Система регулювання газодизеля

1. Система регулювання газодизеля, що містить електромагнітний клапан подачі газу, дозатор газу, електрокерований механізм керування запальною дозою і паливний насос високого тиску, двоплечий важіль керування якого кінематично зв'язаний одним плечем через тягу з педаллю акселератора та іншим плечем через пружину - з головним важелем, також взаємодіючим: через рухливу муфту - з відцентровим механізмом регулятора, через рухливий кінематичний зв'язок - з рейкою дозування циклової подачі дизельного палива, рух якої у бік збільшення подачі при роботі з газодизельною характеристикою обмежується на рівні, що відповідає запальній дозі дизельного палива, за допомогою установки упора механізмом керування запальною дозою, і, через двоплечий важіль і тягу, - із заслінкою дозатора газу, яка відрізняється тим, що додатково введені: електронний блок керування, перемикач режимів роботи "Дизель - Газодизель", датчик положення педалі акселератора, датчик частоти обертання колінчатого вала двигуна, сигнальна лампа й електронний тестер; як виконавчий орган механізму керування запальною дозою використаний серводвигун постійного струму з редуктором і з датчиком положення вихідного поворотного важеля, що взаємодіє безпосередньо з рейкою паливного насоса високо 2 (19) 1 3 сьмим його виводами через послідовно з'єднані перетворювач частота-напруга, функціональний перетворювач, електронний перемикач, перший компаратор, вузол захисту і керування драйвером серводвигуна, і мостовий драйвер серводвигуна, другий вхід вузла керування і захисту компаратора з'єднані з входом живлення драйвера і другим виводом резистора; перший вхід першого компаратора також з'єднаний через дільник напруги з першим входом другого компаратора; другий вхід першого компаратора з'єднаний із шостим виводом рознімання і другим входом другого компаратора, вихід якого підключений до входу керування реле; вхід стабілізатора напруги є позитивним виводом джерела живлення електронного блока керування і з'єднаний з четвертим і тринадцятим виводами рознімання і з першим виводом резистора; перший, другий і третій входи вузла узгодження і контролю датчика положення педалі акселератора підключені до дев'ятого, десятого й одинадцятого виводів рознімання, відповідно, його перший вихід з'єднаний з п'ятим виводом рознімання і першим входом ПІД-регулятора, вихід якого через перший нерухомий контакт перемикача і послідовні широтно-імпульсний модулятор і перший електронний ключ зв'язаний із дванадцятим виводом рознімання, а вихід широтно-імпульсного модулятора також підключений до входу керування другого електронного ключа, силовий вхід якого з'єднаний з чотирнадцятим виводом рознімання через інвертор; перший вхід елемента 6І-НІ контролю справності системи з'єднаний із третім виходом вузла захисту і керування драйвера, другий вхід елемента - з першим виводом рознімання, третій вхід елемента - з точкою з'єднання шостого виводу рознімання і других входів обох компараторів; четвертий вхід - з другим входом ПІДрегулятора і точкою з'єднання виходу перетворювача частота-напруга і входу функціонального перетворювача; п'ятий вхід елемента - з другим нерухомим контактом перемикача і точкою з'єднання першого виходу вузла узгодження і контролю датчика положення педалі акселератора, першого входу ПІД-регулятора і п'ятого виводу рознімання, шостий вхід елемента з'єднаний із другим виходом вузла узгодження і контролю, а вихід елемента 6ІНІ з'єднаний із входом керування електронного перемикача і другим входом широтно-імпульсного модулятора безпосередньо, а з загальною точкою схеми - через світлодіод; при цьому електронний тестер містить стабілізатор напруги, два граничних пристрої, три інвертуючих граничних пристрої, перетворювач частота-напруга, два інвертори, резистор, компаратор, два детектори перемінних складових із двома входами і трьома виходами, логічний елемент 2АБО-НІ, десять світлодіодів, два двополюсних перемикачі і два електронних вольтметри; перший вхід штепсельного рознімання тестера з'єднаний із входами стабілізатора напруги, першого граничного пристрою, вихід якого з'єднаний із загальною точкою схеми через перший світлодіод, і першого граничного пристрою, що інвертує, вихід якого з'єднаний із загальною точкою через другий світлодіод, третій вивід рознімання тестера з'єднаний із загальною точкою 89683 4 через послідовні перетворювач частота-напруга, другий граничний пристрій, що інвертує, і третій світлодіод, четвертий вивід рознімання з'єднаний із загальною точкою через послідовно включені резистор і четвертий світлодіод, шостий вивід рознімання з'єднаний із загальною точкою через послідовно включені другий інвертор і п'ятий світлодіод, сьомий і восьмий виводи рознімання підключені, відповідно, до першого і другого входів першого детектора перемінних складових, перший вихід якого з'єднаний із загальною точкою через шостий світлодіод, а другий і третій його виходи з'єднані з входами логічного елемента 2АБО-НІ, вихід якого підключений до загальної точки через сьомий світлодіод, дев'ятий вивід рознімання підключений до входу, що не інвертує, компаратора, вихід якого з'єднаний із загальної точкою через восьмий світлодіод, а вхід, що інвертує, - з виходом третього граничного пристрою, що інвертує, десятий вивід рознімання з'єднаний із входами третього, що інвертує, і другого граничних пристроїв, вихід якого підключений до загальної точки схеми через дев'ятий світлодіод, перший і другий входи другого детектора з'єднані з дванадцятим і чотирнадцятим виводами рознімання, відповідно, а його перший вихід - із загальною точкою через десятий світлодіод; перший і другий нерухомі контакти першого перемикача з'єднані, відповідно, з виходом перетворювача частота-напруга, і шостий вивід рознімання, його рухливий контакт, - із входом першого вольтметра; перший і другий нерухомі контакти другого перемикача з'єднані, відповідно, з п'ятим і чотирнадцятим виводами рознімання, а його рухливий контакт - з входом другого вольтметра. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в електронному блоці керування функціональний перетворювач містить операційний підсилювач, що інвертує, вхід якого з'єднаний із движком першого потенціометра і, через перший резистор, - з його виходом, його вхід, що не інвертує, є входом перетворювача і з'єднаний із загальною точкою схеми через перший і другий виводи другого потенціометра; вихід операційного підсилювача з'єднаний із загальною точкою схеми через перший і другий виводи третього потенціометра, і, через перший зворотний діод, - із точкою з'єднання движка другого потенціометра і анода другого діода, катод якого підключений через другий резистор до першого вихідного виводу перетворювача і перших виводів третього і четвертого резисторів, другі виводи яких підключені до движків третього і четвертого потенціометрів, відповідно; другий вихідний вивід перетворювача з'єднаний із движком п'ятого потенціометра, а перші і другі виводи першого, четвертого і п'ятого потенціометрів підключені, відповідно, до виходу стабілізатора напруги і до загальної точки схеми. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в електронному блоці керування вузол захисту і керування драйвером серводвигуна містить RSтригер, виконаний на логічних елементах 2І-НІ, вхід R скидання якого є другим входом керування вузла, а його вхід S установки зв'язаний через резистор з виходом стабілізатора напруги і, через 5 89683 6 конденсатор, - із загальною точкою схеми; вихід тригера, що інвертує, є третім виходом вузла і з'єднаний з першими входами першого і другого логічних елементів 2І-НІ, виходи яких є першим і другим виходами вузла, відповідно, другий вхід першого логічного елемента є першим входом вузла, а другий вхід другого логічного елемента з'єднаний з виходом першого елемента і першим вихідним виводом вузла. 4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в електронному блоці керування перший вхідний вивід вузла узгодження і контролю датчика положення педалі акселератора з'єднаний через перший резистор з виходом стабілізатора напруги і, через інвертор, - із другим вихідним виводом вузла; другий вхідний вивід вузла з'єднаний із входом операційного підсилювача, що не інвертує, безпосередньо і, через другий резистор, - із загальною точкою схеми; вхід, що інвертує операційного підсилювача підключений через третій регульований резистор до його виходу, що є першим виходом вузла, і, через четвертий резистор, - до движка потенціометра, перший і другий виводи якого включені між виходом стабілізатора напруги і загальною точкою схеми, відповідно, а третій вхідний вивід вузла з'єднаний із загальною точкою через п'ятий резистор. 5. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в електронному блоці керування другий вхідний вивід ПІД-регулятора з'єднаний через перший і другий резистори з входами, що інвертують, першого і другого операційних підсилювачів; їхні входи, що інвертують, з'єднані також з їхніми виходами через третій резистор і перший конденсатор, відповідно, і ці ж виходи підключені до вихідного виводу ПІДрегулятора через четвертий і п'ятий резистори; входи операційних підсилювачів, що не інверту ють, підключені до загальної точки схеми через шостий резистор і до першого вхідного виводу регулятора через сьомий резистор, паралельно якому включений ланцюжок, що складається з послідовних другого конденсатора і восьмого резистора. 6. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в електронному блоці керування широтноімпульсний модулятор містить компаратор, вихід якого є вихідним виводом модулятора, а його вхід, що інвертує, з'єднаний через перший резистор з виходом генератора пилкоподібної напруги і, через зворотний діод, - із другим вхідним виводом модулятора; вхід, що не інвертує, з'єднаний через другий резистор із движком першого потенціометра і через третій резистор - із движком другого потенціометра, причому другі виводи цих потенціометрів приєднані до загальної точки схеми, перший вивід першого потенціометра з'єднаний з виходом стабілізатора напруги, а другого потенціометра - із вхідним виводом модулятора. 7. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в електронному тестері детектор перемінних складових містить два діоди, два резистори, два конденсатори і логічний елемент 2І-НІ, причому перші резистор і конденсатор з'єднані паралельно між загальною точкою з однієї сторони і катодом першого діода, анод якого є першим вхідним виводом детектора, першим входом логічного елемента, вихід якого є першим вихідним виводом детектора, і третім вихідним виводом детектора, з іншого боку, а другі резистор і конденсатор з'єднані паралельно між загальною точкою з однієї сторони і катодом другого діода, анод якого є другим вхідним виводом детектора, другим входом логічного елемента і другим вихідним виводом детектора, з іншої сторони. Винахід відноситься до систем регулювання паливопостачання газодизелів, оснащених паливними насосами високого тиску (ПНВТ) з механічним регулятором, а також до областей електропривода й імпульсної техніки, і може бути використане в машинобудуванні, двигунобудуванні. Винахід дозволяє створити універсальну систему регулювання газодизеля з мінімальним втручанням у конструкцію штатного регулятора ПНВТ. Відома система живлення і регулювання газодизельних автомобілів сімейства Камаз [1]. 1 «Газодизельні автомобілі КАМАЗ - 53208, - 53218, -53219, - 54118, - 55118, - 53217», доповнення до посібника з експлуатації автомобіля «КАМАЗ5320», м. Брежнєв, 1986р. Система містить змонтований на ПНВТ механізм керування запальною дозою дизельного палива (МКЗД) з електромагнітом, рухливим упором для обмеження переміщення важеля керування регулятора ПНВТ і контактами блокування подачі газу при необмеженій подачі дизельного палива (ДП), а також балони з газом, електромагнітний газовий клапан, редуктори високого і низького тиску, дозатор газу, змішувач, телескопічну тягу для керування дозатором газу, електронний блок керування, електропневмоклапан і індуктивний датчик частоти обертання колінчатого вала (KB) двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) із зубцюватим вінцем, додатково встановлюваним на KB. Величина запальної дози регулюється гвинтом упора МКЗД, а подача газу - зміною довжини телескопічної тяги. Система дозволяє при переході в газодизельний режим одночасно включити електромагніт, що обмежує циклову подачу ДП у межах, що відповідають мінімальному холостому ходу і запальній дозі, шляхом установки упора на шляху переміщення важеля керування регулятора ПНВТ, і електромагнітний клапан для подачі газу. Телескопічна тяга з пружиною, більш твердої, ніж пружина важеля регулятора ПНВТ, дозволяє керувати дозатором газу в режимі газодизеля незважаючи на обмеження ходу важеля. Індуктивний датчик за допомогою електронного блоку дозволяє припиняти подачу газу дозатором при перевищенні максимальних оборотів KB за допомогою електропневмоклапану і мембранно-підіймального механізму дозатора, що використовує розрядження в дифу 7 зорі змішувача. Пристрій вигідно відрізняється тим, що при конвертації дизеля в газодизель не потрібно будь-якої зміни конструкції штатного регулятора ПНВТ. Недоліками пристрою є: - надлишкова витрата дизельного палива через те, що на холостому ходу двигун як дизель, так і газодизель працює тільки на ДП, а, головне, через відсутність засобів корекції величини запальної дози в різних режимах, що визначає неминучість мінімального обмеження циклової подачі ПНВТ у режимі газодизеля за критерієм стійкості роботи ДВЗ на холостому ходу, тобто по найгіршому варіанту роботи ДВЗ на збідненій паливноповітряній суміші; обмеження функціональних можливостей штатного регулятора ПНВТ, оскільки в газодизельному режимі він використовується тільки як дворежимний через відсутність механічного зв'язку між рухливою муфтою штатного відцентрового механізму регулятора і заслінкою дозатора газу, або інших засобів регулювання газодизеля за всережимною характеристикою; - підвищена трудомісткість виконання регулювань, оскільки вони повинні багаторазово здійснюватися тільки на зупиненому автотранспортному засобі (АТЗ) і під капотом мотора; - недостатня точність проведення і відтворення регулювань у зв'язку з відсутністю засобів об'єктивного метрологічного контролю. Найбільш близької по сукупності ознак пропонованому винаходові є система регулювання газодизеля, що обрана як прототип. Патент Росії RU 2 257 482 С2, F02D 19/08. У системі, що містить ПНВТ, дозатор газу й електромагнітний клапан подачі газу, конструкція регулятора штатного ПНВТ конвертована для роботи на двох видах палива шляхом введення в його кінематичну схему електромагніта МКЗД для керування фіксацією тяги органа дозування циклової подачі ДП у положенні, що відповідає запальній дозі, і пристрою рухливого кінематичного зв'язку тяги органа дозування циклової подачі з головним важелем, штатно взаємодіючим з рухливою муфтою відцентрового механізму регулятора. Конструкція регулятора також доукомплектована двуплечим важелем, зв'язаним через додаткову тягу з важелем керування заслінкою дозатора газу, а нерозривність зв'язку головного і двуплечего важелів забезпечується за допомогою додаткового штифта на головному важелі і поворотній пружині заслінки дозатора газу. При роботі двигуна в режимі газодизеля електромагніт МКЗД фіксує тягу органа дозування ДП у положенні, що відповідає запальній дозі, а заслінка газового дозатора керується головним важелем, взаємодіючим зі штатним відцентровим механізмом регулятора ПНВТ, за допомогою двуплечего важеля і тяги. Завдяки такій доробці штатного регулятора ПНВТ забезпечується всережимне регулювання як дизеля, так і газодизеля. Пристрій прототип має наступні недоліки: - надлишкова витрата ДП через відсутність засобів додаткової гнучкої і високоточної корекції величини запальної дози не тільки на холостому ходу, але і на швидкісному і, особливо, на наван 89683 8 тажувальному режимі, під час якого ДВЗ працює на збагаченій паливно-повітряній суміші і ДП; - обмеження функціональних можливостей, оскільки як у дизельному режимі, так і в газодизельному регулятор ПНВТ працює тільки як всережимний, і у водія немає можливості оперативно вибирати найбільш доцільний для даних умов руху режим, що особливо важливо при роботі у газодизельному процесі; - недостатня точність регулювання запальної дози через те, що упор МКЗД впливає на рейку ПНВТ не безпосередньо, а через тягу; - складність і велика трудоємність конвертації дизеля і його регулятора ПНВТ для роботи на газі в зв'язку з необхідністю проведення значних змін у його конструкції; - підвищені трудоємність і тривалість виконання регулювань, оскільки вони повинні багаторазово вироблятися тільки на зупиненому автотранспортному засобі (АТЗ) і під капотом мотора; - недостатня точність проведення і відтворення регулювань у зв'язку з відсутністю засобів об'єктивного метрологічного їхнього контролю. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи регулювання газодизеля за рахунок забезпечення гнучкої і високоточної корекції величини запальної дози на холостому ходу, швидкісному і навантажувальному режимах, можливості оперативного переходу з 2-х режимної на всережимну характеристику і навпаки, високої точності фіксації положення механізму керування запальною дозою і заслінкою дозатора газу, здійснення всіх етапів регулювання і контролю результату за допомогою електронного блоку керування (ЕБЕ) по спеціальному алгоритму. Технічним результатом, що досягається при здійсненні винаходу, є: значне скорочення витрати ДП у газодизельному режимі; розширення функціональних можливостей системи регулювання газодизеля; підвищення точності регулювання запальної дози; спрощення і зниження трудоємності процесу конвертації дизеля в газодизель; зниження трудомісткості і скорочення часу проведення регулювань у процесі конвертації; збільшення точності проведення і відтворення регулювань Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відому систему регулювання газодизеля, що містить електромагнітний клапан подачі газу, дозатор газу, МКЗД і ПНВТ, двоплечий важіль керування якого кинематично зв'язаний одним плечем через тяги з педаллю акселератора й іншим плечем через пружину - з головним важелем, також взаємодіючим через рухливу муфту з відцентровим механізмом регулятора, через рухливий кінематичний зв'язок - з органом дозування циклової подачі ДП, рух якого убік збільшення подачі ДП при роботі за газодизельною характеристикою обмежується на рівні, що відповідає запальній дозі ДП, за допомогою упора МКЗД, і через двуплечий важіль і тягу - із заслінкою дозатора газу, згідно винаходи введені додатково: ЕБК, перемикач режимів роботи «Дизель - Газодизель» (Д - ГД), датчик положення педалі акселератора (ДППА), датчик частоти обертання (ДЧО) KB ДВЗ, сигнальна лампа й електронний тестер. Як виконавчий орган 9 МКЗД використаний серводвигун, вихідний важіль якого взаємодіє безпосередньо з рейкою керування плунжерною парою ПНВТ. У ЕБК змонтовано функціональний перетворювач, за допомогою якого величина запальної дози ДП у газодизельних швидкісному і навантажувальному режимах безупинно корегується серводвигуном по визначеному алгоритму, сформованому за допомогою підстроєчних потенціометрів. Датчик положення педалі акселератора встановлено на осі важеля керування регулятора. Дозатор газу виконаний електрокерованим від ЕБК, у якому встановлений перемикач режимів дозування газу у функції положення педалі акселератора або з негативним зворотним зв'язком по частоті обертання KB ДВЗ, або без неї. ЕБК виконано з можливістю підключення до штепсельного рознімання електричної схеми системи керування газодизеля як безпосередньо, так і через електронний тестер, однойменні виводи вхідних і вихідного штепсельних рознімань якого з'єднані між собою. На фіг.1 приведена принципова схема пристрою. На фіг.2 приведена функціональна схема УБК. На фіг.3 приведена принципова схема функціонального перетворювача. На фіг.4 приведена принципова схема вузла керування і захисти драйвера. На фіг.5 приведена принципова схема вузла узгодження і контролю ДППА. На фіг.6 приведена принципова схема ПІДрегулятора. На фіг.7 приведена принципова схема ШІМ. На фіг.8 приведена функціональна схема тестера. На фіг.9 приведена принципова схема детектора перемінних складових. Система містить штепсельне рознімання з вихідними виводами з першого по п'ятнадцятий 1-15 у ЕБК 16 і однойменні вхідні і вихідні виводи штепсельних рознімань тестера 17, перемикач режимів Г-Д 18, сигнальну лампу 19, датчик частоти обертання KB ДВС 20, датчик положення 21 вихідного вала серводвигуна 22 з поворотним важелем 23 на вихідному валові, рейку 24 керування плунжерною парою 25 ТНВД 26, тягу рейки 27 з рухливим кінематичним зв'язком 28 з головним важелем 29 ТНВД, регулятор 30 ТНВД, пружину 31, двоплечий важіль 32 керування ПНВТ, тягу 33 важеля керування, педаль акселератора 34, ДППА 35 із трьома виходами, електромагнітний дозатор 36 газу з заслінкою, електромагнітний клапан 37 подачі газу. ЕБК (Фіг.2) 16 містить реле 38 із замикаючим контактом, перетворювач 39 частота-напруга, функціональний перетворювач 40 із двома виходами, електронний перемикач 41, перший компаратор 42, вузол 43 захисту і керування драйвера з двома входами і трьома виходами, мостовий драйвер 44 із двома входами і двома виходами, резистор 45, дільник напруги 46, другий компаратор 47, стабілізатор напруги 48, вузол 49 узгодження і контролю ДППА 35 із трьома входами і двома виходами, ПІД-регулятор 50 із двома входами, двохполюсний перемикач 51, широтно-імпульсний модулятор 89683 10 (ШІМ) 52 із двома входами, перший електронний ключ 53, другий електронний ключ 54, інвертор 55, логічний елемент 56 6І-НІ контролю справності системи і світлодіод 57. Функціональний перетворювач (Фіг.3) 40 із двома виходами містить операційний підсилювач (ОУ) 58, перший потенціометр 59, перший резистор 60, другий потенціометр 61, третій потенціометр 62, перший діод 63, другий діод 64, другий резистор 65, третій резистор 66, четвертий резистор 67, четвертий потенціометр 68 і п'ятий потенціометр 69. Вузол 43 захисту (Фіг. 4) і керування драйвером 44 серводвигуна 22 із двома входами і трьома виходами містить RS-тригер 70, резистор 71, конденсатор 72, перший 73 і другий 74 логічні елементи 2І-НІ. Вузол 49 (Фіг.5) узгодження і контролю ДППА 35 із трьома входами і двома виходами містить перший резистор 75, інвертор 76, ОУ 77, другий, третій регульований і четвертий резистори 78, 79, 80, потенціометр 81 і п'ятий резистор 82. ПІД-регулятор 50 (Фіг. 6) із двома входами містить перший і другий резистори 83, 84, перший і другий ОУ 85, 86, третій резистор 87, перший конденсатор 88, четвертий, п'ятий, шостий і сьомий резистори 89, 90, 91 і 92, другий конденсатор 93 і восьмий резистор 94. ШІМ 52 (Фіг.7) містить компаратор 95, перший резистор 96, генератор пилкоподібної напруги 97, діод 98, другий резистор 99, перший потенціометр 100, третій резистор 101 і другий потенціометр 102. Електронний тестер 17 (Фіг.8) містить стабілізатор напруги 103, перше граничне пристроїв 104, перший червоний світлодіод 105, що інвертує граничний пристрій 106, другий червоний світлодіод 107, перетворювач частота-напруга 108, друге граничний пристрій, що інвертує, 109, третій червоний світлодіод 110, резистор 111, четвертий зелений світлодіод 112, другий інвертор 113, п'ятий червоний світлодіод 114, перший детектор 115 перемінних складових із двома входами і трьома виходами, шостий червоний світлодіод 116, логічний елемент 2AБО-НІ 117, сьомий червоний світлодіод 118, компаратор 119, восьмий червоний світлодіод 120, третій граничний пристрій, що інвертує, 121, другий граничний пристрій 122, дев'ятий червоний світлодіод 123, другий детектор 124, десятий червоний світлодіод 125, перший двохполюсний перемикач 126, перший вольтметр 127, другий двополюсний перемикач 128 і другий вольтметр 129. Детектори 115 і 124 (Фіг. 9) містять перші резистор 130 і конденсатор 131, логічний елемент 132 2І-НІ, перший діод 133, другі конденсатор 134 і резистор 135 і другий діод 136. Штепсельне рознімання з вихідними виводами з першого по п'ятнадцятий 1-15 з'єднують ЕБК 16 з однойменними вхідними і вихідними виводами штепсельного рознімання тестера 17. Виводи 1, 2 і 3 рознімання ЕБК 16 або тестера 17 з'єднані, відповідно, з перемикачем 18 режимів Д - ГД, через контакти якого система підключається до позитивного виводу джерела бортової напруги живлення, 11 із сигнальною лампою 18 і з ДЧВ 20, у якості якого використовується бортовий генератор перемінного струму. Вивід 4 рознімання з'єднане безпосередньо з позитивним виводом джерела бортової напруги живлення. Вивід 6 з'єднаний з виходом датчика 21 положення вихідного вала серводвигуна 22. Виводи 7 і 8 рознімання підключені до виводів якоря серводвигуна 22. Поворотний важіль 23 серводвигуна 22 може безпосередньо входити в зіткнення з рейкою 24, що керує плунжерною парою 25 ТНВД 26. Рейка 24 через тягу 27 і рухливий кінематичний зв'язок 28 зв'язана з головним важелем 29 регулятора 30 ПНВТ. Важіль 29 з'єднаний через пружину 31, двоплечий важіль 32 керування ПНВТ і тягу 33 з педаллю 34 акселератора, а також взаємодіє з рухливою муфтою відцентрового регулятора. На валові важеля 32 установлений ДППА 35. Виводи 9, 10 і 11 рознімання з'єднані, відповідно, з першим, другим і третім виводами датчика 35. Виводи 12, 13 і 14 рознімання з'єднані, відповідно, з першим, другим і третім виводами електромагнітного дозатора 36 газу з керованою заслінкою. Вивід 15 рознімання підключений до виводу електромагнітного клапана 37 подачі газу. Вивід 1 рознімання ЕБК 16 з'єднаний через замикаючі контакти реле 38 з виводами 2 і 15. рознімання. Вивід 3 рознімання з'єднане з виводами 7 і 8 через послідовні перетворювач 39 частотанапруга, функціональний перетворювач 40 із двома виходами, електронний перемикач 41 із двома входами, компаратор 42 із двома входами, вузол 43 захисту і керування драйвером серводвигуна з двома входами і трьома виходами і бруківкою драйвер 44 серводвигуна. Другий вхід вузла 43 з'єднаний із входом живлення драйвера 44 безпосередньо, а з виводом напруги живлення через резистор 45. Перший вхід компаратора 42 також з'єднаний через дільник напруги 46 з першим входом компаратора 47. Другий вхід компаратора 42 з'єднаний з виводом рознімання 6 і другим входом компаратора 47, вихід якого підключений до входу керування реле 38. Вхід стабілізатора 48 напруги з'єднаний з виводом 4 рознімання і є виводом напруги живлення ЕБК 16, з'єднаним також з резистором 45 і виводом 13 рознімання. Перший вихід вузла 49 узгодження і контролю ДППА 35 з'єднаний з виводом 5 рознімання і першим входом ПІДрегулятора 50, вихід якого через перший нерухомий контакт перемикача 51 і послідовні широтноімпульсний модулятор (ШІМ) 52 і електронний ключ 53 зв'язаний з виводом 12 рознімання. Вихід ШІМ 52 також підключений до входу керування електронного ключа 54, силовий вхід якого з'єднаний з виводком 14 рознімання, через інвертор 55. Перший вхід елемента 56 6І-НІ контролю справності системи з'єднаний із третім виходом вузла 43, другий його вхід - з виводом 1 рознімання, третій вхід - із точкою з'єднання виводу 6 рознімання і других входів компараторів 42 і 47, четвертий вхід із другим входом ПІД-регулятора 50 і точкою з'єднання виходу перетворювача 39 і входу функціонального перетворювача 40, п'ятий вхід - із другим нерухомим контактом перемикача 51 і точкою з'єднання першого виходу вузла 49, першого входу регулятора 50 і виводу 5 рознімання, шостий 89683 12 вхід - із другим виходом вузла 49. Вихід елемента 56 з'єднаний із входом керування перемикача 41 і другим входом блокування ШІМ 52 безпосередньо, а з загальною точкою схеми - через червоний світлодіод 57. Функціональний перетворювач 40 містить операційний підсилювач (ОП) 58, що інвертує вхід якого з'єднаний із движком потенціометра 59 і, через резистор 60, - з його виходом, а не інвертує є входом вузла і з'єднаний із загальною точкою схеми через перший і другий виводи потенціометра 61. Вихід ОП 58 з'єднаний із загальною точкою схеми через перший і другий виводи потенціометра 62, і, через зворотний, діод 63, - із точкою з'єднання движка потенціометра 61 і анода діода 64, катод якого підключений через резистор 65 до першого вихідного виводу перетворювача 40 і першим виводом резисторів 66, 67, другі виводи яких підключені до движків потенціометрів 62 і 68, відповідно. Другий вихідний вивід перетворювача 40 з'єднаний із движком потенціометра 69, а перші і другі виводи потенціометрів 59, 68 і 69 підключені, відповідно, до виходу стабілізатора 48 і до загальної точки схеми. Вузол 43 захисту і керування драйвером 44 серводвигуна 22 містить RS-тригер 70, виконаний на логічних елементах 2І-НІ, вхід R скидання якого є другим входом керування вузла, а його вхід S установки зв'язаний через резистор 71 з виходом стабілізатора 48 напруги і, через конденсатор 72, із загальною точкою схеми. Вихід тригера, що інвертує, є третім виходом вузла і з'єднаний з першими входами елементів 73 і 74 2І-HI, виходи яких є першим і другим виходами вузла, відповідно. Другий вхід елемента 73 є першим входом вузла, а другий вхід елемента 74 з'єднаний з виходом елемента 73 і першим вхідним виводом вузла. Перший вхідний вивід вузла 49 узгодження і контролю ДППА 35 з'єднаний через резистор 75 з виходом стабілізатора 48 напруги і, через інвертор 76, - із другим вихідним виводом вузла. Другий вхідний вивід вузла з'єднаний з не інвертує входом ОП 77 безпосередньо і, через резистор 78, - із загальною точкою. Вхід, що інвертує, ОП 77 підключений через регульований резистор 79 до його виходу, що є першим виходом вузла, і, через резистор 80, - до движка потенціометра 81, перший і другий виводи якого включені між виходом стабілізатора 48 напруги і загальною точкою, відповідно. Третій вхідний вивід вузла з'єднаний із точкою через резистор 82. Другий вхід ПІД-регулятора 50 з'єднаний через резистори 83 і 84 із входами, що інвертують, ОП 85 і 86. Ці входи з'єднані також з їхніми виходами через резистор 87 і конденсатор 88, відповідно, а виходи ОП підключені до вихідного виводу ПІДрегулятора 50 через резистори 89 і 90. Не інвертують входи ОУ 85 і 86 підключені до загальної точки через резистор 91 і до першого вхідного виводу регулятора через резистор 92, паралельно якому включена ланцюжок, що складається з послідовних конденсатора 93 і резистора 94. ШІМ 52 містить компаратор 95, вихід якого є виходом ШІМ, а вхід, що інвертує, з'єднаний через резистор 96 з виходом генератора 97 пилкоподіб 13 ної напруги і, через зворотний діод 98, - із другими вхідним виводом блокування ШІМ. Вхід, що не інвертує, з'єднаний через резистор 99 із движком потенціометра 100 і, через резистор 101, із движком потенціометра 102. Другі виводи потенціометрів приєднані до загальної точки, перший вивід потенціометра 100 з'єднаний з виходом стабілізатора 48 напруги, а потенціометра 102 - із вхідним виводом ШІМ. Перший вивід штепсельного рознімання тестера 17 з'єднаний із входами стабілізатора 103 напруги, порогового пристрою (ПП) 104, вихід якого з'єднаний із загальною точкою схеми через світлодіод 105 (№1) і що інвертує ПУ 106, вихід якого з'єднаний із загальною точкою через світлодіод 107 (№2). Третій вивід рознімання тестера 17 з'єднаний із точкою через послідовні перетворювач 108 частота-напруга, що інвертує порогів пристрій 109 і світлодіод 110 (№3). Четвертий вивід рознімання з'єднаний із загальною точкою через послідовні резистор 111 і світлодіод 112 (№4). Шостий вивід рознімання з'єднаний із загальною точкою через послідовні інвертор 113 і світлодіод 114 (№5). Сьомий і восьмий висновки рознімання підключені, відповідно, до першого і другого входів детектора 115 перемінних складових, перший вихід якого з'єднаний із загальною точкою через світлодіод 116 (№6), а другий і третій його виходи з'єднані з входами логічного елемента 117 2АБО-НІ, вихід якого підключений до загальної точки через світлодіод 118 (№7). Дев'ятий вивід рознімання підключений до входу компаратора, що не інвертує, 119, вихід якого з'єднаний із загальною точкою через світлодіод 120 (№8), а його вхід, що інвертує, з'єднаний з виходом порогового пристрою, що інвертує, 121. Десятий вивід рознімання з'єднаний із входами порогових пристроїв 121 і 122, а вихід пристрою 122 з'єднаний із загальною точкою через світлодіод 123 (№9). Перший і другий входи детектора 124 з'єднані з дванадцятим і чотирнадцятим виводами рознімання, а його перший вихід - із загальною точкою через світлодіод 125 (№10). Перший нерухомий контакт перемикача 126 з'єднаний з виходом перетворювача 108, другий його нерухомий контакт з'єднаний із шостим виводом рознімання, а рухливий контакт із входом вольтметра 127. Перший нерухомий контакт перемикача 128 з'єднаний з п'ятим виводом рознімання, другий його нерухомий контакт з'єднаний з чотирнадцятим виводом рознімання, а рухливий контакт - із входом вольтметра 129. У детекторах 115 і 124 рівнобіжні резистор 130 і конденсатор 131 з'єднані з однієї сторони з загальною точкою, а з іншого боку - з першим входом логічного елемента 132 2І-НІ, вихід якого є першим виходом детектора, катодом діода 133, анод якого є першим вхідним виводом детектора, і третім вихідним виводом детектора, рівнобіжні конденсатор 134 і резистор 135 з'єднані з однієї сторони з загальною точкою, а з іншого боку - із другим входом логічного елемента 132 2І-НІ, катодом діода 136, анод якого є другим вхідним виводом детектора, і другим вихідним виводом детектора. У процесі роботи системи в режимі дизеля контакти перемикача 13 режимів розімкнутий і клапан 37 газовий відключений. Напруга на вході 2 89683 14 елементи 56 відсутній. Сигнал «1» на його вході переводить перемикач 41 у стан передачі сигналу з другого виходу перетворювача 40 на перший вхід компаратора 42 і блокує ШІM 52 по другому вході. На виході ОП 95 установлюється сигнал «0», ключ 53 замкнений, а 54 - відкритий і подає напругу живлення на замикаючу напівобмотку дозатора 36. Система подачі газу може бути виконана як центральна, так і розподілена асинхронна або синхронна з будь-якими електрокеруємими виконавчими дозуючими пристроями. Червоний світлодіод 57 на ЕБК 16 світиться, індицируючі наявність команди заборони подачі газу. Електромеханічний МКЗД являє собою систему, що стежить, з негативним зворотним зв'язком НЗЗ по положенню вала вихідного важеля 23 серводвигуна 22 постійного струму з редуктором і датчиком 21 положення вихідного вала, до якого також входять елементи ЕБК 16:39 - 45. МКЗД також може бути виконаний за схемою прямого керування з використанням крокових двигунів, лінійних або роторних. Оскільки заслінка дозатора 36 у дизельному режимі повинна бути цілком закрита, коли між нею і клапаном 37 знаходиться редуктор низького тиску (на фіг. 1 не показаний), а на відпрацьовування серводвигуном завдання потрібен якийсь час, напруга живлення в схему ЕБК 16 подається прямо від замка запалювання через вивід 4 рознімання. Сигнал завдання мінімального рівня, обумовлений положенням движка потенціометра 69, надходить з виходу перемикача 41 на перший вхід компаратора 42, у якому порівнюється із сигналом НЗЗ з виходу датчика 21. Серводвигун 22 відпрацьовує завдання, і його важіль 23 повертається таким чином, щоб надати рейці 24 повний вільний хід і не обмежувати витрата циклових подач ДП у дизельному режимі. Це положення умовно називається «Точка Д». Для переходу в режим газодизеля контакти перемикача 18 замикаються, і сигнал «1» надходить на вхід 2 елементи 56. ДВЗ у цей час уже працює в режимі дизеля на холостому ході, і сигнал «1», що надходить від перетворювача 39, є присутнім на вході 4 елементи 56. Він свідчить про те, що ДВЗ не зупинений і можна подавати газ. Якщо система справна і вузол 43 не виявляє короткого замикання або перевантаження по струму якоря серводвигуна 22, сигнал від максимального відкриття при цілком натиснутій педалі, відповідно. Робота газодизеля по всережимній характеристиці відбувається при установці перемикача 51 у верхнє положення. Попередньо, під час першого регулювання системи, за допомогою тестера 17 у дизельному режимі знімається залежність напруги на виході перетворювача 108 (показання вольтметра 127 при замкнутих першому нерухомому і рухливому контактах перемикача 126) від частоти обертання KB ДВЗ. Потім, за допомогою резистора 79 і потенціометра 80, на виході вузла 49 установлюються напруги: при відпущеній педалі 34 акселератора рівне напрузі на виході перетворювача 108 під час холостого ходу і при цілком натиснутій педалі - рівне напрузі при максимальних оборотах (показання вольтметра 129 при замкнутих першому нерухомому і рухливому контактах перемикача 15 129). Під час роботи АТЗ по всережимній характеристиці в ПІД-регуляторе 50 безупинно порівнюються сигнал завдання частоти обертання KB ДВЗ, що надходить з першого виходу вузла 49, і сигнал реальної частоти з виходу перетворювача 39. На ОП 85 виконана пропорційна частина регулятора, а на ОП 86 - інтегральна. Ланцюжок з послідовних конденсатора 93 і резистора 94, як диференціальна складового регулятора, забезпечує поліпшення динамічних характеристик АТЗ. У сталих режимах сигнал на виході ПІД-регулятора 50 дорівнює сигналам на його входах, а з появою помилки між сигналом завдання частоти обертання KB ДВЗ і реальної, цей сигнал помилки, помножений на коефіцієнт підсилення в пропорційному контурі і на час неузгодженості в інтегральному, алгебраїчно сумиряється із сигналом завдання за допомогою резисторів 89 і 90, викликаючи більш різке реагування ШІМ 50 і, відповідно, заслінки дозатора 36. При роботі з всережимною характеристикою пропорційний і диференціальний контури забезпечують необхідну форсировку, а інтегральний контур цілком усуває помилку неузгодженості в процесі стабілізації частоти обертання. При натисканні на педаль акселератора в процесі розгону АТЗ постійна напруга, що збільшується, (точка N), пропорційна частоті обертання KB ДВЗ, з виходу перетворювача 39 надходить на потенціометр 61 (точка «4») і на вхід ОП 58. За допомогою потенціометра 59 (точка «2») задаються порогові значення частоти (точка 2 характеристики корекції), при перевищенні якого на виході ОП 58 і на движку потенціометра 62 (точка "3") інтенсивно підвищується напруга, що надходить через перемикач 41 на вхід компаратора 42. Система, що стежить, відпрацьовує різницю напруг, що з'явилася, на вході компаратора, і важіль 23 серводвигуна 22 повертається і переміщує рейку 24 убік зменшення величини запальної дози (у точку 3 характеристики корекції). Движок потенціометра 61 (точка «4») встановлюється в таке положення, щоб напруга на катоді діода 64 зростала при подальшому збільшенні частоти аж до максимальної, що дозволяє точно коректувати запальну дозу у всьому діапазоні частот. Потенціометр 61 задає величину корекції на максимальних оборотах (точка 4 характеристики корекції). У вузлі 43 RS-тригер 70 скидається при зменшенні напруги на його другому вході нижче порога переключення тригера, що відбувається під час перевантаження по струму драйвера 44. На першому і другому виходах вузла з'являються сигнали «1», що блокують драйвер 43, а на третьому його виході - сигнал «0», за допомогою елемента 56 що блокує ШІМ 50 і переключає за допомогою перемикача 41 вхід компаратора 42 на сигнал із движка потенціометра 69 для відпрацьовування МКЗД у точку дизельного режиму. Загоряється світлодіод 57, заслінка дозатора 36 закривається, реле 38 відключається, клапан 37 відключається і лампа 18 гасне. Такі ж операції відбуваються з появою сигналу «0» на кожнім із входів елемента 56 у наступних, крім описаного вище, випадках: - відключення перемикача 18 режимів; 89683 16 - обрив у ланцюзі датчика 21; - зниження частоти обертання KB ДВЗ нижче припустимої або обриви в ланцюгах датчика 20; - обрив у ланцюгах ДППА 35. Щоразу відбувається негайне припинення подачі газу і МКЗД автоматично повертається в режим дизеля, що забезпечує безпеку експлуатації системи і безперебійність роботи АТЗ. Світлодіоди тестера 17 забезпечують наочну індикацію наступних ситуацій; - червоний №1 (105) - напруга живлення вище припустимого, за сигналом ПУ 104; - червоний №2 (107) - напруга живлення нижче припустимої, за сигналом ПУ 107; - червоний №3 (110) - частота нижче припустимої або обриви сигналу ООС по частоті, за сигналом ПУ 109; - зелений №4 (112) - наявність бортової напруги живлення; - червоний №5 (114)- обрив в ланцюзі датчика 21, за сигналом ПУ 113; - червоний №6 (116) - обриви в ланцюзі якоря серводвигуна 22, його обертання в одну сторону під час відпрацьовування заданої точки або аварійна зупинка в упорі, за сигналом на першому виході детектора 115, що фіксує відсутність пульсацій напруги на його першому вході; - червоний №7 (118) - спрацьовування захисту драйвера серводвигуна, за сигналом елемента 117 2АБО-НІ при відсутності сигналів на обох входах детектора 115; - червоний №8 (120) - обриви в ланцюгах ДППА 36, за сигналами ОП 119 і ПУ 121; - червоний №9 (123) - неправильна початкова установка нульового положення ДППА 36, при якій на його виході спостерігається надлишкова напруга, за сигналом ПУ 122; - червоний №10 (125) - обриви в обмотках дозатора 36 або відключення його живлення, за сигналом детектора 124. Тестер також дозволяє за допомогою перемикачів 126, 128 за показниками вольтметрів 127 і 129 контролювати напруги на виводах 6 і 14 рознімання, що відповідають кутовому положенню вала 23 серводвигуна 22 і шпаруватості сигналу на закриваючій напівобмотці дозатора 36, тобто визначають з великою точністю поточне положення МКЗД і заслінки дозатора. Технічний результат у виді скорочення витрати дизельного палива на запальну дозу у газодизельному режимі досягається за рахунок додаткової гнучкої і високоточної корекції величини запальної дози не тільки на холостому ходу, але і на швидкісному і, особливо, на навантажувальному режимі, під час якого завдяки такій корекції убік зменшення циклової подачі ПНВТ по визначеному алгоритму і підвищеній кількості циклових подач в одиницю часу досягається найбільша економія ДП. Технічний результат у виді розширення функціональних можливостей системи досягається за рахунок того, що система дозволяє операторові при роботі в газодизельному процесу в залежності від конкретних умов руху АТЗ оперативно переходити з дворежимної характеристики на всережим 17 ну і навпаки. Технічний результат у виді підвищення точності регулювання запальної дози досягається за рахунок того, що важіль МКЗД впливає на рейку ПНВТ безпосередньо, а не через проміжну тягу. Технічний результат у виді спрощення процесу і зниження трудомісткості конвертації дизеля і його регулятора ПНВТ для роботи на газі виходить завдяки мінімальному втручанню в його конструкцію і використанню електронного тестера, за допомогою якого оперативно виявляються всі несправності і помилки в електронній схемі системи. Технічний результат у виді зниження трудомісткості і тривалості виконання регулювань досягається завдяки тому, що вони виробляються в кабіні АТЗ на працюючому ДВЗ і, в тому числі, під час руху. Технічний результат у виді підвищення точності виконання і відтворення або повторення регулювань досягається завдяки використанню електронного тестера, за допомогою цифрових вольт 89683 18 вольтметрів якого можна одночасно і з високою точністю фіксувати положення МКЗД і заслінки дозатора газу. Зазначений технічний результат знаходиться в причинно-наслідковому зв'язку з ознаками новизни винаходу. Виключення кожного з них унеможливлює реалізацію пристрою. Авторами був вивчений досить великий обсяг інформації як технічної, так і патентної, у результаті чого рішення з такими або аналогічними ознаками не було виявлено. Це дає нам можливість зробити висновок про його новизну. Неочевидність рішення для фахівця в області імпульсній техніці говорить про його винахідницький рівень. Рішення є технічно завершеним і можливість його промислової реалізації підтверджена працюючими зразками малої серії. Просимо надати даному рішенню охорону у виді патенту України. 19 89683 20 21 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 89683 Підписне 22 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601