Измеритель удельного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (Ü1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 230678 (21) 2636692/25-06 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано За0980, Бюллетень Но 36 (5!)М, Кл.з

G 01 М 15/00

G 01 F 9/00

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытн и (53) УДК 621. 43.

001. 5 (088.8) Дата опубликования описания 300 80 (72) Авторы изобретения

В.A.Ïåäüêo, В.Т.Загоруйко, A.Е.Пронкевич и В.Е.Хайкис

8 Г Т R

Украинский государственный проектный инст ут

"Тяжпромавтоматика" (71) Заявитель (54.) ИЗМЕРИТЕЛЬ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИBA

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1 .Изобретение относится к устройствам для стендовых истытаний двигате. ля внутреннего сгорания (ДВС), а именно к устройствам для измерения удельного расхода топлива. 5

Известны измерители удельного расхода топлива двигателей внутреннего сгорания, содержащие датчик частоты вращения с частотным выходом, датчик крутящего момента с вреМяимпульснЫм 10 выходом и измеритель времени расходования дозы топлива, включенные на входах преобразовательной схемы g1).

Однако известное устройство имеет недостаточную точность, измерения удельного расхода топлива в связи с тем, что замер крутящего момента на валу и частоты вращения для вычисле-. ния удельного расхода топлива производится один раз эа время расхода до-20 эы топлива, которое обычно Составляет для дизельных двигателей средней мощности от 50 до 2000 с.

В связи с нестабильностью работы двигателя внутреннего сгорания зна- 25 чения крутящего момента на валу и частоты вращения вала изменяются в силу различных известных факторов.

A так как в известном устройстве значения крутящего момента на валу и 3п частоты вращения вала измеряются один раэ эа время расходования дозы топлива, то они имеют случайный харак« тер и ие несут информации об их .среднем значении за весь период расходования дозы топлива, что определяет низкую точность измерения удельного расхода.

Применение системы автоматического регулирования для стабилизации частоты вращения вала или крутящего момента на валу в процессе измерения удельного расхода топлива при использовании известного устройства не приводит к существенному повышению точности измерения, так как стабилизация одного параметра исключает возможность регулирования другого, который может произвольно изменяться относительно первого в некотором диапазоне. Ероме того, введение системы автоматического регулирования значительно усложняет известное уст ройство.

Целью настоящего изобретения является повьваение точности. измерения удельного расхода топлива при одновременном упрощении устройства.

Указанная цель достигается тем, что преобразовательная схема измери3

767603 4 теля выполнена н виде интегрирующего устройства .умножения, уктройства деления и масштабного задатчика дозы топлива, причем, входы интегрирующего устройства умножения служат входами преобразовательной схемы, а кд, входам устройства деления подключены выходы интегрирующего устройства умножения и масштабного задатчика дозы топлива.

Интегрирующее устройство умножения содержит трехвходовую схему И, первый и второй триггеры, счетчик импульсов и элемент задержки, причем, к первому и второму входами И подключены выходы первого и второго триггеров, к счетному входу счетчика импульсов подсоединен выход схемы И, а к установочному — элемент задержки, ° связанный со входом второго триггера, входы первого и второго триггеров и. третий нход схемы И служат входами интегрирующего.устройства умно- жения, а выход счетчика импульсов служит его выходом.

При стендовых испытаниях ДВС для получения полной информации о его техническом состоянии в известном устройстве одновременно с удельным расходом топлива определяются значения частоты вращения вала, крутящего момента и мощности на валу.

Указанные функции могут быть ре.ализованы в настоящем изобретении путем введения в него дополнительных вторичных преобразователей, осуществляющих преобразование сигналов датчика вращения и датчика крутящего момента и форму, удобную для Индикации или ввода во внешнее устройство, например, в 3ВМ, для предоставления данных в АСУ.

На фиг. 1 представлена схема измерителя удельного расхода топлива, на фиг. 2 — временная диаграмма работы, поясняющая принцип действия измерителя.

Измеритель содержит датчик 1 частоты вращения вала с частотным выходом, датчик 2 крутящего момента на валу с времяимпульсным выходом, измеритель 3 времени расходования дозы топлива, интегрирующее устройство 4 умножения, устройство 5 деления и масштабный задатчик 6 дозы топлива1

Интегрирующее устройство 4 умножения содержит первый триггер 7,второй триггер 8, трехвходовую схему

И 9., счетчик 10 импульсов и элемент

11 Задержки, Ко входам триггера 7 подключены рыходы датчика 2 крутящего момен-та.

Вход триггера 7 подключен к измерителю 3 времени расходования дозы топлива.

Схема 9 подключена своими входами к выходам триггера 7, триггера 8 и датчика 1 частоты вращения вала, а своим выходом - к счетчику 10. Измеритель 3 времени расходонания дозы топлива содержит весоиэмерительное устройство 12 с датчиком 13 начала времени расходования и датчиком 14 окончания времени расходования дозы топлива, устройство 15 управления клапанами 16-18 и измерительный бачок

19.

Работа измерителя поясняется временной диаграммой (фиг. 2).

С выхода датчика 1 частоты вращения снимаются импульсы с частотой следонания, пропорциональной частбте вращения вала (фиг. 2а).

35 На первом выходе датчика 2 крутящего момента на валу формируется импульс (фиг. 2б), соответствующий на.чалу отсчета показаний стрелки динамометра, на втором выходе форми; О руется импульс конца отсчета показаний стрелки динамометра (фиг. 2н), Эти сигналы поступают на триггер 7, на выходе которого формируется импульс, длительность которого пропорциональна крутящему моменту на валу (фиг. 2г). На выходах датчиков 13 и

14,начала и конца времени расхода дозы топлива формируются соответственно импульсы начала и конца расходования дозы (фиг. 2д,е), которые посту30 йают на триггер 8 и длйтельность которых пропорциональна нремени расхода дозы топлива (фиг.2ж);

Импульсы с триггеров 7 и 8 и датчика 1 частоты вращения поступают на схему 9, на выходе которой формируется последовательность импульсов (фиг. 2з), количество и которых за время одного цикла расходования дозы топлива пропорционально произведению

® N = n М, ° Тн,., (1) где n - частота вращения вала, М„- крутящий момент

Т „- время расходования дозы топлива.

Эти импульсы поступают в счетчик

10 и по команде, гюлучаемой устройством 5 деления с датчика 14 конца расходования дозы топлива, и результат со счетчика 10 переписывается в устройство 5 деления, которое выполняет операцию вычисления удельного у,.7 расхода топлива о. = те- л.м„т@ (г) где Р - вес дозы топлйва, К1 — масштабный коэффициент, необходимый для вывода реэультата на цифровое табло в принятых единицах (г/лс).

Результат вычислений хранится в устройстве деления до смены его очеd0 редным значением, полученным в результате последующего измерения.

Произведение К,Р в выражении (2) представляет собой постоянную величину и реализуется цифровым масштабным задатчиком 6 дозы топлива.

767603

Формула изобретения

1. Измеритель удельного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик частоты вращения с частотным выходом,,датчик крутящего момента с времяимпульсным выходом и измеритель времени расходования дозы топлива, включей-ные на входах преобразовательной схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, преобразовательная схема выполнена в виде интегрирующего устройства умножения,устройства деления и масштабного эадатчика дозы топлива, причем, входы интегрирующего устройства умножения служат входами преобразовательной схемы, а ко входам устройства деления подключены выходы интегрирующего устройства умножения и масштабного задатчиха дозы топлива.

2. Измеритель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что интегрирующее устройство умножения содержит трехвходовую схему И, первый и второй триггеры, счетчик импульсов и элемент задержки, причем, к первому и второму входам И подключены выходы первого и второго триггеров, к счетному входу счетчика импульсов подсоединен выход схемы И, а к установочному - элемент задержки, связанный со входом второго триггера, входы первого и второго триггеров и треИмпульс с датчика 14 конца отсче-. та расходования дозы, через время задержки элемента 11, необходимое для переноса информации со счетчика 10 в устройство 5 деления, сбрасывает счетчик 10 в нулевое состояние, тем самым подготавливая схему к очередному циклу измерения расхода.

Импульс с датчика 14 также поступает в устройство 15 управления клапанами, которое формирует сигналы для открывания клапана 16, через который происходит долин топлива в измерительный бачок 19, закрывания клапана 17 расхода дозы и открывания клапана 18 прямой подачи топлива в двигатель из топливной магистрали. 15

По мере долина топлива стрелка весоизмерительного устройстна .12 возвращается к началу шкалы до тех пор, пока не срабатывает датчик 13, который через устройство 15 управления щ() клапанами через время задержки, необходимое для прохождения стрелки некоторого начального смещения закрывает клапан 16 долина топлива в бачок 19, открывает клапан 17 подачи дозы топлива в двигатель и закрывает клапан 18 прямой подачи топлива в двигатель из магистрали.

При этом начинается расходонание топлива из бачка 19, что сопровождается поворотом стрелки несоизмерительного устройства 12 в противоположную сторону, что обусловлено уменьшением топпива в бачке 19. При про хождении стрелки под датчиком 13 начала расходования дозы, устройство З5

15 управления клапанами формирует импульс начала измерения времени расходования дозы, которым упранляется триггер 8. .Описанный процесс измерения удель- 4() ного расхода топлива повторяется..

Устройство по настоящему изобретению обеспечивает заданную точность измерения удельного расхода топлива

2< 1 при условиях "а (3) м„

2f „T+6n (4) где К вЂ” коэффициент, равный отношению длины шкалы динамометра к длине окружности ло радиу" су шкалы, стрелка которого связана с датчиком крутящего момента, частота следования импульсов датчика частоты вращения, максимальная приведенная погрешность измерителя. ,Решение йеравенств (3) и (4) приводит к соотношению: т,С(тн„ а<т (5) 60 где Т„ — период повторения импульсов датчика частоты вращения, Т вЂ” период повторения импульм сов датчика крутящего момента. 65

Анализ процессов испытания дизельных двигателей средней мощности раз- личных типов показал, что это условие всегда выполняется.

Например, при исгытанни двигателя

Д54М частота импульсов, снимаемых с датчика частоты вращения равна

1800 Гц, частота вращения двигателя датчика крутящего момента равна 25Гц, время расходования контрольной дозы топлива — 90 с. При этом максимальная приведенная погрешность измерительной схемы составляет 0,2Ъ, что значительно выше точности измерения известными устройствами.

Экономический эффект от внедрения измерителя заключается в повышении точности измерения удельного расхода топлива. Это приведет к уменьшению выпуска двигателей, не соответствующих техническим требованиям к удельному расходу топлива, а последнее — к определенной экономии топлива двигателями в процессе эксппуатации.

Кроме того, использонание указанного устройства позволяет исключить систему автоматического регулирования частоты вращения или крутящего момента, что дает экономический эффект от упрощения аппаратурной базы испытательной станции..

767603

Рис. Х тий Вход схемы И служат входами инб тегрирующего устройства умножения, а выход счетчика импульсов служит его выходом

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Патент США М 3802256, кл.73- 113, опублик. 1970.

PHHHIIH Закаэ 7183/38

%краж 1 019 Подписное

Филиал ППП Патент,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4