SU1332052A1 - Электронный регул тор частоты вращени дизель-генератора с турбокомпрессором - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двига- телестроению. Целью изобретени   вл етс  повьшение эффективности регулировани . Регул тор содержит датчик 1 частоты вращени  и задающий эле- .мент 2, выходы которых подключены к неинвертирующим входам сумматора 3, к выходной линии которого подключены последовательно соединенные формирователь 4 закона управлени , усилитель 5 мощности и исполнительный орган 6 топливоподачи. Функциональный формирователь 16 сигнала уровн  ограничени  по давлению наддувочного воздуха включает в себ  источник 17 опорного напр жени , датчик 18 активной нагрузки, суммирующий усилитель (Л С

Description

133

19, первый резистор 20 и апериодическое звено 21. При набросах нагрузки на дизель-генератор датчик 14 наброса нагрузки вырабатывает сигнал, запускающий рдновибратор 13. Последний формирует Импульсf поступающий , на третий вход коммутатора 15. При действии этого сигнала коммутатор разрывает цепь дл  прохождени  сиг

1 . .

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателе- строению, а именно к электронным регул торам частоты вращени  дизель .- генератора с турбокомпрессором.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности регул тора. 1-.

На чертеже представлена блок-схема электронного регул тора.

Регул тор содержит датчик 1 и за- датчик 2 частоты вращени , выходы которых подключены к нёинвертирующим входам сумматора 3, к выходной линии которого подключены последовательно соединенные формирователь 4.закона управлени , усилитель 5 мощности и исполнительный орган 6 топливоподачи Регул тор снабжен диодом 7, операционным усилителем 8 с двум  входами и одним выходом и формирователем 9 сигнала уровн  ограничени  с задатчи ками сигналов 10, 11 и 12 соответственно установившегос , пускового и неустановившегос  режимов, причем последний вьтолнен в виде последовательно соединенных одновибратора 13 и датчика 14 наброса нагрузки. Первы вход операционного усилител  8 подключен к выходу формировател  4 закона управлени , второй вход - к вьгхо- ду коммутатора 15, а выход операционного усилител  8 через диод 7 св зан с инвертирующим входом сумматора 3л Первый вход коммутатора 15 подключен к выходу функционального формировател  .16 сигнала уровн  ограничени  по давлению наддувочного воздуха , второй вход - к выходам .задатчиков сигналов 10 и 11 установившегос  и пускового режимов, а третий вход - к выходу одновибратора 13 занала от задатчиков установившегос  пускового режима на вход усилител  8 и замыкает цепь дл  прохождени  сигнала с вь1хода функционального формировател  16. Последний обеспечивает ограничение подачи топлива при набросах нагрузки в зависимости от давлени  наддува. 1 ил.

датчика 12. При этом функциональный формирователь содержит источник 17 опорного напр жени , датчик 18 активной цагрузки, суммирующий усилитель

19, первый резистор 20 и апериодическое звено 21. Первый вход суммирующего усилител  19 соединен с датчиком 18 активной нагрузки и входом : апериодического звена 21, а второй :

вход суммирующего усилител  19 подключен к источнику 17 опорного напр жени . Апериодическое звено 21 выполнено в виде катушки 22 с ферромагнитным сердечником 22 и второго резистора 24, начало катушки 22 объединено с входом звена и подключено к выходу датчика 18 активной нагрузки. Конец катушки 22 соединен с. первым зажимом второго резистора 24 и объединен с выходом звена, который  вл етс  выходом функционального формировател  16. При.этом катушка 22 с ферромагнитным сердечником 23 снаб- жена дополнительной обмоткой 25, начало которой соединено с выходом суммирующего усилител  19, а конец - с первым зажимом первого резистора 20. Вторые зажимы резисторов 20 и 24 соединены между собой и с общим проводом схемы (нулевой шиной источника питани ).

Датчик 1 частоты вращени  представл ет собой преобразователь часто ты вращени  в посто нное напр жение и может быть выполнен в виде индукционного датчика, установленного вблизи коленчатого вала, на котором укреплен флажок или зубчатое колесо и обмотка датчика через одновибрато

св зана с фильтром низкой частоты (и фильтр, и одновибратор реализу19Тс  на микросхемах типа К140УД6, К140УД14 и др.). Задатчик 2 частоты вращени  представл ет собой источник опорного напр жени  и реализуетс  в виде параметрического или компенсационного стабилизатора НА стабилитронах типа КС 156, КС 182 и транзисторах типа КТ315, КТ814 и микросхемах серии К140. Сумматор 3 предназначен дл  .полученич алгебраической суммы подаваемых на него сигналов и выполнен . на операционном усилителе К140УД6. На такой же элементной базе реализован операционный усилитель 8. Диод 7 может быть серий КД, Д (например , КД202, Д220 и др.). Формирователь 4 закона управлени  задает величину цикловой подачи топлива в зависимости от сигналов датчика 1 частоты, задатчика 2 частоты и операционного усилител  8. Усилитель 5 мощности вьлолнен на транзисторах КТ315 и КТ805А, а исполнительный орган 6 представл ет собой электромаг- нитную форсунку, обмотка электромагнита которой подключаетс  к выходу усилител  5. Источник 17 опорного напр жени  представл ет собой стабилизатор посто нного напр жени , выполненный на микросхеме 142ЕН1. Суммирующий усилитель 19 реализован на микросхеме К140УД6. Датчик 18 активной нагрузки выбран типа Е728, Резисторы 20 и 24 - типа МГ, катушки 22 и , обмотка 25 намотаны проводом ПЭВ-2, 0,35 на сердечнике из стали 312 или 342. Одновибратор 13 реализуют на микросхеме 140УД6.

Регул тор работает следующим об- разоМо

Во всех; режимах, когда изменение топливоподачи происходит, в соответствии с изменени ми сигнала на выходе формировател  4, операционный усилитель 8 находитс  в насыщенном состо нии, при котором диод 7 заперт и, следовательно, никакого вли ни  на работу регул тора этот усилитель не оказывает. При равенстве входных сигналов операционного усилител  8 он выходит из насыщени , диод 7 открываетс , чем обеспечиваетс  охват сумматора 3 и формировател  4, отри- цдтельной обратной св зью. Последнее определ ет тот факт, что сигнал на выходе формировател  4 ни при каких обсто тельствах не превышает задан- ного ограничени . Уровень этого ог

5 о

0

5

раничени  в установившемс  режиме дизель-генератора формируетс  задат- чиком 10 установившегос  режима. При пуске, в случае необходимости уменьшени  уровн  ограничени  топливоподачи , по внешней команде происходит срабатьшание задатчика 11 пускового режима, вследствие чего происходит уменьшение уровн  сигнала задани . Указанный сигнал поступает на второй вход коммутатора 15 и через него про ходит на второй вход операционного усилител  8, выходное напр жение которого измен етс , вызыва уменьшение сигнала формировател  4 закона управлени  и цикловой подачи топлива.

При работе дизель-генератора на установившемс  режиме или при пуске сигнал датчика 18 активной нагрузки имеет посто нную величину, благодар  чему через катушку 22 и второй резистор 24 протекает посто нный ток. Этот ток создает лишь ничтожно малое падение напр жени  на активном сопротивлении катушки, и практически весь сигнал датчика 18 поступает на первый вход коммутатора 15. На выходе суммирующего усилител  19 в этом случае действует также посто нное по величине напр жение, вследствие чего по дополнительной обмотке 25 и первому резистору 20 протекает неизменный ток. Произведение этого тока на число витков дополнительной обмотки 25 таково, что даже при отсутствии тока в катушке 22 рабоча  точка сердечника 23 находитс  на падающем участке зависимости магнитной проницаемости от напр женности магнитного пол . Последнее приводит к уменьшению (увеличению) индуктивности катушки 22 при возрастании (уменьшении) ампер-витков обмотки 25. В соответствии с этим измен етс  и посто нна  времени катушки 22, равна  отношению ее индуктивности к сопротивлению второго резистора 24. Величина этой посто нной времени при работе агрегата на холостом ходу имеет наибольшее значение, уменьшающеес  по мере роста активной нагрузки.

При набросах нагрузки на дизель- генератор датчик 14 наброса нагрузки вырабатывает сигнал, запускающий од- новибратор 13. Последний формирует импульс, поступающий на третий вход коммутатора 15. При действии этого сигнала коммутатор разрывает цепь

до  прохождени  сигнала от задатчико 10 и 11 установившегос  и пусковог о режима на вход усилител  8 и замыкае цепь дл  прохождени  сигнала с выход функционального формировател  16 на указанный вход усилител  8.

Увеличение выходного сигнала датчика 18 активной нагрузки при наброс приводит к увеличению тока, протека- ющего по катушке 22 и второму резистору 24, в результате чего на этой катушке по вл етс  ЭДС самоиндукции, уменьшающа  скорость нарастани  тока, В св зи с этим выходной сигнал апериодического звена 21 нарастает не скачком, а по экспоненте, причем скорость нарастани  с течением времени падает. Начальна  величина этой скорости и Продолжительность процесс нарастани  сигнала по-разному завис т от упом нутой ранее посто нной i времени. Перва  функци  нарастает (пдает ) с уменьшением (увеличением) посто нной времени, а втора  уменьшаетс  (увеличиваетс ). Сама же посто нна  времени зависит от магнитного потока, пронизывающего сердечник 23. В св зи с этим при набросах нагрузки на дизель-генератор, работавший в исходном состо нии на холостом ходу, нарастание выходного сигнала звена 21,  вл ющегос  моделью турбокомпрессора происходит медленнее и дольше,, чем при набросах наг- рузки на агрегат, работавший в исходном состо нии под нагрузкой. В соответствии с этим зависимость ограниче- ни  подачи топлива и продолжительност процесса ограничени  в первом и пос- леднем из расмотренных случае различны . В первом случае степень ограничени  уменьшаетс  слабее, а процесс ограничени  длитс  дольше, чем во втором случае. В известном же устрой- стве посто нна  времени апериодического звена, имитирующего турбокомпрессор , неизменна и процесс нарастани  его выходного сигнала, использующегос  в качестве эквивалентна давле- ни  наддува, при набросах,нагрузки имеет одинаковую продолжительность независимо от исходной:активной нагрузки агрегата. Отметим, что на реальном дизель-генераторе с турбонад- дувом посто нна  времени турбокомпрессора при малых нагрузках дизел  больше, чем при больших, так как при уменьшении нагрузки дизел  частота

0

0

5

5 0 5 0 g

вращени  турбокомпрессора падает, вызыва  уменьшение фактора устойчивости Регул тор при набросах нагрузки обеспечивает ограничение топливо- подачи по сигналу апериодического звена, закон изменени  которого соответствует закону изменени  давлени  наддува на реальном дизель-генераторе . Ограничение подачи топлива осу- ществл етс  в более строгом соответствии с изменением давлени  наддува, благодар  чему переходный процесс протекает при более высоких индикаторном КПД и топливной экономичности дизел .

I -

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электронный регул тор частоты вращени  дизель-генератора с турбокомпрессором , содержащий задатчик и датчик частоты вращени  дизель-генератора , соединенные с входами сумматора , соединенные последовательно исполнительный орган топливоподачи, усилитель мощности и формирователь закона управлени , вход которого соединен, с выходом сумматора, а выход с первым входом операционного усилител  и через диод с инверсным входом сумматора, формирователь сигнала уровн  ограничени , снабженный задат- чйками сигналов установившегос , пускового и неустановившегос  режимов, последний из которых выполнен в виде одновибратора с датчиком наброса нагрузки, коммутатор с трем  входами и одним выходом и функциональный фор- мировател-ь сигнала ограничени  по давлению наддувочного воздуха, снабженный апериодическим звеном и датчиком активной нагрузки, причем выход датчика активной нагрузки соединен с входом апериодического звена, первый вход коммутатора соединен с выходом функционального формировател , второй - с выходом формировател  сигнала уровн  ограничени , третий - с выходом одновибратора задатчика неустановившегос  режима, а выход ком- мутатора соединен с вторым входом операционного усилител , отличающийс  тем, что, с целью , повышени  эффективности, фунйциональ- ный формирователь сигнала ограничени  по давлению наддувочного воздуха дополнительно снабжен источником опорного напр жени , суммирующим усилителем с двум  входами и первым

   .7 13320528

   резистором, его апериодическое звенойены между собой и с общим проводом

   вьшолнено в виде катуийси с ферромаг-схемы, начало дополнительной обмотки,

   нитным сердечником и дополнительнойкатушки соединено с выходом-суммиобмоткой и второго резистора, причемр. рующего усилител ; первый вход посначало . катушки объединено с входомледнего подключен к выходу датчика

   апериодического звена,-.конец катушкиактивной нагрузки, второй вход - к

   соединен с первым зажимом второговыходу источника опорного напр жени ,

   резистора и объединен с выходом апе-а конец дополнительной обмотки катушриодического звена, вторые зажимыю ки соединен с первым зажимом первого

   первого и второго резисторов соеди-резистора.