Система для испытания транспортных средств на топливную экономичность Советский патент 1990 года по МПК G01M17/07 

Изобретение относится к технике для испытаний автомобилей, а более конкретно к технике для их испытаний на топливную экономичность, и может быть использовано в учебной автомобильной дорожной лаборатории для снятия топливно-зкономической характеристики автомобиля, а также прм отработке различных устройств и системы, предназначенных для уменьшения расхода топлива, улучшения тягово-скоростных, тормозных и других его эксплуатационных качеств.

Цель изобретения - повышение надежности испытаний путем стабилизации скорости .

На фиг.1 по казана пр лнципи альная электрическая схема системы для испытания транспортных средств на топливную экономичность; на фиг.2 - кинематическая схема механической части исполнительного органа; на фиг,3 - разрез А-А на фиг,2; на фиг.4 - вид Б на фмг.2; кэ фиг.5 - электрическая принципиальная схема исполнительного органа.

Система в себя включает топливомер 1, измеритель 2 пути и устройство 3 для задания и автоматической стабилизации скорости движения автомобиля, подключенные .соответственно к Ни S входам В3-триггер4, усилители 5 и 6 мош,ности, элемент И-НЕ 7 и исполнительный орган 8 для стабилизации скоростного режима двигателя 9.

Топлмвомер 1 содерж.ит электромагнитный клапан 10, выполнт ющий функцию переключающего устройства, вспомогательные электромагнитный 11 и редукционный 12 клапаны, мерный бачок 13с поршнем 14, шток 15 которого выполнен в виде рейки, находящейся в зацеплении с шестерней 16, выполненной заодно с зубчатым диском 17, ось которых установлена в кронштейне, укрепленном на верхней крышке 18 мерного бачка 13, на которой также на кронштейне с минимальным зазором относительно зубьев установлен чувствительный элемент 19 первичного преобразователя углового перемещения зубчатого диска 17 в электрические импульсные сигналы, причем выход чувствительного элемента 19 электрически связан с формирователем 20 импульсов, . выход которого через один из входов перво- го ключевого элемента 21 соединен с каналом 22 счета и, индикации, содержаш,ем последовательно соединенные цифровой счетчик 23, регистр 24, дешифратор 25. и световое табло 26.

0Измеритель 2 пути состоит из первичного преобразователя углового перемещения . одного из ведомых колес в электрические импульсные сигналы, включающего тормозной барабан 27, на торце которого, обра- 5 щенном к опорному тормозному .щиту, профрезерованы пазы-зубья и чувствительный элемент 28, установленный на кронштейне на опорном тормозном щите с минимальным зазором относительно пазов- 0 зубьев тормозного барабана 27; выход чув- ст вмтельного элемента 28 через формирователь29 импульсов и один из входов второго ключевого элемента 30 связан с каналом 31 счета и инди.кации, содержащим 5 последовательно соединенные цифровой счетчик 32, дешифратор 33, задатчик 34 длины мерного участка пути и световое табло 35,

Аппаратура для испытаний автомобиля 0 на топливную экономичность включает в себя также устройство 3 для задания автоматической стабилизации скорости движения автомобиля, которое содержит генератор 36 стабилизированной частоты и арифметмче- 5 ский блок 37, включающий цифровой счетчик 38 импульсов сигналов первичного преобразователя углового перемещения ведомого колеса с дешифратором 39, подключенным к выходу счетчика 38; выходы 0 дешифратора 39 через задатчик 40 скорости дв:/1жения, выполненный в виде переключателя, с помощью которого задается пороговое значение (уставка) скорости автомобиля изменением емкости счетчика 38, соедине- 45 нь-- с информационным входом регистра 41, цифровой счетчик 42 импульсов сигнйлов генератора 36 стабилизированной частоты

с дешифратором 43, подключенным к выходу счетчика 42; выход дешифратора 43 соединен с входом синхронизации регистра 41, входом блока 44, формирующего сигнал сброса счетчиков в нулевое состояние, выход которого связан с входами сброса на нуль обоих счетчиков 38 и 42 и входом блока 45. формирующего сигнал времени измерения в каждом цикле (строб-импульс), выход которого подключен к одним из входов ключевых схем 46 и 47, другие входы которых связаны между собой, входом асинхронной установки в нуль регистра 41 и с сочлененным с педалью акселератора 48 тереключа- телем 49, который через включатель 50 соединен с положительной клеммой источника питания, которая через кнопку 51 ручного сброса на нуль счетчиков 23 и 32 подсоединена к соответствующим их входам, третьи входы каждой ключевой схемы 46.47 подключены соответственно к выходу формирователя 29 импульсов сигналов чувствительного элемента 28 первичного преобразователя углового перемещения ведомого колеса и выходу генератора 36 стабилизированной частоты, а выходы - к цифровым счетчикам соответственно 38 и 42. Выход регистра 41 устройства 3 через усилитель 5 мощности связан с исполнительным органом 8 для стабилизации скоростного режима двигателя 9 соответствующего заданному значению скорости движения автомобиля и с входом RS-тригге- ра 4, выход которого через один из входов элемента И-НЕ, второй вход которого подсоединен к переключателю 49, и усилитель 6 мощности связан с обмоткой электромагнитного клапана 10, выполняющего функцию переключающего устройства, и обмотками вспомогательных электромагнитных 11, а также с другими входами первого 21 и второго 30 ключевых элементов, второй вход R которого связан с задатчиком 34 длины мерного участка пути.

Топливо от насоса поступает по каналу 52 в подпоршневую полость 53 мерного бачка 13. Надпоршневая полость 54 мерного бачка сообщена через оба электромагнитных клапана 11 с топливопроводом 55 и через один из клапанов 11 с топливопроводами 56 и 57.

Исполнительный орган 8 включает в себя электромагнит 58 (фиг.З и 4) для фиксации дроссельной заслонки 59 карбюратора, электромагнит 60сякорь ком 61, связанным с дроссельной заслонкой 59, которая во втулке 62 может проворачиваться на выбранную величину в сторону закрытия, RS- триггер 63, элемент И-НЕ 64 и два усилителя 65 и 66 мощности. При этом в случае, когда

электромагнит 60 не запитан электрическим . током, пружина 67 удерживает заслонку 59 во втулке 62 в крайнем положении в сторону открытия,

5Разработанная аппаратура функционирует следующим образом.

Перед выездом на участок дороги, предназначенный (выбранный) для испытаний автомобиля на топливную экономичность. 10 при работе двигателя на холостом ходу топ- пиво от насоса через обесточенный электро- магнитный клапан 10 по каналу 52 поступает в подпоршневую полость 53 мер- ного.бачка 13. Пружина редукционного кла- 15 пана 12 подобрана таким образом, что он в это время закрыт и топливо через него в карбюратор двигателя не поступает. Топливо в карбюратор двигателя при этом поступает из надпоршневой полости 54 мерного 20 бачка 13 через открытые вспомогательные электромагниты 11. и топливопровод 55, а излишняя его часть по топливопроводу 56 сбрасывается в топливный бак автомобиля. При достижении поршнем 14 крайнего 5 верхнего положения и его упоре при этом в крышку 18 заполнение мерного бачка 13 заканчивается и топливо из насоса, преодолевая расчетное сопротивление пружины редукционного клапана 12, поступает не- 0 посредственно в карбюратор двигателя.

После окончания указанного процесса и выезда автомобиля на участок дороги, предназначенный для его испытаний на топливную экономичность, оператор (водитель) 5 устанавливает включатель 50 в положение Включено, а задатчики 40 и 34 соответственно в положения, фиксирующие необходимые в данном заезде ск.орость автомобиля и длину мерного участка г1ути. 0В исходном состоянии переключатель

49 соединен с корпусом автомобиля и сигнал логического нуля запирает ключевые схемы 46 и 47, а также устанавливает регистр 41 устройства 3 для задания и автома- 5 тической стабилизации скорости движения автомобиля асинхронно в нуль.

После включения передачи в коробке передач и нажатия водителем (оператором) педали акселератора 48 через переключа- 0 тель 49 дается разрешение на заполнение счетчика 38 и 42 вышеуказанного устройства 3 через соответствующие ключевые схе- / мы 46 и 47, При этом счетчик 38 заполняется импульсами сигналов с чувствительного 5 элемента 28 первичного преобразователя углового перемещения ведомого колеса в электрические импульсы сигналы; импульсы генератора 36 стабилизированной частоты заполняют счетчик 42, при полном заполнении которого с помощью дешифратора 43

ыдается импульс на блок 45 формирования ременного интервала измерения, который акрывает ключевые схемы 46 и 47 и на б/юк 4, формирующий, с некоторой задержкой по времени, импульс асинхронной установки счетчиков 38 и 42 в нулевое состояние, а также на вход синхронизации С регистра 41, который записывает число, соответствующее величине сигнала на его информацио; - ном входе D, которое формируетсп с помощью счетчика 38 с де шифратором 39 и задатчика 40 скорости движения автомобм- ля.

Если счетчик 38 не заполнен, то на его выходе имеет место логический нуль, что соответствует движению автомобиля со скоростью, меньшей задания уставки, т.е. со скоростью, меньшей заданной onepaTopofi при помощи задатчика 40. Если счетчик зй- полнен или переполнен, то на его выходе имеет место логическая единица, что соответствует движению автомобиля со скоростью, большей значения уставки, которая записывается в регистр 41 на весь последу- ющий цикл измерения и через усмлмтель Ь мощности воздействует на исполн1 тельг1Ь 1 орган 8, который отсекает при этом топлн- воподачу в цилиндры дви.Готаля, В последнем случае скорость автомобиля начинает уменьшаться, однако, если в следуюидем цикле на входе D регистра 41 еще будет действовать единичный сигнал, то сигнал с исполнительного органа 8 не снимается - так до тех пор, пока на входе D регистра 41 не будет иметь место логический нуль, который вырабатывается в счетчике 38 с дешиф- . раторбм 39 тогда, когда число ммпульсов, соответствующее текущ1Эй величине скорости автомобиля, не успевает в следуюш их друг за другом циклах измерения заполнять счетчик 38 до предела его емкости.

Сигнал с исполнительного органа 8 з этом случае снимается, однако, так как водитель в заезде удерживает всегда пе,цаль акселератора 48 в положении, соотаетству- ющем подаче топлива для движения со скоростью, большей значения уставки, то скорость автомобиля вновь начинает расти. Исполнительный орган 8 работает сле- дуюш.иУ; образом.

Как только скорость автомобиля достигает заданного значения (значения уставкк), сигнал 1 с выхода регистра 41 через Гч8- триггер 63 и усилитель 65 мощности запмты- вает электрическим током обмотку электромагнита 1 м последний с некоторой задержкой, равной времени его срабатывания, фиксирует дроссельную заслонку 2 кар бюратора в положенш , соответствуюш.ем некоторому превышению скорости автомо

5мпя над заданной. Одновременно сигналы 1 с выходов регистра 41 и RS-триггера 63 через элемент И-НЕ 64 и усилитель 66 мощ- HOCTi/. запитывают электрическим током обмотку электромагнита 60. Якорек 61 притягивается к сердечнику электромагнита 60 и поворачивает дроссельную заслонку 59 во втулку 62 в крайнее положение в сторону закрытия.

0Скорость автомобиля начинает уменьшаться и как только она станет меньше заданной, на выходе регистра 41 сигнал 1 исчезнет, что приводит к исчезновению сигнала 1 на выходе элемента И-НЕ 64 обе5 стсчиванию электромагнита 60 и повороту заслонки 59 под действием пружины 67 во втулке 62 Б крайнее положение в сторону открытия. Скорость автомобиля вновь повышается.

СДалее циклы работы системь; повторяются, а скорость автомоокля поддерживается вблизи заданной.

Спомош.ыозадатчикз40.-выполне нного

в виде переключателя, дискретно изменяю- 5 идего емкость счетчика 38, можно изменять сигнал на входе D регистра при меньших .ли больших значену-ях числа импульсов с чувстамтельного зпементл 28 в у:змеряемые промежутки времен /:, т.е. задавать различ- 30 ные скорости движения автомобиля по мерному участку (от VM /H до Х/макс).

Тским образом, благодаря высоким ме- теорологическ,-1М характеристикам устройства 3 для задания и авто . атической .jb стабилизац ли скоросл ;/; двмжения автомобиля, гфи эгр испытаниях на топливную экономичность, поддерживается с большой точностью заданная оператором скорость в течение всего времени движения автомоби- 40 ля по мерному участку.

Дапее рассмотрим порядок (последовательность) 8;(лючения в работу остальных элементов рассматриваемой аппаратуры.

Поело достижения автомсоилем скоро- с- и, равной величине уставки, заданной операторам при помощи задатчика 40, появляется управляюи.,ий сигнал на выходе регистра -41 устройства 3 и да.лее при движении евтог- об тя по мерному участку, дпм ка которого задается оператором при помощи задатчикя 34, поддержизается заданная скорость.

При этом при первом же появлении управляющего сигнала (сигнала 1)на выходе регистра 41 он параллельно через RS-триг- гер 4, элемент И-НЕ 7 v. ./С1-1/1италь 6 мощности воздействует на электрс агп /:тный С:апаи 10, зьтол;;яюш. функцию пере- ; лючз;сщего устройства, t такжэ 1-;2 вспомогательные электрокагнитн че клапаны Vi,

которые перекрывают выходы топливу в топливопроводы 55 и 56. Кроме того, сигнал с выхода RS-триггера 4 синхронно открывает ключевые схемы 21 и 30. Электромагнитный клапан 10 перекрывает связь насоса с подпоршневой полостью 53 мерного бачка и через топливопровод 52 и открывает его связь через топливопровод 57 с надпоршне- вои полостью 54 мерного бачка. Топливо от насоса поступает в надпоршневую полость 54 и поршень 14 перемещается вниз вытесняя топливо из подпоршневой полости 53 в карбюратор двигателя.

При опускании поршня 14 его шток выполненный в виде рейки, вращает через шестерню 16 зубчатый диск 17 и в чувствительном элементе 19 наводятся электрические импульсы, которые через формирователь 20 и открытый ключевой элемент 21 проходят на счетный вход цифрового счетчика 23 и далее через регистр 24 и дешифратор 25 на световое табло 26

Параллельно отсчету топлива в канале 2 идет отсчет пути, проходимого автомобилем, в канале 31. При этом импульсы сигналы с чувствительного элемента 28 через формирователь 29 и ключевой элемент 30 проходят на вход цифрового счетчика 32 и далее через дешифратор 33 и задатчик 34 длины мерного участка пути на световое табло 35.

После прохождения мерного участка пути на соответствующем выходе дешифратора J3 появляется сигнал 1, который через задатчик 34 поступает на вход R RS-триггера 4. На выходе RS-триггера 4 появляется О который закрывает ключевые элементы 21 и 30 каналов 22 и 31, и на световых табло соответственно 26 и 35 остаются за фикси- рованными значения (величины) расхода топлива и путь, пройденный автомобилем

По соответствующей математической формуле определяют путевой расход топли- вэ.

Перед новым испытанием путем воздействия на кнопку 51 оператор производит сброс счетчиков 23 и 32 на нуль и вновь контролирует процесс заполнения топливом мерного бачка 13 топливомера.

Определив путевой расход топлива при омощи разработанной аппаратуры на разых скоростях движения автомобиля от MHH до Умакс и на дорогах с разными коэфициентами сопротивления движению троят его топливно-экономическую харакеристику. Топливную же экономичность анного (испытываемого) автомобиля оцеивают сравнением полученной топливно- кономической характеристики с талонной.

0 /fb ьи 55

Форму л а и 30 бретени я 1. Система для испытания транспортных средств на топливную экономичность содержащая устройство управления, изме- 5 ритель объема израсхрдованного топлива и измеритель пути, отличающаяся тем что, с целью повышения надежности испытании путем стабилизации скорости дви- жения, она снабжена устройством 1U стабилизации скорости, при этом измери-- тель пути включает в себя ключевой элемент, датчик углового перемещения одного из ведомых колес, выход которого через формирователь импульсов и один из входов 15 ключевого элемента связан с каналом счета и индикации, включающим в себя последовательно соединенные цифровой датчик дешифратор, задатчик длины мерного уча- стка пути и световое табло, а устройство iu стабилизации скорости включает в себя ге- нераюр стабилизированной частоты и арифметический блок, включающий в себя регистр, блок-формирователь времени из- мерения, две ключевые схемы, блок обнуле- Ь ния счетчиков, переключатель, тумблер цифровой счетчик импульсов сигналов датчика углового перемещения ведомого колеса с дешифратором, подключенным к выходу упомянутого счетмика. выходы кото- 0 рого через задатчик скорости движения сообщены с информационным входом регистра, цифровой счетчик импульсов сигналов генератора стабилизированной час- тоты с дешифратором, подключенным к b выходу упомянутого счетчика, выход которого сообщен с входом сигнализации реги- - стра, входом блока обнуления счетчиков выход которого связан с входами сброса на

нуль обоих счетчиков и входом блока-фор- мирователя времени измерения, выход которого подключен к одним из входов ключевых схем, другие входы которых сообщены между собой, входом асинхронной ус- тэновки в нуль регистра и с сочлененным с педалью акселератора переключателем, который через тумблер соединен с положительной клеммой источника питания, выход регистра через усилитель мощности связан с исполнительным органом для стабилиза- ции скоростного режима двигателя, третьи входы каждой ключевой схемы подключены соответственно к выходу формирователя импульсов сигналов датчика углового пере- мещения ведомого колеса и к выходу гене- ратора стабилизированной частоты, а выходы ключевых схем подключены к соответствующим цифровым счетчикам, при этом устройство управления включ- ает s себя три электромагнитных клапзна, редукционный клапан, усилитель мощности, схему

11

1587367

И-НЕ и RS-триггер. выход которого через .;лемент 2И-НЕ. второй вход которого связан с упомянутым переключателем, и LnMTenb мощности связан с электромаг- йитными клапанами, причем « ВхоА Rf- Ьйггера связан с задатчиком пути длины иерноГо участка пути, а к входу подключен 9ЫХОД регистра, причем измеритель объемй Израсходованного топлива включает в себя клЕой элемент, мерный бачок с поршнем, шток которого выполнен в виде рейки, связанной с шестерней, выполненной заодно с зубчатым диском, ось о- °Р« ; щена в кронштейне, установленном на верхней крышке мерного бачка, на которой также установлен с зазором относительно зубчатьго диска датчик углового перемеще иия упомянутого диска, выход которого электрически связан с формирователем импульсов, выход которого через один из вхо дон ключевого элемента сообщен с каналом счета и индикации, содержащем последова тельно соединенные цифровой счетчик, ре гистр. дешифратор и световое табло, при этом вторые входы ключевого элемента измерителя пути и ключевого элемента изме рителя израсходованного топлива подключены к выходу RS-триггера. первый электромагнитный клапан выполнен с возможностью сообщения в OAHO.;°f fj надпоршневой полости мерного бачка, а во

12

второй позиции подпоршневои полости с выходом топливного насоса транспортного гоедства причем надпоршневая полость сообщена че рез второй электромагнитный клапан со сливом, а через второй и третий клапаны - с карбюратором и подпоршневои полостью.

2 Система по п.1. о т л и ч а ю щ а я с я 0 тем что испешнителъный орган стабилиза- ции скорости содержит «З-риггер.схемУ 2И-НЕ два усилителя, два электромагнита, причем R-вход триггера подключен к R-BXO- ду счетчика измерителя пути. S-вход к вы 15 ходу регистра, выход триггера соединен через один из усилителей с первым электро- , а через схему 2И-НЕ и второй усилитель - с вторым электромагнитом, другой вход схемы 2И-НЕ подключен к выходу 20 оегистра при этом исполнительный орган Гюча е; в себя электромагнит фиксации дроссельной заслонки арбюратора пла стину, связанную с корпусом карбюратора, выполненную с возможностью взаимодей- 25 ствия с первым электромагнитом, якорь, связанный с дроссельной заслонкой выпол ненный с возможностью «заимодеиствия с вторым электромагнитом, и. подпружинен ную втулку, в прорези которой Размещена 30 дроссельная заслонка с возможностью по- ворота в сторону закрытия.

Изобретение относится к технике испытаний автомобиля, а более конкретно к технике для их испытаний на топливную экономичность, и может быть использовано в учебной автомобильной дорожной лаборатории для снятия топливно-экономической характеристики автомобиля. Цель - повышение надежности испытаний путем стабилизации скорости движения. Система снабжена устройством 3 для задания и автоматической стабилизации скорости движения автомобиля, измерителем 2 пути и RS-триггером 4, в качестве переключающего устройства в ней использован электромагнитный клапан 10, а ее топливомер 1 содержит отсчетное устройство расхода топлива, включающее в себя первичный преобразователь углового перемещения зубчатого диска, связанного через шестерню со штоком - рейкой поршня топливомера, и электронную схему на элементах цифровой электроники. 5 ил.

AiL

67

Si

Фи&.3

dud Б