

上述方法是以控制柴油机功率恒定为目标的，是包括柴油机在内的大的闭环调节系统，所以柴油机功率不会随辅机功率的改变而改变，也不会随牵引发电机绕组温升和本身效率改变而改变，同时也能反映柴油机本身功率的变化，这是本电子恒功装置的突出优点。本装置可以提高机车的起动加速性能，扩大机车的恒功率速度范围，降低柴油机部分工况和低档位的油耗。本装置经装东风8型内燃机车上较长时间的实际运行考验，恒功调节性能正常，低档位和部分负荷柴油机效率较高，机车起动牵引力大，低档位也能起恒功调节作用。

Claims (2)

1、一种属于内燃机驱动发电机组的控制调节装置-调节柴油机恒功的电子恒功装置，特别适用于铁道电传动内燃机车的柴油机和牵引发电机组的控制调节。传统的电子恒功调节装置是检测牵引发电机电流、电压来控制牵引发电机输出功率恒定。

本发明的特征是利用原柴油机喷油拉杆装置的动作，推动位移传感器活动杆的相对位移而得到的电信号变化值，作为反映柴油机喷油量的检测信号，以此来控制柴油机的实际功率等于给定功率的调节柴油机恒功的电子恒功装置。

2、根据权利要求1所述的调节柴油机恒功的电子恒功装置，其特征是至少用一个位移传感器来反映柴油机喷油量的检测信号。

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