Устройство для измерения производительности топливного насоса дизеля Советский патент 1988 года по МПК F02M65/00 

F

t3l

tttSft

4ib

00

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам измерения производительности топливных насосов тепловозного дизеля.

Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства и сокраш,ение времени подключения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

На блок-схеме выделен ряд контрольных точек.КТ,,... КТг, ..., КТд, отражаюш.их текущее состояние межузловых связей устройства. Номера осциллограмм сигналов в этих точках показаны на фиг. 2 и соответствуют номерам контрольных точек. Таким обра- зом, диаграмма под номером КТ показывает наблюдаемый на экране осциллографа сигнал с выхода датчика подачи топлива; К - сигнал на выходе полосового фильтра; KTj --- напряжение на выходе пикового детектора, КТ - логическое состояние ждущего мультивибратора; КТ5- - сигнал на выходе формирователя временного интервала, KTg - формирователя импульса по заднему фронту; КТ, - ячейки аналоговой памяти; KTg - преобразователя напряжения в частоту и КТэ - схемы совпадения.

Устройство содержит датчик 1 подачи топлива, выполненный в виде пьезоквар- цевого акселератора, формирователь 2 выполнен в виде последовательно соединенных, полосового фильтра 3, пикового детектора 4, формирователя временного интервала 5, формирователя импульсов по заднему фронту 6. Измерительный блок 7 выполнен в виде последовательно соединенных ячеек аналоговой памяти 8, преобразователя напряжения в частоту 9, трехвходовой схемы совпадения 10, с.четчика-интегратора 11, схемы индикации 12. Блок управления 13 выполнен в виде последовательно соединенных ждущего мультивибратора 14, схемы начального сброса 15, счетчика циклов 16, схемы совпадения 17, схемы начальной установки 18. Выход пикового детектора 4 формирователя 2 связан с информационным входом ячейки аналоговой памяти 8 измерительного блока и запускающим входом ждущего мультивибратора 14 блока управления, выход схемы начального сброса 15 блока управления 13 соединен с устанЬвочными входами формирователя временного интервала 5 и счетчика интегратора 11, а выход формирователя временного интервала 5 подключен к третьему входу схемы совпадения 10 измерительного блока 7 и третьему входу счетчика циклов 16 блока управления 13, а выход формирователя импульсов по заднему фронту 6 связан с установочным входом ячейки аналоговой памяти 8 измерительного блока 7.

Устройство работает следующим образом.

0

0

5

5

0

5

0

5

0

5

При включении питания устройства в произвольное состояние устанавливаются счетчик циклов 16, счетчик-интегратор 11 и формирователь временного интервала 5, который выполпен в виде электронной схемы, имеющей два устойчивых состояния, например, Т-триггера.

Нажимается кнопка «Пуск и схема начального сброса 15 вырабатывает импульс, который устанавливает в состояние «О счетчик циклов 16, счетчик-интегратор 11, формирователь временного интервала 5 и тем самым переводит устройство в работоспособное состояние.

Установленный с помощью зажима на один из элементов топливного тракта высо- , кого давления, например, на трубопровод высокого давления, датчик 1 подачи топлива улавливает виброакустические колебания трубопровода, амплитуда которых резко возрастает в момент подачи топлива в цилиндр (подъем иглы форсунки) и в момент отсечки подачи топлива (посадка иглы форсунки). Фильтр полосовой 3, имеющий рабочий диапазон в пределах 20±1 кГц, обеспечивает эффективное отделение полезных сигналов подъема и посадки иглы форсунки от виброакустического щума. Пиковой детектор 6 выделяет амплитуду сигнала. подъема иглы. Величина этой амплитуды запоминается в ячейке аналоговой памяти 8 и воздействует на преобразователь напряжения в частоту 9, который выполнен, например, в виде генератора управляемого напряжения (ГУН). Частота импульсов на выходе преобразователя 9, пропорциональная величине амплитуды сигнала подъема иглы форсунки, поступает на второй вход схемы совпадения 10. Сигнал с выхода пикового детектора 4 устанавливает формирователь временного интервала 5 в состояние, соответствующее логической «1, что разрешает работу схемы совпадения 10 по третьему входу. И наконец, если содержимое счетчика циклов 16 в двоичном коде, поступающее на первый вход схемы совпадения 17 кодов, меньше величины заранее заданной начальной установки (например, число «400 или «800 ходов плунжера топливного насоса), двоичный код которой постоянно подан с выхода схемы начальной уставки 18 на второй вход схемы совпадения кодов 17, тогда с выхода схемы совпадения 17 поступает сигнал, разрешающий работу схемы совпадения 10 по первому входу. Схема совпадения 10 выполнена, например, в виде трехвходовой логической схемы «И. Таким образом, наличие двух разрешающих сигналов (от формирователя временных интервалов 5 и схемы совпадения кодов 17) обеспечивает прохождение импульсов с выхода преобразователя напряжения в частоту 9 через схему совпадения 10, на счетный вход счетчика-интегратора 11, который суммирует общее колиразом, чтобы возврат ждущего мультивибратора 14 в состояние логического «О происходил после полного окончания сигнала от посадки иглы, при любой допустимой частоте вращения коленчатого вала дизеля. Известно, что производительность топливного насоса можно оценить по количеству топлива, поданного в цилиндр за определенное число циклов в соответствии с зависимостью (1)

г-

S.)

(I)

чество поступающих импульсов. Текущее содержимое счетчика-интегратора 11 отражается схемой индикации 12.

По проществии определенного периода, определяемого продолжительностью впрыска топлива в цилиндр (5-35 градусов поворота коленчатого вала в зависимости от типа дизеля и величины цикловой подачи, пиковый детектор 4 выделяет сигнал, который соответствует процессу отсечки подачи топлива и посадки ирлы. По переднему фрон- ту этого сигнала осуществляется возврат формирователя временного интервала 5 в состояние логического «О. В этот момент содержимое счетчика циклов 16 увеличивается на единицу, а на третий вход схе- j мы совпадения 10 поступает сигнал запрета, что прерывает последовательность импульсов, проходящих с выхода преобразователя напряжения в частоту 9 через схему совпадения 10 на счетный вход счетчика- интегратора 11. Кроме того, возврат фор- 20 мирователя временного интервала 5 из состояния логической «1 в состояние логического «О вызывает на выходе формирователя импульса по заднему фронту 6 сигнал,С помощью теоретических и эксперимен- поступающий на установочный вход ячей-- 25 тальных исследований установлено, что

энергия виброакустических колебаний элементов топливной аппаратуры, измеряемая в период топливоподачи, пропорциональна вегде РТ - давление топлива в период подачи; РО - остаточное давление в линии нагнетания;

in, к-моменты начала и конца подачи топлива соответственно; постоянный эмпирический коэффициент, определяемый особенностями конструкции топливной аппаратуры исследуемого дизеля. п - число циклов измерений.

К ки аналоговой памяти 8. Этот сигнал стирает содержимое ячейки памяти и тем самым подготавливает ее к следующему циклу измерений, который осуществляется аналогичным образом.

личине Яр и, следовательно, с учетом того, что датчик подачи топлива закреплен на

Процесс измерения, состоящий из опре- ЗО трубопроводе высокого давления, фиксироразом, чтобы возврат ждущего мультивибратора 14 в состояние логического «О происходил после полного окончания сигнала от посадки иглы, при любой допустимой частоте вращения коленчатого вала дизеля. Известно, что производительность топливного насоса можно оценить по количеству топлива, поданного в цилиндр за определенное число циклов в соответствии с зависимостью (1)

С помощью теоретических и эксперимен- тальных исследований установлено, что

г-

S.)

(I)

мощью теоретических и эксперимен исследований установлено, что

ощью теоретических и эксперимен- исследований установлено, что

давление топлива в период подачи; остаточное давление в линии нагнетания;

моменты начала и конца подачи топлива соответственно; постоянный эмпирический коэффициент, определяемый особенностями конструкции топливной аппаратуры исследуемого дизеля. число циклов измерений.

ментов топливной аппаратуры, измеряемая в период топливоподачи, пропорциональна величине Яр и, следовательно, с учетом того, что датчик подачи топлива закреплен на

трубопроводе высокого давления, фиксиро

Изобретение позволяет уменьшить габариты устр-ва и сократить время подключения. Датчик 1 подачи топлива, формирователь (Ф) 2, блок 13 управления и измерительный блок 7 соединены последовательно. Датчик 1 выполнен в виде пьезокварце- вого акселератора. Ф 2 содержит последовательно соединенные полосовой фильтр 3, пиковый детектор 4, Ф 5 временного интервала и Ф. 6 импульсов по заднему фронту. Блок 7 содержит последовательно соединенные ячейки 8, 9, 10. 11, 12 аналоговой памяти, преобразователя напряжения в частоту, трехвходовой схе.мы совпадения, счетчика-интегратора и схемы индикации. Б.кж 13 содержит последовательно соединсчшыо ждуш.ий мультивибратор 14, схему 15 начп.чь- ного сброса, счетчик 16 циклов, с.хе.му 17 совпадения и схему 18 начальной установки. Выход детектора 4 связан с информационным входом ячейки 8 и запускающим входом мультивибратора 14. выход схемы 15 соединен с установочными входами Ф 5 и ячейки 11. Выход Ф 5 подключен к треты М входам ячейки 10 и счетчика 16, а выход Ф 6 - к установочному входу ячейки 8. Устр- во позволяет оценить производительность насоса с учетом индивидуальных ев-в элементов топливной аппаратуры. 2 ил. ЕО

деленного, наперед заданного числа циклов, происходит до тех пор, пока содержимое счетчика циклов 16 не совпадает с величиной начальной уставки. В момент совпадения кодов на первом входе схемы совпавание величины а.мплитуды сигналов подачи топлива позволяет оценить значение параметра Р . Интервал интегрирования определяется длительностью между передними фронтами сигналов подъема и посадки иглы

дения 10 появляется сигнал, запрещающий 35 форсунки. Эта длительность обеспечивается дальнейщую работу этой схемы и как след-формирователем 5 временного интервала.

На этом, процесс

стБие всего устройства, измерения заканчивается и в счетчике-интеграторе 11 окончательно фиксируется число, величина которого демонстрируется схемой индикации 12.

40

Параметр РО практически постоянен для данного типа дизеля и режима работы.

В выражении (1) рассмотрим более подробно интеграл, который можно представить в виде

Для повторного измерения необходимо вн овь нажать кнопку «Пуск.

С целью предотвращения возможности сбоя начальной синхронизации работы (сбой возможен, когда кнопка «Пуск нажата в период топливоподачи, т. е. в момент между сигналом подъема и сигналом посадки иглы форсунки) устройство снабжено ждущим мультивибратором 14, который на определенный период блокирует прохождение сигна- ла «Пуск, а следовательно, и импульса начального сброса. Этот период определяется длительностью нахождения мультивибратора в состоянии логической «1, в которое он переходит по переднему фронту сигнала, поступающего с выхода пикового детектора 4 сигнала, соответствующего моменту подъема иглы форсунки. Время окончания блокировки сигнала «Пуск выбирается таким об

вание величины а.мплитуды сигналов подачи топлива позволяет оценить значение параметра Р . Интервал интегрирования определяется длительностью между передними фронтами сигналов подъема и посадки иглы

форсунки. Эта длительность обеспечивается формирователем 5 временного интервала.

форсунки. Эта длительность обеспечивается формирователем 5 временного интервала.

Параметр РО практически постоянен для данного типа дизеля и режима работы.

В выражении (1) рассмотрим более подробно интеграл, который можно представить в виде

UU

(2)

tH3 4н

Так как параметр -Р с помощью преобразователя 15 напряжения в частоту преобразуется в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна величи-не РТ, следовательно, за время Af, на выходе ГУН генерируется определенное количество импульсов в соответствии с зависимостью

Ч

. m,

,

(3)

где KT - тарировочный коэффициент преобразования давления топлива в частоту импульсов. Подставляя (3) в (2), получаем

i -i К

1 т.

,

Нелинейная операция интегрирования заменяется многократным сложением с накоплением общего числа импульсов за время IK - t, что и позволяет оценить величину интеграла.

Таким образом, устройство реализует приведенный алгоритм с учетом индивидуальных особенностей каждого из конкретных циклов подачи топлива в цилиндр. Погрешность и разброс индивидуальных измерений в значительной степени компенсируются за счет усреднения конечного (ч имьтата (1).

Тарировку устройства осуществляют об..емным способом, например, на стенде для ре1 у. 111ровки топливовпрыскивающих насосов.

1-1спо.-1ьз()ванис предложенного устройст- iia no3iu).iHCT о 1енить производительность ч)1:. п нпого насоса с учетом индивидуаль- jibix cBoiu iii -л шментов топливной аппаратуры, а также сократить трудозатраты и 11родо.:1жительность контроля величины подачи топлива непосредственно на работающем двигате.яе.

Формула изобретения

Устройство для измерения производительности топливного насоса дизеля, содержащее последовательно соединенные датчик подачи 1Ч)11лива, формирователь, блок управления и

XT ,

А

измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью уменьщения габаритов и сокращения времени подключения, датчик подачи топлива выполнен в виде пьезокварцевого акселератора, формирователь выполнен в ви- де последовательно соединенных полосового фильтра, пикового детектора, формирователя временного интервала, формирователя импульсов по заднему фронту, измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных ячеек аналоговой памяти, преобразователя напряжения в частоту, трехвхо- довой схемы совпадения, счетчика-интегратора, индикатора, блок управления выполнен в виде последовательно соединенных ждущего мультивибратора, схемы начального сброса, счетчика циклов, схемы совпадения, схемы начальной установки, причем выход пикового детектора формирователя связан с информационным в ходом ячейки аналоговой памяти измерительного блока и запускаю0 щим входом ждущего мультивибратора блока управления, выход схемы начального сброса блока управления соединен с установочными входами формирователя временного интервала и счетчика-интегратора, а выход формирователя временного интервала

5 подключен к третьему входу схемы совпадения измерительного блока и третьему входу счетчика циклов блока управления, выход формирователя импульсов по заднему фронту связан с установочным входом ячейки аналоговой памяти измерительного блока.

5