Устройство для измерения неравномерности подачи топлива

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к технике для измерения расхода жидкости, и может быть использовано для цикловой подачи и опережений впрыска в дизельных многоцилиндровых двигателях. Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить точность измерений величин следующих друг за другом высокочастотных цикловых подач, обеспечением идентичных и близких к наблюдающимся в реальных двигателях условий для каждого впрыска топлива, обеспечить применимость его в многоцилиндровых дизелях, также для оценки неравномерности опережений впрыска топлива. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива состоит из корпуса с измерительной камерой, образованной сливным электромагнитным клапаном, нагруженным пружиной, форсунками и плунжером, снабженным возвратной пружиной. Узел съема сигнала представляет собой упругую пластину с наклеенными на ней тензометрическими датчиками, соединенными по мостовой схеме. Аналого-цифровой преобразователь подключен к ЭВМ и через усилитель к узлу съема сигналов. Электронный блок (с датчиком) подключен к электромагнитному клапану. Устройство дополнительно снабжено непрецизионными сливными и перепускными клапанами, установленными последовательно. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к технике для измерения расхода жидкости, и может быть использовано для цикловой подачи и опережений впрыска в дизельных многоцилиндровых двигателях.

Известны устройства для измерения цикловой подачи топлива [1, 2, 4, 5], в которых топливо впрыскивается в замкнутый объем, часть стенки которого представляет торец подпружиненного плунжера, перемещающегося при подаче топлива в этот объем пропорционально величине поданного топлива, фиксируемого затем (различными способами) за основу при вычислении объема поданного топлива.

Все эти устройства отличаются сложностью конструкции (используется два электромагнитных клапана (2), сложный механический привод электродвигателем (3), несколько прецизионных элементов (1, 2, 4, 5), сложный регулятор давления (5) и др.), не обеспечивают необходимую высокую точность измерений, особенно при многосекционных системах, когда подачи следуют друг за другом с высокой частотой из-за принятой механической системы измерений (2), неидентичности условий к очередному впрыску из-за изменений затяга пружины (5) и потребности для каждой секции своего датчика, меняющего к тому же объем линии высокого давления (1), и к тому же не имеют целью измерение опережений впрыска топлива. Предусматриваемые в ряде предложений конструкции обеспечивают только постоянное противодавление в камере впрыскивания к началу впрыска (2, 4, 5); в реальном же случае давление в цилиндре двигателя возрастает в процессе впрыска (по мере перемещения поршня, фиг.1).

Задача изобретения - упрощение конструкции, повышение точности измерений величин следующих друг за другом высокочастотных цикловых подач, обеспечение идентичных и близких к наблюдающимся в реальных двигателях условий для каждого впрыска топлива, обеспечение применимости его в многоцилиндровых дизелях, также для оценки неравномерности опережений впрыска топлива.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения неравномерности подачи топлива, состоящее из корпуса с измерительной камерой, образованной сливным электромагнитным клапаном, нагруженным пружиной, форсунками и плунжером, снабженным возвратной пружиной; узла съема сигнала, представляющего собой упругую пластину с наклеенными на ней тензометрическими датчиками, соединенными по мостовой схеме; аналого-цифрового преобразователя, подключенного к ЭВМ и через усилитель к узлу съема сигналов; электронного блока (с датчиком), подключенным к электромагнитному клапану, отличающееся тем, что с целью упрощения конструкции снабжено непрецизионными сливными и перепускными клапанами, установленными последовательно.

С целью повышения точности измерений следующих друг за другом высокочастотных цикловых подач измерительный плунжер может быть снабжен возвратной пружиной, задающей близкую к наблюдаемым в камере сгорания реальных двигателей закономерность изменения давления в камере в процессе впрыска.

С целью применения его в многоцилиндровых дизелях в корпусе его предусмотрены отверстия для установки всех форсунок двигателя.

С целью использования его для определения равномерности опережения впрыска снабжено дополнительным электронным блоком.

На фиг.1 изображена развернутая индикаторная диаграмма дизеля (сплошная кривая) и давление в измерительной камере, обеспечиваемое возвратной пружиной измерительного плунжера при впрыске (штриховая): ϕ - продолжительность впрыска.

На фиг.2 изображен разрез устройства для измерения неравномерностей цикловой подачи и опережения впрыска топлива.

На фиг.3 изображен вид сигналов на экране компьютера при измерении последовательных цикловых подач: g_ц и α - величины подачи и опережения впрыска топлива (максимальная и минимальная подачи оказались у второго и четвертого цилиндров).

На фиг.4 изображена схема подключения устройства к блоку.

Устройство состоит из корпуса 1 с измерительной камерой 2, образованной сливным электромагнитным клапаном 3, нагруженным пружиной 4, форсунками 5 и плунжером 6 с возвратной пружиной 8, опирающейся на регулировочную гайку 9; узла съема сигнала 7, представляющего собой упругую пластину с наклеенными на ней тензометрическими датчиками, соединенными по мостовой схеме; аналого-цифрового преобразователя 10, подключенного к ЭВМ 11 и через усилитель 12 к узлу съема сигналов 7; электронного блока 13 (с датчиком 14), подключенного к электромагнитному клапану 3; перепускного клапана 15, установленного на сливной магистрали.

Устройство работает следующим образом.

К моменту начала очередного впрыска давление в измерительной камере 2 определяется затягом пружины перепускного клапана 15 и постоянно. Этому давлению соответствует и предварительный затяг пружины 8 (регулируемый гайкой 9). При подаче очередной порции топлива одной из форсунок 5 в измерительную камеру 2 ток в сливном электромагнитном клапане 3 отсутствует и измерительная камера 2 разобщена от линии слива. При этом повышающееся по мере поступления давление топлива перемещает плунжер 6, сжимая возвратную пружину 8, конструкция и жесткость которой подобраны так, что закономерность изменения давления в камере 2 максимально приближена к закономерности изменения давления в камере сгорания двигателя в процессе впрыска топлива (фиг.1).

Перемещение плунжера 6, пропорциональное объему поступившего топлива, фиксируется узлом съема сигнала 7, преобразовывается аналого-цифровым преобразователем 10 последовательно в электрический и цифровой сигналы и засылается в ЭВМ 11.

При прекращении подачи порции топлива рассматриваемой форсункой датчик 14 формирует кратковременно сигнал на вход электронного блока 13, который в свою очередь кратковременно подает напряжение на электромагнитный клапан 3, который, открываясь, сообщает полость измерительной камеры 2 со сливом. По мере слива пружина 8 перемещает плунжер 5 в исходное положение, сливая измеренную часть топлива. При этом давление в измерительной камере 2 определяется затягом пружины перепускного клапана 15.

В случае превышения давления топлива в измерительной камере 2 выше установленного электромагнитный клапан открывается, предохраняя измерительное устройство от поломки.

Перемещения плунжера 6 изображаются на экране ЭВМ 11 в виде диаграммы, построенной из массива цифр. На фиг.3 представлен вид экрана компьютера при проведенных нами экспериментах измерения последовательных цикловых подач 4-секционного топливного насоса высокого давления. Для четырехцилиндрового дизеля достаточно рассмотреть 120 цикловых подач (по 30 подач каждой секцией, необходимых для оценки межцикловой неравномерности подач [3]).

Из массива диаграмм (фиг.3) ЭВМ 11 определяет соответствующие максимальные и минимальные подачи и опережения, рассчитывает значение межцикловой , межсекционной (межцилиндровой) и общей неравномерности топливоподачи и неравномерности угла опережения впрыскивания топлива .

Источники информации

1. А.С. СССР №1137310, опубл. 30.01.1985.

2. А.С. СССР №821727, опубл. 04.15.1981.

3. Баширов P.M. Топливные системы автотракторных и комбайновых дизелей. Конструктивные особенности и показатели работы. Издательство Башкирского ГАУ. Уфа - 2001 г. - 156 с.

4. Бош Р.И. Индикатор закона подачи топлива. МТ. №7. - С.268-282.

5. Патент РФ №2059870, опубл. 10.08.1993.

1. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива, состоящее из корпуса с измерительной камерой, образованной сливным электромагнитным клапаном, нагруженным пружиной, форсунками и плунжером, снабженным возвратной пружиной; узла съема сигнала, представляющего собой упругую пластину с наклеенными на ней тензометрическими датчиками, соединенными по мостовой схеме; аналого-цифрового преобразователя, подключенного к ЭВМ и через усилитель к узлу съема сигналов; электронного блока (с датчиком), подключенным к электромагнитному клапану, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, снабжено непрецизионными сливными и перепускными клапанами, установленными последовательно.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений следующих друг за другом высокочастотных цикловых подач, измерительный плунжер снабжен возвратной пружиной, задающей близкую к наблюдаемым в камере сгорания реальных двигателей закономерность изменения давления в камере в процессе впрыска.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью применения его в многоцилиндровых дизелях, в корпусе его предусмотрены отверстия для установки всех форсунок двигателя.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью использования его для определения неравномерности опережения впрыска, снабжено дополнительным электронным блоком.