ЭКОНОМЕТР Российский патент 1995 года по МПК G01L5/00 G01L23/22 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения загрузки и определения экономичных режимов работы двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для определения степени загрузки двигателя, например тракторного, при неустановившемся режиме работы, содержащее рычажную систему, связанную с рейкой топливного насоса и скользящими контактами, замыкающими электрические цепи световых сигналов, соответствующих различным диапазонам загрузки двигателя [1].

Недостатком известного устройства является сложность рычажной системы и скользящих контактов, которая затрудняет его настройку и эксплуатацию.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для регулирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее регулятор частоты вращения, снабженный ограничителем подачи топлива, и сигнализатор загрузки, содержащий световой индикатор, подключенный к источнику питания через датчик положения рейки топливного насоса. Датчик положения рейки топливного насоса выполнен в виде двух контактов, первый из которых связан с рейкой и соединен с отрицательным источником питания, а второй установлен на ограничителе подачи топлива, изолирован от корпуса регулятора посредством диэлектрической прокладки и соединен с положительным источником питания [2].

Индикация состояния контактов датчика позволяет судить о степени загрузки двигателя. Однако при оптимальной загрузке двигателя, соответствующей экономичному режиму работы двигателя, контакты датчика замыкаются и размыкаются с частотой, зависящей от характера нагрузки, а световой индикатор мигает, психологически раздражая водителя, и утомляет его во время работы. К тому же точно уловить сигнал, соответствующий экономичному режиму работы двигателя, весьма затруднительно.

Цель изобретения - повышение точности определения экономичного режима работы дизеля и улучшение условий труда водителя при выборе экономичного режима.

Поставленная цель достигается тем, что в эконометр, содержащий электроконтактный датчик начала действия регулятора топливного насоса и световой индикатор, введены входной инвертор, подключенный к электроконтактному датчику начала действия регулятора топливного насоса, элемент НЕ, вход которого связан с выходом входного инвертора, электронный ключ, выход которого соединен со световым индикатором, два элемента задержки, три элемента ИЛИ-НЕ, элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход - к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, а выход - к входу электронного ключа, и управляемый генератор импульсов, вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ, а выход подключен к третьему входу элемента ИЛИ, при этом первый элемент задержки входом связан с выходом входного инвертора, а выходом - с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй элемент задержки соединен входом с выходом элемента НЕ, а выходом - со вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен к выходу входного инвертора, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ и с первым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ.

На фиг. 1 приведена структурная схема эконометра; на фиг. 2 - вариант структурной схемы входного инвертора; на фиг. 3 - вариант структурной схемы элемента задержки; на фиг. 4 - структурная схема управляемого генератора импульсов.

Эконометр содержит электроконтактный датчик 1 начала действия регулятора топливного насоса, входной инвертор 2, элемент задержки 3, элемент НЕ 4, элемент ИЛИ-НЕ 5, элемент ИЛИ 6, электронный ключ 7, световой индикатор 8, элемент ИЛИ-НЕ 9, управляемый генератор импульсов 10, элемент зажержки 11, элемент ИЛИ-НЕ 12. Входной инвертор содержит вход 13, резисторы 14, 15.1-15.3, конденсатор 16, транзистор 17, выход 18, шину 19 положительного потенциала, нулевую шину 20. Элемент задержки включает в себя вход 21, конденсатор 22, диод 23, резисторы 24, 25, конденсатор 26, таймер 27 типа КР1006ВИ1, конденсатор 28, инвертор 29, выход 30. Управляемый генератор импульсов содержит вход 31, элементы И-НЕ 32.1-32.4, резисторы 33.1-33.2, конденсатор 34, выход 35.

Эконометр работает следующим образом. Пусть контакты электроконтактного датчика 1 разомкнуты. При замыкании контактов на выходе входного инвертора 2 появляется сигнал логической "1", передний фронт которого сбрасывает элемент задержки 3. В течение времени t₁ на его выходе будет сигнал логического "0". На выходе элемента НЕ 4 - сигнал логического "0", поэтому на выходе элемента ИЛИ-НЕ 5 - логическая "1", которая через элемент ИЛИ 6 и электронный ключ 7 включает световой индикатор 8.

Если контакты датчика 1 будут замкнуты больше времени t₁ на Δt₁, то на выходе элемента задержки 3 появляется сигнал логической "1", на выходе элемента 5 - сигнал логического "0", на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 - сигнал логической "1", который подается на вход управляемого генератора импульсов 10 и разрешает его работу. Импульсы с генератора 10 с частотой 2-6 Гц подаются через элемент ИЛИ 6 на электронный ключ 7, и световой индикатор 8 начинает мигать, что сигнализирует о перегрузке двигателя.

При размыкании контактов датчика на выходе входного инвертора 2 появляется сигнал логического "0". Сигналом логической "1" с выхода элемента НЕ 4 запускается элемент задержки 11 и в течение времени t₂ на его выходе появляется сигнал логического "0". Поэтому на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 появляется логическая "1" и загорается световой индикатор 8. Если контакты датчика будут разомкнуты больше времени t₂ на Δt₂, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 появится логический "0", и световой индикатор 8 погаснет, что сигнализирует о недогрузке двигателя.

Таким образом, если контакты датчика 1 будут замкнуты меньше времени t₁ и разомкнуты меньше времени t₂, то все время будет непрерывно гореть световой индикатор 8, что сигнализирует об экономичной работе двигателя.

Входной инвертор 2 защищает схему от случайного попадания высокого напряжения на ее вход, а также устраняет дребезг контактов и задает ток через контакты датчика 1.

Входной сигнал подается на вход 13. Резистор 14 задает ток через контакты датчика 1. Резисторы 15.1, 15.2 и конденсатор 16 устраняют дребезг контактов, а резистор 15.3 является нагрузочным для транзистора 17. Сигнал снимается с выхода 18. Напряжение питания подается на шины 19 и 20.

Элементы задержки могут быть построены по схеме, приведенной на фиг. 3. Основу элемента задержки составляет интегральный таймер типа КР1006ВИ1, который обладает стабильными порогами срабатывания, не зависящими от напряжения питания.

Входной сигнал с входа 21 подается через дифференцирующую цепь из конденсатора 22, диода 23 и резистора 24 на вход 02 таймера. Через резистор 25 начинается заряд конденсатора 26. Когда напряжение на конденсаторе достигает 2/3 напряжения питания, произойдет установка таймера 27 в "0". Конденсатор 28 является шунтирующим. Сигнал с выхода таймера через инвертор 29 подается на выход 30.

Элементы задержки могут быть построены и на пересчетных схемах. В этом случае они будут содержать генератор тактовых импульсов, счетчик с входами занесения и выходом переполнения и выходные триггеры. Выбор конкретной схемы элемента задержки зависит от условий работы эконометра и необходимой точности.

Управляемый генератор импульсов построен по схеме, приведенной на фиг. 4. При логической "1" на входе 31 начинается генерация импульсов. В качестве инверторов используются элементы И-НЕ 32. Резисторы 33 и емкость 34 являются времязадающими и определяют частоту генерации. Элементы И-НЕ 32.3, 32.4 нормализуют сигнал по форме на выходе 35.

Построение эконометра по предложенной схеме обеспечивает его надежность и удобство в работе. С помощью эконометра можно экономить около 10% дизельного топлива.

Использование: определение загрузки и экономичных режимов работы двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: эконометр содержит электроконтактный датчик 1 начала действия регулятора топливного насоса, входной инвертор 2, два элемента задержки 3, 11, элемент НЕ 4, элемент ИЛИ - НЕ 5, 9, 12, элемент ИЛИ 6, электронный ключ 7, световой индикатор 8, управляемый генератор импульсов 10. 4 ил.

ЭКОНОМЕТР, содержащий электроконтактный датчик начала действия регулятора топливного насоса и световой индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения экономичного режима и улучшения условий труда водителя, в него введены входной инвертор, подключенный к электроконтактному датчику начала действия регулятора топливного насоса, элемент НЕ, вход которого связан с выходом входного инвертора, электронный ключ, выход которого соединен с световым индикатором, два элемента задержки, три элемента ИЛИ - НЕ, элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ - НЕ, второй вход - к выходу второго элемента ИЛИ - НЕ, а выход - к входу электроного ключа, и управляемый генератор импульсов, вход которого связан с выходом третьего элемента ИЛИ - НЕ, а выход подключен к третьему входу элемента ИЛИ, при этом первый элемент задержки входом связан с выходом входного инвертора, а выходом - с первым входом второго элемента ИЛИ - НЕ, второй элемент задержки соединен входом с выходом элемента НЕ, а выходом - с вторым входом первого элемента ИЛИ - НЕ, первый вход которого подключен к выходу входного инвертора, а выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ - НЕ и первым входом третьего элемента ИЛИ - НЕ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ - НЕ.