Спосіб регулювання частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння

Спосіб регулювання частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння, переважно дизеля, що включає регулювання при навантаженнях від холостого ходу до установленого номінального значення за сигналами навантаження при постійних сигналах частоти обертання, а при навантажен 3 Для вирішення поставленої задачі при скиданні навантаження, яке вимірюється і за його величиною сформований регулюючий сигнал далі подається двома каналами - один сигнал на рейку паливного насоса (як у найближчого аналога), а другий сигнал - на, додатково установлений, орган зменшення подачі всмоктуваного повітря. При цьому ступінь дії сигнала по першому каналу пропорційний величині змінювання навантаження, а по другому, - пропорційний швидкості його змінювання, тобто його першій похідній. Після стабілізації перехідного процесу регулюючий сигнал по першому каналу залишається постійним і пропорційним установленому навантаженню, тобто рейка паливного насоса знаходиться в положенні, що відповідає цьому навантаженню при постійному сигналі за частотою обертання, а по другому каналу сигнал зникає, тобто кількість всмоктуваного повітря стає постійною і рівною тій, яка необхідна для повного згоряння палива в циліндрах при усталеному навантажувальному режимі роботи дизеля. При накиданні навантаження на дизель, коли циклова подача палива, через запізнювання регулюючого сигналу, недостатня, повітря в його циліндри всмоктується в повному об'ємі, формуючи збіднений свіжий заряд. В результаті настає провал частоти обертання, який по мірі збільшення циклової подачі палива і крутячого моменту протягом певного часу зникає. Тому для збільшення крутячого моменту і запобігання провалу частоти обертання в момент недостатньої циклової подачі палива через форсунки, пропонується її компенсувати шляхом подачі частини палива в циліндри дизеля разом із всмоктуваним повітрям, яка по мірі збільшення циклової подачі палива через форсунки зменшується і при усталеному навантажувальному режимі повністю зникає. Для цього при накиданні навантаження, і по мірі поступання до дизеля, воно вимірюється, формується за його величиною регулюючий сигнал, аналогічно випадку скидання навантаження, безпосередньо на рейку паливного насоса, а вже третій (другий канал спрацьовує при скиданні навантаження) на додатковий орган подачі частини палива разом із всмоктуваним повітрям. В даному випадку регулюючий сигнал по першому каналу пропорційний величині змінюваного навантаження, а по третьому, - пропорційний швидкості його змінювання, тобто його першій похідній. Після стабілізації перехідного процесу регулюючий сигнал по першому каналу, як і в першому випадку, залишається постійним, а по третьому - зникає і паливо із всмоктуваним повітрям вже в циліндри дизеля не поступає. Чим різкіше буде змінюватися навантаження на дизель, тим ступінь дії регулюючих сигналів по другому і третьому каналах буде збільшуватися. При плавному змінюванні навантаження регулююча дія по другому і третьому каналах буде відсутня, і регулювання частоти обертання дизеля відбуватиметься тільки по першому каналу, як у найближчого аналога. Запропонований спосіб регулювання дозволить суттєво підвищити точність регулювання час 42127 4 тоти обертання дизеля в неусталених навантажувальних режимах його роботи із збереженням необхідної точності в усталеному режимі, що розширить область його застосування, особливо на дизельних електростанціях і електроагрегатах з підвищеними вимогами до стабільності частоти обертання при дії різко перемінних навантажень, пов'язаних із специфічними умовами їх експлуатації. На представленому кресленні показана блоксхема запропонованого способу регулювання частоти обертання двигуна внутрішнього згоряння. Блок-схема містить: дизельний двигун 1, як об'єкт регулювання частоти обертання; штатний відцентровий регулятор 2, формуючий регулюючий сигнал, за відхиленнями частоти обертання; вимірювач навантаження 3, формуючий регулюючий сигнал за навантаженням, направлений по трьох каналах; механізм 4, підсумовування регулюючих сигналів за частотою обертання і постійних за навантаженням; механізм 5, який забезпечує появу регулюючого сигналу за навантаженням, що зменшує кількість всмоктуючого повітря при скиданні навантаження і його зникання по мірі установлення режиму; механізм 6, який забезпечує появу регулюючого сигналу за навантаженням, що подає з повітрям паливо при накиданні навантаження; механізм 7, підсумовування результуючого сигналу, що виходить з механізму 4 із зникаючим сигналом за навантаженням, який зменшує кількість всмоктуючого повітря тільки в перехідному режимі при скиданні навантаження; механізм 8, підсумовування результуючого сигналу, що виходить із механізму 7 із зникаючим сигналом за навантаженням, який подає з повітрям паливо тільки в перехідному режимі при накиданні навантаження. Блоки на схемі сполучені координатами зв'язків: F(t) - дія по каналу навантаження на двигун; y постійно діючий регулюючий сигнал за навантаженням; h - регулюючий сигнал за частотою обертання; z - підсумований регулюючий сигнал за частотою обертання і навантаженням; e - регулюючий сигнал за навантаженням, діючий при скиданні навантаження; c - підсумований регулюючий сигнал за частотою обертання і навантаження, діючий при скиданні навантаження; l - регулюючий сигнал за навантаженням, діючий при накиданні навантаження; a - підсумований регулюючий сигнал за частотою обертання і навантаженні при накиданні навантаження; j - регульований параметр - частота обертання двигуна. Опис здійснення основних операцій способу. Нехай за даним способом працює система автоматичного регулювання частоти обертання тракторного дизеля, який обертає ротор електричного генератора змінного струму. Система регулювання таких агрегатів повинна з високою точністю підтримувати задану (номінальну) частоту обертання ротора при різкоперемінних навантаженнях, пов'язаних з вмиканням і вимиканням споживачів електроенергії. Відповідно до наведеної блок-схеми навантаження F(t), прикладне до колінчастого вала дизеля 1, вимірюється вимірювачем 3, який формує регу 5 42127 люючий сигнал y і направляє його по трьох каналах. Першим каналом сигнал y направляється на механізм 4, в якому підсумовується з постійним сигналом за частотою обертання h і у вигляді підсумованого z направляється в механізм 7. Одночасно до нього, по другому каналу при скиданні навантаження, направляється зникаючий сигнал e, що перед тим пройшов механізм 5 (впускний патрубок дизеля з дросельною заслінкою, яка при скиданні навантаження прикриває прохідний переріз і зменшує кількість всмоктуваного повітря, а при накиданні навантаження і в усталеному навантажувальному режимі його кількість не змінює). При цьому сигнали z, і e є, вираженими в безрозмірних координатах, відповідно циклова подача палива, що визначається положенням рейки паливного насоса, і кількість всмоктуваного повітря, що визначається положенням дросельної заслінки, а сигнал l при скиданні навантаження є вираження в безрозмірній координаті кількості якісного складу свіжого заряду, який поступає в циліндри і підтримує постійну частоту обертання дизеля. При накиданні навантаження F(t) зникаючий сигнал e = 0 в процесі регулювання участі не приймає, а, отже, z = c. В цьому випадку сигнал c подається в механізм 8, куди одночасно по третьому каналу подається зникаючий сигнал l, що перед тим пройшов механізм 6 (впускний патрубок дизеля з паралельно приєднаним карбюратором, який при накиданні навантаження подає, разом з всмоктуваним повітрям невелику кількість палива, а при накиданні навантаження і в усталеному навантажувальному режимі роботи дизеля не подає). При цьому сигнали z, l, і a є, вираженими в безрозмірних координатах, відповідно циклова подача палива, що визначається положенням рейки пали Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 вного насоса, кількість всмоктуваного з повітрям палива, що визначається карбюратором і сумарна кількість якісного складу свіжого заряду, який подається в циліндри і підтримує постійну частоту обертання дизеля. У випадку дії усталеного навантаження при F(t) = const, регулюючі сигнали за навантаженням другого і третього каналів зникають (e = 0 і l = 0), а сигнал першого каналу y утримує рейку паливного насоса в положенні, що відповідає тій цикловій подачі палива, яка необхідна для роботи дизеля в усталеному навантажувальному режимі при постійній заданій його частоті обертання. Використання запропонованого способу, в порівнянні з відомим, дасть можливість: - забезпечити високу точність підтримання заданої (номінальної) частоти обертання дизеля і синхронну електрогенератора змінного струму при різних змінюваннях навантаження і тим самим задовольнити за якістю електроенергії споживачів, що пред'являють високі вимоги до її стабільності; - вилучити додаткові прилади і пристрої, стабілізуючі частоту і напругу електрогенератора, з підвищенням надійності і довговічності електронного та іншого обладнання, яке живиться від дизельних електричних станцій і агрегатів; - підвищити економічність роботи дизеля і приводимих машин і агрегатів за рахунок забезпечення їх роботи на номінальному заданому швидкісному режимі при перемінних навантаженнях; - покращити пускові якості дизеля шляхом додаткового забезпечення з всмоктувальним повітрям робочого заряду, поступаючого в його циліндри, завдяки спрацюванню, паралельно під'єднаного до впускного патрубка, карбюратора. Підписне Тираж 28 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