SU1116199A1 - Система регулировани угла опережени впрыска топлива в дизель с наддувом - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ С НАДДУВОМ и топливоподающей системой , включающей топпивовпрыскивающую форсунку и иасос высокого давлени , состо щий из плунжерного аккумул тора , топливоподкачивающего насоса и регул тора частоты вращени , содержаща  акселерометр, дифференциатор, сервомотор, формирующий распределитель и блок управлени , включающий источник опорного напр жени , сумматор и преобразователь напр жение-интервал времени, св занные последовательно , причем акселерометр св зан с валом дизел  и подключей к первому входу сумматора через дифференциатор, а к второму входу непосредственно , выход преобразовател  напр жение-интервал времени св зан с форсункой последовательно через сервомотор и формирующий распределитель , подключенш 1й к регул тору частоты и плунжерному аккумул тору, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  надежности работы дизел  с наддувом на близких к номинальному и номинальном режимах, в систему дополнительно включены датчики максимального давлени  сгорани  в цилиндре , пороговый элемент, схема И н первый и второй элементы сравнени  причем выход датчика максимального 3 давлени  подключен параллельно к суммирующему входу первого элемен-, та сравнени  и входу порогового элемента , выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами cxei И, выход которой св зан с вычитающим входом второго элемента сравнени , а третий вход - с выходом преобразовател  напр жениеинтервал времени, св зь которого с сервомотором выполнена через суммирующий вход второго элемента сравнени  . со ;о

Description

Изобретение относитс  к двигател строению, преимущественно к Система регулировани  топливоподачи дйзе-. лей. Известны систейы регулировани  угла опережени  впрыска топлива в дизель с наддувом и топливоподающей cиcteмoй, включающей топливовпрыски вающую форсунку и насос высокого да лени , состо щий из плунжерного акк мул тора, топливоподкачивающего насоса и регул тора частоты вращени , содержащие акселерометр, дифференциатор, сервомотор, формиру щий распределитель и блок управлени , включающий источник опорного напр жени ,сумматор и преобразовател напр жение-интервал времени, св занные последовательно, причем аксе лерометр св зан с валом дизел  и подключен к первому входу сумматора через дИс)ференциатор, а к второму входу - непосредственно, выход прео разовател  напр жение-интервал времени св зан с форсункой последовательно через сервомотор и формируюирй распределитель, подключенный к регул тору частоты вращени  и плунжерному аккумул тору. Известна  система обеспечивает поиск и поддер жание близких к оптимальным по мощности двигател  углов опережени  впрыска топлива и обладает высокими точностью и быстродействием Ги . Однако если двигателем внутреннего сгорани   вл етс  дизель с наддувом, то оптимизаци  угла опере жени , с целью получени  максимальной мощности, допустима не на всех режимах работы агрегата. На близких к номинальному и номинальном режимах такое регулирование приводит повьшению максимального давлени  сг рани  сверх допустимого уровн , что непозволительно из соображений тепломеханической напр женности деталей цилиндропоршневой- группы и сниж ет надежность его работы. Цель изобретени  - повышение надежности работы дизел  с наддувом на близких к номинальному и номинальном режимах. Указанна  цель достигаетс  тем, что система регулировани  угла опережени  впрыска топлива в дизель с наддувом и топливоподающей системой включакмцей топливовпрыскив ощую фор сунку и насос высокого давлегш , со сто щий из плунжерного аккумул тора , тогативоподкачивающего насоса и регул тора частоты вращени , содержаща  акселерометр, дифференциатор, сервомотор, формирующий распределитель и блок управлени , включающий источник -опорного напр жени , сумматор и преобразователь напр жение-интервал времени, св занные последовательно , причем акселерометр св зан с валом дизел  и подключен к первому входу сумматора через дифференциатор , а к второму входу - непосредственно , выход преобразовател  напр жение-интервал времени св зан с форсункой последовательно через . сервомотор и формирующий распределитель , подключештый к регул тору частоты вращени  и плунжерному аккумул тору , в систему дополнительно включены датчик максимального давлени  сгорани  в цилиндре, пороговый элемент, схема И и первый и второй элементы сравнени , причем выход датчика максимального давлени  подключен параллельно к суммирующему входу первого элемента сравнени  и ходу порогового элемента, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами схемы И, выход которой св зан с вычитающим входом второго элемента сравнени , а третий вход - с выходом преобразовател  напр жение-интервал времени, св зь которого р сервомотором выподнена через суммирующий вход второго элемента сравнени . На фиг. 1 приведена блок-схема системы автоматического регулировани  угла опережени  впрыска топлива в дизель; на фиг. 2 - графики изменени  угла опережени  Q j, от угловой частоты вращени  вала di , где кривой Л показана исходна  характеристика , а кривой В - оптимальна , получаема  данной системой. Система содержит акселерометр J, выход которого через дифференциатор 2 св зан с первым входом блока 3 управлени  и непосредственно подключен к второму входу этого блока , причем указанные входы размещены в сумматоре 4, выход которого соединен с входом преобразовател  5 напр жение-интервал времени. Третий вход сумматора 4 подключен к источнику 6 опорного напр жени  блока 3 управлени  и вычитающему входу пер3 вого элемента 7 сравнени , суммирующий вход которого соединен с датчиком 8 максимального давлени  сгорани  в цилищфе и входом порого вого элемента 9. &1ходы первого эле мента 7 сравнени  и порогового элем та 9 подключены соответственно к пе вому и второму входам И 10, а выход преобразовател  5 напр жени интервал времени,  вл ющийс  выходо блока 3 управлени ) соединен с третьим входом И 10 и суммиру щим входом второго элемента 11 срав ни . Вычитакиций вход последнего под ключен к выходу И 10, а выход через сервомотор 12 св зан с пе вым входом формирующего распределител  13, подключенного к топливовпрыскивающей форсунке 14. Входы фор мирующего распределител  13 св заны также с топливнымнасосом 15 высоко го давлени , который включает в себ  топпивоподающий насос 16, вход кото рого соединен с входом акселерометра I и коленчатым валом 17 дизел , регул тор 18 частоты вращени , св занный с насосом 16 и выходом подклю чешшй к второму входу формирующего распределител  13, и плунжерный аккумул тор 19, св занный с топливоподакицим насосом 16 и третьим входом формирующего распределител  13. Акселерометр 1, последовательно соединенный с дифференциатором 2, блоком 3 управлени , вторым элементом 11 сравнени , сервомотором 12, первым входом формирующего, распределител  3 и топлиВОВпрыскивающей форсункой 14 образуют контур оптимизации угла опережени  впрыска по мощности на тех режимах работы дизел , где максимальное давление его ранн  много ниже допустимого уровн . На остальных режимах, де максимальное давление сгорани  близко к допустимой величине {.Pg г J кроме вышеуказанных элементов, в ко тур оптимизации угла опережени  с учетом РЛ вход т датчик 8, первый элемент 7 сравнени , пороговьй элемент 9 и схема И 10. Топливоподающий насос 16 обеспечивает дозирование и нагнетание топ лива а плунжерный аккумул тор 19. Плунжерный аккумул тор 19 аккумулирует цикловую подачу топлива и при открывании отверсти  формирующего 99 распределител  13 выталкивает ее через форсунку 14 в цилиндр дизел . Регул тор 18, частоты вращение автоматически стабилизирует заданную частоту вращени  коленчатого вала 17 дизел . Акселерометр 1 безынерционного типа измер ет величину и знак углового ускорени  коленчатого вала. Блок 3 управлени  - у.стройство, позвол ющее с помощью сумматора 4 суммировать и усиливать вход щие в него сигналы, а с помощью преобразовател  5 - преобразовывать сигнал в импульс посто нной амплитуды, длительность которого пропорциональна величине входного сигнала. Источник 6 опорного напр жени  вырабатывает посто н1й.1й по знаку сигнал , величина которого также пасто нна и пропорциональна значению давлени  Р , несколько меньщ го допустимого уровн  Р Сервомотор 12 интегрирует и усиливает выходной сигнал второго элемента 11 сравнени . Формирующий распределитель 13 - устройство, позвол ющее совместно с плунжерным аккумул тором 19 формировать закон цикловой подачи и угол опережени  впрыска топлива, а также направл ть топливо к форсунке 14 (.гидромеханического типа с пружинным запиранием иглы р аспьшител ) , Система работает следующим образом . Когда дизель работает на неноминальных режимахi при которых Pg Р топливо из бака подводитс  к тогшивоподающему насосу 16. Насос 16 .отмер ет цикловую подачу топлива, величина которой устанавливаетс  регул тором I8 частоты вращени  в соответствии с режимом работы дизел  и нагнетает ее в плунжерный аккумул тор 19 под высоким давлением. Далее циклова  подача топлива подводитс  к формирукщёму распределителю 13, который в соответствии с выходным сигналом регул тора 18 формирует закон впрыска, устанавливает угол опережени  и направл ет топливо к форсунке 14. Акселерометр I подает сигнал углового ускорени  одновременно на вход сумматора 4 и на вход дифференциатора 2, с выхода которого напр жение поступает на первый вход сумматоpa 4. На третий вход последнего и н вычитающий вход первого элемента 7 сравнени  подаетс  сигнал Ug от источника 6 опорного напр жени , вели чина которого пропорциональна давле нию сгорани , несколько меньшему допустимого уровн  и К. Р 6 i . гдеKg - коэффициент пропорциональности . Выходной сигнал сумматора 4 (U) подаетс  на вход преобразовател  5, который формирует пр моугольный импульс посто нной амплитуды U длительностью С , пропорциональной величине выходного напр жени  сумматора , где К у - коэффициент пропорциональности . Указанный импульс подаетс  на третий вход схемы И 10 и. суммирук ций вход второго элемента 11 сравнени . Поскольку пороговый элемент 9 срабатывает при максимальном давлении сго рани , равном PJI , то в рассматривае мом диапазоне режимов работы дизел  на выходе этого элемента действует, нулевой сигнал, вследствие чего схема И 10 закрыта и на ее выходе присутствует также нулевой сигнал. Благодар  этому выходной импульс преобразовател  5 проходит на вход сервомотора 12 без вс ких изменений, где он интегрируетс , усиливаетс  и подаетс  на вход формирующего распределител  13. Щэедположим, что эти импульсы положительные . Сервомотор 12 интегрирует положительные импульсы и воздействует на формирующий распределитель 13, который обеспечивает увеличение угла опережени  впрыска. Если такое изменение угла лриближает его к оптимальному по мощности значению то при каждом цикле изменени  этого угла мощность дизел  получает положительные приращени , вследствие чего ускорение вала 17 также поло жительно . Благодар  этому на первый и второй входы сумматора 4 подаютс  положительные сигналы. По мере приближени  к оптимальному углу опе1)еже ни  впрыска приращени  этого угла вызывают все меньшие положительные приращени  мопщости дизел  и все меньшие ускорени  вала, в результате чего амплитуда положительных сигналов на первом и втором входах сумматора 4 уменьшаетс , вызыва  умень ,шение длительности выходных импульсов преобразовател  5. Последнее, в свою очередь, приводит к уменьшению угла опережени  впрыска, приближа  его к оптимальному значению. Как только угол опережени  превысит оптимальную величину, мощность дизел  уменьшаетс , вращение вала замедл етс , на выходах акселерометра 1 и дифференциатора 2 возникают отрицательные сигналы, вызывающие по вление на выходе-преобразовател  5 отрицательных пр моугольных импульсов . Последние поступают на сервомотор 12, который интегрирует эти отрицательные импульсы. Выходное воздействие сервомотора 12 подаетс  на формирующий распределитель 13, который обеспечивает уменьшение угла опережени  впрыска, который станет меньше оптимального, мощность дизел  станет меньше максимальной, что приведет к замедлению вала 17., При этом на входах сумматора действуют сигналы с выходов акселерометра 1 и дифференциатора 2, в соответствии с которыми преобразователь 5 вырабатывает пр моугольные импульсы, поступающие через второй элемент 11 сравнени  на сервомотор 12. Последний усиливает и интегри- рует эти импульсы. Под воздействием выходного сигнала сервомотора 12 формирующий распределитель 13 обеспечивает увеличение угла опережени  впрыска. По мере роста последнего мощность дизел  растет и работа системы продолжаетс  аналогично вьш1еизложенному . Таким образом, за несколько циклов колебаний система устанавливает оптимальный угол опережени  впрыска топлива, оценива  евои действи  на дизель по изменению его мощности на основании контрол  углового ускорени  (замедлени ) вала 17. При достижении оптимального значени  фазы начала топливоподачи .устанавливаютс  симметричные колебани  угла опережени  впрыска относительно оптимума. При изменении скоростного или нагрузочного режимов работы дизел  регул тор 18 обеспечивает основную установку угла опережени  впрыска топлива. Дл  нахождени  оптимальног значени  угла опережени  впрыска топлива (дл  каждой основной устано ки ) блок 3 управлени  посылает поис ковые сигналы через элемент I1 срав . нени  и сервомотор 12 на формирующий распределитель 13. Таким образом, в режимах, при ко торых Р Pj , работа предлагаемой системы не отличаетс  от работы прототипа. Рассмотрим теперь работу системы когда дизель работает на номинально и близких к нему режимах, при которых Р, i. Р, Рг ., io 1 Поскольку пороговый элемент 9 срабатывает при Р - , в рассматриваемом диапазоне режимов работы дизел  схема И 10 открыта и на вычи тающий вход второго элемента 11 поступает сигнап с выхода первого эле мента 7 сравнени . На суммируюнщй вход последнего поступает сигнал, пропорциональный максимальному давлению сгорани  в цилиндре, а на вычитающий вход - сигнал с источника 6 опорного напр жени , пропорцио нальный величине максимального давлени  сгорани  Р . Следовательно, на вычитающий вход элемента 11 срав нени  Проходит сигнал, пропорциональный разности давлений Р -Р причем этот сигнал представл ет собой последовательность пр моугольных импульсов, длительность и фаза которых совпадают с длительностью и фазой соответственно выходных импульсов преобразовател  5. В св зи с этим на выходе второго элемента сравнени  по вл ютс  пр моугольные импульсы длительностью и амплитудой 11 %- Ч (Рг - IV). Таким образом, входной сигнал сервомотора 12 зависит не только о приращений мощности дизел , как в ранее рассмотренном случае, но и о разности фактического и заданного давлений сгорани . При возрастании угла опережени  впрыска величина Р растет, вследствие чего амплитуд сигнала на входе сервомотора 12 уменьшаетс  и указанное возрастание ослабевает. Если дл  достижени  опт мума по мощности угол опережени  впрыска увеличиваетс  благодар  работе контура оптимизации (акселерометр 1, дифференциатор 2, блок 3 управлени , второй элемент 11 сравнени , сервомотор 12, первый вход формирующего распределител  13 и топливовпрыскивающа  форсунка 14), максимальное давление сгорани  увеличиваетс  и далее, а амплитуда входного воздействи  на сервомотор 12 уменьшаетс . Как только максимальное давление сгорани  сравн е тс  с допустимым уровнем (Р Р ., ) амплитуда сигнала на выходе первого элемента 7 сравнени  достигнет амплитуды выходных импульсов преобразовател  5, вследствие чего на суммирующем и вычитающем входах второго элемента 11 сравнени  окажутс  сигналы с одинаковыми параметрами. Благодар  этому на вход сервомотора 12 сигналы не поступают и угол опережени  впрыска остаетс  неизменным несмотр  на то, что с выхода преобразовател  5 поступают поисковые сигналы. При изменении режима работы дизел , привод щем к уменьшению Р в упом нутом вьппе диапазоне амплитуда выходных.импульсов И 10 уменьшаетсл , сигнал на входе сервомотора 12 имеет уже ненулевое значение ( как это было при Р Р „„) и система отыскивает оптимальный угол опережени  благодар  работе контура оптимизации в соответствии с вышеизложенным. В случае, если оптимальное по мощности значение угла опережени  имеет место при Pj Рглоп то по мере приближени  фактического угла опережени  к оптимуму уменьшаютс  и длительность, и амплитуда импульсов на входе сервомотора 12, причем амплитуда отлична от нул , а длительность принимает нулевое значение при совпадении фактическо-, го угла опережени  с оптимальным.. Таким образом, по сравнению с известными предлагаема  система обеспечивает ограничение максимального давлени  сгорани  на требуемом уровне и повышение надежности работы дизел  с наддувом на номинальном и близком к нему режимах благодар  регулированию угла опережени  впрыска в зависимости не только от мощности дизел , но и разности фактического и заданного давлений сгорани  и его цилиндре. В качестве базового объекта выбрана гидромеханическа  система под чи топлива, которой оснащен теплово ный дизель типа Д 70, На фиг.2 кривой А представлена зависимость угла опережени  впрыска топлива от угловой скорости вала, обеспечиваема  сисфемой топливоподачи указанного дизел . Исследовани  показыванут, чт эта зависимость существенно отличаетс  от оптимальной по топливной эк номичности зависимости. Дл  получен близкой к оптимальной (квазиоптимал нрй) по топливной экономичности зависимости угла опережени  от скорое ти используют приведенную в табл. зависимость удельного эффективного расхода топлива G и приведенную в табл. 2 зависимость максималь ного давлени  сгорани  Р в функции угла опережени  впрыска на различных режимах тепловозной характеристики . После шсленного дифференцировани  функции Q (Cll определ ют значени  углов опережени , при которых удельный расход tonnHBa минимален с ограничителем Р. На основании этого получают квазиоптимальную по топливной экойомичности зависимость угла опережени  от скорости , представленную кривой 9 (db с die) на 4иг. 2. Сравнение этой зависимости с серийной (график А на фиг.2.) с учетом данных табл.1 показывает, что за счет регулировани  угла опережени  на частичных режимах можно повысить топливную экономичность дизел  на 2-2,5%. Предлагаемое же устройство как раз и обеспечивает На каждом режиме дизел  оптимальные углы опережени  впрыска, т.е. по сравнению с базовым объектом заметно повышает топливную экономичность . Следует отметить, что местоположение кривой А определ етс  угловым положением кулачка топливного насоса и выбираетс  таким, чтобы максимальное давление сгорани  на номинальном режиме работы не превышало допустимой величины. В то же врем  на режимах , близких к номинальному, Р может превышать допустимей уровень. В отличие от этого устройство обеспечивает условие РЗ i Р , на с: ь QOri любом режиме дизел . IТаблица 1.

232,4

232

259

215,8

215

220,5

Действительный угол опережени  впрыска Q рад

Таблица 2

Claims (1)

1. СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ С НАДДУВОМ и топливоподающей системой , включающей топпивовпрыскивающую форсунку и насос высокого давления, состоящий из плунжерного аккумулятора, топливоподкачивающего насоса и регулятора частоты вращения, содержащая акселерометр, дифференциатор, сервомотор, формирующий распределитель и блок управления, включающий источник опорного напряжения, сумматор и преобразователь напряжение-интервал времени, связанные последовательно , причем акселерометр связан с валом дизеля и подключен к первому входу сумматора через дифференциатор, а к второму входу непосредственно, выход преобразова теля напряжение-интервал времени связан с форсункой последовательно через сервомотор и формирующий распределитель, подключенный к регулятору частоты вращения и плунжерному аккумулятору, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы дизеля с наддувом на близких к номинальному и номинальном режимах, в систему дополнительно включены датчики макси мального давления сгорания в цилинд ре , пороговый элемент, схема И и первый и второй элементы' сравнения причем выход датчика максимального давления подключен параллельно к суммирующему входу первого элемента сравнения и входу порогового элемента, выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами схем>1 И, выход которой связан с вычитающим входом второго элемента сравнения, а третий вход - с вы ходом преобразователя напряжение интервал времени, связь которого с сервомотором выполнена через суммирующий вход второго элемента сравнения .

   1116199 .

   1 и