SU926341A1

SU926341A1 - Automatic remote control system for i.c. engine

Info

Publication number: SU926341A1
Application number: SU802981403A
Authority: SU
Inventors: Михаил Гершевич Шперлинг
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6397
Priority date: 1980-09-02
Filing date: 1980-09-02
Publication date: 1982-05-07

Description

Изобретение относитс к автоматическому регулированию двигателей внутреннего сгорани .This invention relates to the automatic regulation of internal combustion engines.

Известны автоматические дистанционные системы управлени дл двигател внутреннего сгорани , содержащие задатчик режима с логическим блоком управлени ) св занным-двум каналами при помощи двух пар последовательно установленных в них логических элементов И и ИЛИ с электрогидравлическим преобразователем) подключенным к сервомеханизму органа управлени частотой вреицени , соединенного с логическим блоком управлени при помощи датчика положени , выполненного в виде кулачкового механизма с. переключателем 1 .Automatic remote control systems for an internal combustion engine are known, which contain a mode setter with a logic control unit) connected-two channels using two pairs of AND and OR logic elements sequentially installed in them and an electro-hydraulic converter connected to the servo-mechanism of the time control unit connected to a logic control unit using a position sensor made in the form of a cam mechanism c. switch 1.

Недостатком известных систем вл етс то, что автоматическое управ ление режимами двигател возможно дл фиксировани режимов, количество которых определ етс числом пар кулачков и переключателей, а автоматический вывод двигател на любой режим невозможен ..A disadvantage of the known systems is that automatic control of engine modes is possible for fixing modes, the number of which is determined by the number of pairs of cams and switches, and automatic output of the engine to any mode is impossible.

Цель изобретени - автоматизаци процесса управлени скоростным режимом .The purpose of the invention is to automate the speed control process.

Дл достижени поставленной цели система снабжена двухканальнымблоком автоматического управлени режимами с усилител ми , снабженными логическими элемен тамиИЛИ,дополнительным автономным электрогидравлическим преобразователем и двум аналоговыми датчиками обратной св зи по положению валика сервомеханизма и по частоте вращени , To achieve this goal, the system is equipped with a two-channel automatic control mode with amplifiers equipped with logic elements OR, an additional autonomous electro-hydraulic converter, and two analog feedback sensors on the servo position roller and on the frequency of rotation,

10 причем усилители через логические элементы ИЛИ подк.шочены к дополните, льному автономному электрогидравлическому преобразователю, а оба аналоговых датчика и задатчик режима 15 к входу блока автоматического ущзавлени режимами.10 and amplifiers through logic elements OR are connected to a complementary, independent autonomous electrohydraulic converter, and both analog sensors and mode setter 15 are connected to the input of an automatic restraint unit.

Блок автоматического -управлени режимами снабжен двум сумматорами широкой и узкой зонынечувствительносг20The automatic-mode control unit is equipped with two adders for a wide and narrow sensitive zone20

ти с двум каналами -управлени , причем к сумматору узкой зоны нечувствительности подключен аналоговый датчик по частоте вращени , а к сумматору широкой зоны нечувствительнос25 ти - аналоговый датчик положени валика сервомеханизма.With two channels of control, the analog sensor is connected to the narrow frequency zone adder in terms of rotation frequency, and the analog servo mechanism position sensor is connected to the accumulator of a wide dead zone.

Сумматор узкой зоны нечувствительности снабжен каналом управлени дл св зи с усилител ми, в котором уста30 новлен логический элемент И.The adder of the narrow deadband is provided with a control channel for communication with amplifiers, in which the logic element I is installed.

Двухканальный блок автоматическо го управлени режимами снабжен широтно-импульсным модул тором и инверт ором HEJ а канал у правлени узкой зоны нечувствительности перед усилител ми - логическим элементом к которому через широтно-импульсный модул тор подключен сумматор узкой зоны нечувствительности., а через ин вертор НЕ - сумматор широкой зоны нечувствительности.The two-channel automatic mode control unit is equipped with a pulse-width modulator and an HEJ inverter, and the channel near the narrow deadband in front of the amplifiers is a logic element to which a narrow deadband combiner is connected through a pulse-width modulator. adder of a wide deadband.

Аналоговый датчик по положению валика сервомеханизма снабжен амортизаторами дл установки на двигате .ле и вибропоглощающим элементом дл кинематической св зи с сервомеханиз мом.The analog sensor on the position of the servo shaft is provided with shock absorbers for mounting on the engine and a vibration-absorbing element for kinematic connection with the servo-mechanism.

На фиг. 1 представлена схема сиетемы; на фиг.2 - графики фактического напр жени на датчике обратной св зи п в зависимости от изменени напр жени задани л Uj.FIG. 1 shows the scheme of the network; Fig. 2 shows graphs of the actual voltage on the feedback sensor n as a function of the change in the voltage of the reference l Uj.

Двигатель 1 снабжен местным постом 2 управлени с органом 3 управЛенин частотой вращени и органом 4 переключени реверсивного устройства двигател .The engine 1 is provided with a local control station 2 with a rotational speed control organ 3 and a switching device 4 for the motor reversing device.

С органом 4 кинематически соединен сервомеханизм 5, выходной валик которого снабжен кулачковым механизмом содержащим кулачо,к 6, взаимодействующий в положении Вперед The servo mechanism 5 is kinematically connected to the organ 4, the output roller of which is equipped with a cam mechanism containing a cam, to 6, interacting in the forward position

(в ) с переключателем 7, кулачок 8 - в положении Холостой ход (XX) с переключателем 9 и кулачок 10 - в положении Назад (Н) с переключателем 11.(c) with switch 7, cam 8 - in position Idling (XX) with switch 9 and cam 10 - in position Back (H) with switch 11.

С органом 3 соединен сервомеханизм 12 при помощи кинематической св зи 13, снабженной упругим звеном 14 переменной длины.A servomechanism 12 is connected to the organ 3 by means of a kinematic link 13 provided with an elastic link 14 of variable length.

Сервомеханизм 12 снабжен датчиком положени , выполненным в виде кулачкового механизма, взаимодействующего в положении Пуск (Упор реверсировани ) с переключател ми (кулачок 15 с переключателем 16 и кулачок 17 с переключателем 18). Сервомеханизм 12 также соединен вибропоглощающим элементом 19 с аналоговым датчиком 20 обратной св зи по положению валика сервомеханизма 12. Датчик 20 установлен на двигателе на амортизаторах 21.The servo-mechanism 12 is provided with a position sensor made in the form of a cam mechanism cooperating in the Start position (Reversal Stop) with the switches (cam 15 with switch 16 and cam 17 with switch 18). The servo-mechanism 12 is also connected by the vibration-absorbing element 19 to the analog feedback sensor 20 according to the position of the roller of the servo-mechanism 12. The sensor 20 is mounted on the engine on shock absorbers 21.

Сервомеханизм 12 подключен двум параллельными гидравлическими каналами Б (Больше) и М (Меньше1 У к электрогидравлическим преобрё ровател м (ЭГП) 22 и 23, к дополнительному автономному электрогидравлическому преобразователю 24The servo-mechanism 12 is connected to two parallel hydraulic channels B (More) and M (Less than 1 U to electrohydraulic converters (EGP) 22 and 23, to an additional autonomous electro-hydraulic converter 24

Дл регулировани скорости отработки сервомеханизма 12 в гидравлические каналы встроены дроссели 25 28 .In order to regulate the speed of testing the servo 12, throttles 25 28 are built into the hydraulic channels.

Задатчик 29 режима через переключатель 30 подключен к ЭГП посредством логического блока управлени (.ЛБУ) 31, св занного двум каналами (Б )с ЭГП22 и одним каналом с ЭГП 23.The mode setter 29 is connected via a switch 30 to an EGP via a control logic unit (.LBU) 31 connected by two channels (B) with an EGP22 and one channel with an EGP 23.

В каналы св зи ЛБУ 31 с ЭГП 22 включены две пары последовательно установленных логических-элементов П и ИЛИ, элемент И 32 и элемент ИЖ 33 в канале М, элемент И 34 и элемент ИЛИ 33 в канале Б соответственно . В канал св зи ЛБУ 31 с ЭГМ 23 включены логические элементы И 32 и ИЖ 36.The communication channels of LBU 31 with EGP 22 include two pairs of sequentially installed logical elements P and OR, element 32 and element IL 33 in channel M, element 34 and element OR 33 in channel B, respectively. Logic elements And 32 and IL 36 are included in the communication channel of the LUU 31 with EGM 23.

Переключатели 16 и 18 датчика 20 обратной св зи по положению валика сервомеханизма 12 соединены с ЛБУ 31.The switches 16 and 18 of the feedback sensor 20 according to the position of the roller of the servo-mechanism 12 are connected to the DRU 31.

Задатчик 29 через переключатель 30 в двухканальном блоке автоматического управлени режимами 37(бАУР) подключен к двум масштабным элементам 38 и -39, соединенныл с сумматором 40 широкой зоны нечувствительности (ШЗН) и сумматором 41 узкой зоны нечувствительности (УЗН), К сумматорам 40 и 41 через масштабные элементы 42 и 43 подключены аналоговые датчики , 20 по положению валика сервомеханиз ма 12 и 44 - частоты вращени коленчатого вала двигател соответственно. Сумматор 41 через два усилител 45 и 46, логические элементы ИЛИ 47 и 48The unit 29 through the switch 30 in the two-channel automatic control mode 37 (BAUR) is connected to two large-scale elements 38 and -39, connected to the adder 40 of the wide deadband (SHZN) and the adder 41 of the narrow deadband (UZN), To the adders 40 and 41 Analog sensors are connected through scale elements 42 and 43; 20, according to the position of the roller of the servo-mechanism 12 and 44, are the rotational speeds of the engine crankshaft, respectively. Adder 41 through two amplifiers 45 and 46, logical elements OR 47 and 48

М ЭГП 24.M EGP 24.

подключены к кангшамconnected to kangsha

Сумматор 41 через широтно-импульсный модул тор 49 подключен к установленному в канале управлени 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 ИЖ 47 и 48,The adder 41 through a pulse-width modulator 49 is connected to an AND 50 logic element installed in the control channel, to which an adder 40 is also connected via the HE 51 inverter. An element 50 through amplifiers 52 and 53 is connected to IZh 47 and 48,

Усилители .45, 46, 52 и 53 через логические элементы ИЛИ 47 и 48 подключены к дополнительному автономному электрогидравлическому преобразователю 24. Сервомеханизм 5 св зан электрогйдравлическим преобразователем (ЭГП) 54 с ЛБУ 31.Amplifiers .45, 46, 52 and 53 through the logic elements OR 47 and 48 are connected to an additional autonomous electro-hydraulic converter 24. The servo-mechanism 5 is connected by an electro-hydraulic converter (EGP) 54 to the LBU 31.

Фактическое напр жение (.см, фиг. 2 на датчике обратной св зи ь Uqa гфедставлено н функцииThe actual voltage (.cm, Fig. 2 on the feedback sensor Uqa gestavleno n functions

(, ixli) .(, ixli).

где ,р - изменение Положени исполнительного органа регул тора;where, p is the change in the position of the executive body of the regulator;

д п - изменение частоты вращени двигател .d p - change in engine speed.

Изменение напр жени задани л Uj в функции ( ) где 4k J - изменение положени задатчика режима;The change in the voltage of the set l Uj in the function () where 4k J is the change in the position of the mode setting knob;

UyiH U(y - напр жение на сумматорах 41 и 42 соответственно узкой и широкой зон нечувствительности;UyiH U (y is the voltage on adders 41 and 42, respectively, of narrow and wide dead zones;

Llt,5 Цце sC напр жение на усилител х Usi 45,46,52 и 53. Из графика видно, как происходит фор миро-вание управл ющих импульсов в системе. Система может работать в режиме дистанционного управлени с разомкнутой обратной св зью и режиме автоматическом (след щем) - с аналоговой обратной св зью по положению валика сервомеханизма и частоте вращени коленчатого вала двигател . Система в режиме с разомкнутой обратной св зыо работает следующим образом. При установке переключател 30 |на работу с ЛБУ 31, при получении команды от задатчика 29-логический блок 31 преобразует ее в сигналы дл ЭГП 54 и ЭГП 22 и 23. При помощи ЭГП 54 , соединенного гидравлическими {Каналами с сервомеханизмом 5, в последний устанавливают орган 4 местног поста двигател 1) в одно из положений Н, XX и В. В положении разрешаетс управ ление органом 3 управлени частотой вращени . При подаче от задатчика 29 через логический блок 31 и элемент ШИ .35 ригнала подканалу Б на ЭГП 22 последний подает рабоч ю жидкость в сер вомеханизм 12, перемеща его выходно орган и через кинематическую св зь 1 орган 3 местного поста 2 двигател 1 на увеличение частоты вращени . При подаче сигнала через ЛБУ 31 и элемен ИЛИ 33 по каналу м на ЭГП 22, орган 3 перемешаетс на уменьшение час тоты вращени . При плавном уменьшении частоты вращени двигател (сигнал на ЭГП 2i не поступает от блока 31 и рабоча жидкость в механизм 12 поступает через два дроссел 25 и 26) прекращени перемещени органа 3 в точке Пуск (Упор реверсировани ) достигаетсч при опускании переключателей 16 и 18 взаимодействующих в этой точке с кулачками 15 и 17 соответственно. Поскольку взаимна фикйаци органов 3 и 4 местного поста 2 жестка , при неточной остановке механизма 12 может произойти заклинивание блокировочного механизма поста 2 или повышенные механические напр жени в механизме 12, кинематической св зи 13 или посту 2. Дл исключени этого в кинематической св зи предусмотрено упругое звено 14 переменной длины. Это позвол ет измен ть длину кинематической св зи 13, не создава нагрузок , на пост 2 или механизм 12. При быстром уменьшении частоты вращени двигател сиг«ал на ЭГП 23 доступает от ЛБУ 31 через элемент -И 32 только при нажатом переключателе 16. Рабоча жидкость подае;тс в меанизм через один дроссел-ь 26, а россель 25 шунтируетс открытием ЭГП 23. Возможен излишний выбег меанизма 12, этом устанавливаетс мала частота вреицени , при которой двигатель при реверсировании может заглохнуть. Во избежание этого, при замыкании переключател 18, подаетс сигнал, через элемент И 34, при на его втором входе сигнала от переключател 7 по каналу Б, через элемент ИЛИ 35 по каналу Б на ЭГП 22. Сигнал с ЭГП 23 при этом снимаетс и происходит медленное увеличение частоты вращени до размыкани переключател 18. Система в режиме с замкнутой обратной св зью работает следующим образом. При изменении задат шком 29 установившегос режима двигател на величину угла, больше определ емого широкой зоной нечувствительности (ШЗН), на выходе сумматоров 40 и 41 по вл етс разностный сигнал в виде напр жени & и Uop - (фиг. 2). В зависимости от знака сигнала ytp и i или Ucp-ii- и, на усилителе 45 или 46 по витс управл ющий сигнал,который через элемент ИЛИ 47 или 48 поступает на дополнительный автономный ЭГП 24. При подключении к ЭГП 24 элемента ИЛИ 47 ЭГП через дроссели 27 и 28 подает рабочую жидкость в механизм 12, нагфимер, на уменьшение частоты вращени , при подключении элемента ИЖ 48 ЭГП 24 подает рабочую жидкость в механизм 12 через дроссели 27 и 28 на увеличение частоты вращени . При перемещении валика механизма 12 в аналоговом датчике 20 обратной св зи, св занным с ним.кинематичесКИМ устройством 19, вь ходное нагф жение его измен етс таким образом, что бы компенсировать напр жение задани . В положении) когда валик механизма 12 входит в широкую зону нечувствительности л UujSH О, на выходе сумматора 40 управл ющий сигнал исчезает , но сохран етс на сумматоре 41. На выходе элемента И 50 за счет работы схемы широтно-импульсного модул тора 49 по вл етс управл ющий широтно.-модулированный импульсный сигнал. Этот сигнал через усилитель 52 или 53 и элемен7 ИЛТ 47 или 48 воздействует на ЭГП 24 дл подачи рабочей жидкости в механизм 12. По мере уменьшени разности заданной и фактической частоты вращени за счет работы схемы широтноимпульсного модул тора 49, длительность управл ющего импульса уменьшаетс , а скважность (врем междуLlt, 5 Tsce sC voltage on the amplifiers Usi 45,46,52 and 53. From the graph you can see how the formation of control pulses in the system occurs. The system can operate in remote control mode with open-loop feedback and automatic (follow) mode — with analog feedback on the servo shaft position and the engine crankshaft frequency. The system in open-loop mode operates as follows. When installing switch 30 | for operation with LBU 31, when receiving a command from the setter, 29 logic unit 31 converts it into signals for EGP 54 and EGP 22 and 23. Using EHP 54 connected by hydraulic {Channels with servo-mechanism 5, the latter is set The organ 4 is a local engine post 1) to one of the positions H, XX and B. In the position, the control of the engine 3 of the speed control is permitted. When fed from setpoint 29 through logic unit 31 and element SHI .35 of the signal to subchannel B at EGP 22, the latter supplies working fluid to servo-mechanism 12, moving its output organ and through kinematic communication 1 organ 3 of local post 2 of engine 1 to increase frequency rotation When a signal is applied through the LBU 31 and the elements OR 33 through the channel m on the EGP 22, the organ 3 is mixed to reduce the rotational speed. With a gradual decrease in the engine speed (the signal to the EGP 2i does not come from block 31 and the working fluid to mechanism 12 comes through two throttles 25 and 26), the movement of the organ 3 at the Start point (reversal stop) is reached when the switches 16 and 18 interacting with this point with cams 15 and 17 respectively. Since the mutual fixation of the organs 3 and 4 of the local post 2 is hard, if the mechanism 12 is inaccurately stopped, the locking mechanism of the post 2 or the increased mechanical stresses in the mechanism 12, the kinematic link 13 or the post 2 may occur. To prevent this, an elastic link 14 variable length. This allows you to change the length of the kinematic connection 13, without creating loads, on post 2 or mechanism 12. When the frequency of rotation of the motor rapidly decreases, the signal on EGP 23 can be accessed from LBU 31 through element -I 32 only when the switch 16 is pressed. liquid feed; ts into meanism through one Drossel-26, and Rossel 25 is shunted by the opening of EGP 23. It is possible that the meanism 12 may run out too much, this sets a low frequency for which the engine can stall when reversed. In order to avoid this, when the switch 18 is closed, a signal is given through the AND 34 element, when at its second input a signal from the switch 7 via channel B, through the OR element 35 through channel B to the EGP 22. The signal from the EGP 23 is removed and a slow increase in the rotational speed before the switch 18 is opened. The system operates in a closed-loop mode as follows. When the engine mode of the engine changes by the amount of the angle greater than that determined by the wide insensitivity zone, the differential signal in the form of voltage & appears at the output of the adders 40 and 41 and Uop - (fig. 2). Depending on the sign of the signal ytp and i or Ucp-ii- and, on the amplifier 45 or 46, a control signal is transmitted through the OR 47 or 48 element to an additional autonomous EGP 24. When connected to the EGP, 24 elements OR 47 EGP through The throttles 27 and 28 supply the working fluid to the mechanism 12, nagfimer, to reduce the rotation frequency, while connecting the element IL 48, the EGP 24 supplies the working fluid to the mechanism 12 through the throttles 27 and 28 to increase the rotation frequency. When the roller of the mechanism 12 is moved in the analog feedback sensor 20 associated with it. It is a kinematic device 19, its variable nagging is changed in such a way as to compensate the voltage of the reference. In position) when the roller of the mechanism 12 enters the wide deadband l UujSH O, at the output of the adder 40 the control signal disappears, but remains on the adder 41. At the output of the element I 50 due to the operation of the pulse-width modulator circuit 49 control width-modulated pulse signal. This signal through the amplifier 52 or 53 and the element 7 of the ILT 47 or 48 affects the EGP 24 for supplying the working fluid to the mechanism 12. As the difference between the set and the actual rotation frequency decreases due to the operation of the pulse width modulator circuit 49, the duration of the control pulse decreases and duty cycle (time between

двум последовательными импульсами) увеличиваетс . Это позвол ет обеспечить плавное управление изменением .1а двигател без перерегулирова ни . Точность работы системы определ етс шириной узкой зоны нечувствительности , длительностью управл ющего импульса и др. факторами и может быть доведена , при минимальной .Длительности импульса 0,2 - 0,4 с, ,до 0,5% от номинальной частоты вращени двигател .two consecutive pulses) is increased. This allows smooth control of the engine .1a change without overshoot. The accuracy of the system is determined by the width of the narrow deadband, the duration of the control pulse, and other factors, and can be increased with the minimum pulse duration of 0.2 - 0.4 s, up to 0.5% of the nominal frequency of rotation of the engine.

При неизменном задании режима, но при изменении частоты врахцени двигател в пределах узкой зоны система работает как -корректор частоты вращени коленвала.With a constant setting of the mode, but when the frequency of the engine changes within a narrow zone, the system works as a corrector for the crankshaft rotation speed.

Применение системы позвол ет повысить точность управлени режимами двигател , обеспечить автома1тическое управление как с участием оператора, так и при работе с ЭВМ.The use of the system allows to increase the accuracy of control of engine modes, to ensure automatic control both with the participation of the operator, and when working with computers.

Канал управлени с разомкнутой обратной св зью в этой системе рассматриваетс в качестве дублирующего j резервного. Наличие двух след щих каналов управлени (по положению механизма 12 и по фактическому параметру ) позвол ет в аварийных случа х (выход из стро одного из каналов ) обеспечить управление двигателем .The open-loop control channel is considered in this system as a backup j backup. The presence of two following control channels (according to the position of mechanism 12 and the actual parameter) allows in emergency cases (failure of one of the channels) to provide control of the engine.

Claims

1. USSR author's certificate No. 580338, cl. F 02 D 1/12, 1977.

AUtp-ff p, uh)

)

FIG, g