Устройство для определения топливно-энергетических затрат дизеля Советский патент 1993 года по МПК G01L3/24 

Изобретение относится к технической диагностике энергетического состояния тракторных дизелей и может быть использовано для определения топливных затрат дизеля и степени его загрузки на различных этапах полевых испытаний, а также в условиях эксплуатации тракторов по показателям часового расхода топлива и оборотов дизеля.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений загрузки дизеля..

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены: суммирующий уси- литель и аналоговый делитель с регулирующим элементом установки корректирующего коэффициента, при этом преобразователь датчика числа оборотов своим выходом .связан со входом инвертирующего усилителя и. с первым входом аналогового делителя, выход которого подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход которого связан с выходом инвертирующего усилителя, а выход - с индикатором степени загрузки, при этом преобразователь датчика расхода топлива

своим выходом связан со вторым входом аналогового делителя; вычислительный блок средних значений, первый вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя, а второй - к выходу преобразователя датчика расхода топлива.

В предлагаемом устройстве использован способ для определения степени загрузки Ј по формуле

К/ухй),(1)

где KG - корректирующий коэффициент сигнала расхода топлива, равный

со -а&

| KGX|

(2)

(GH -oi-Gx -ftli)

KU) - корректирующий коэффициент сигнала обороте вала, равный

Y, . Gx ,„ч

Kft) - -----х-------- ((jj

(Сн -ОД -Gx -од.)

где (У, Gx - обороты вала дизеля на холостом ходу и соответствующий им часовой расход топлива;

WH, GH - обороты вала дизеля при максимальной (номинальной) мощности дизеля

ю

зеля - как Ј:

(кривая ЗС2).

и соответствующий им часовой расход топлива.

Использование в предлагаемом устройстве способа определения Ј по формуле (1) относительно прототипа позволяет уменьшить погрешность измерения загрузки AЈi в области (0-20)% от Мен (кривая ВAZ на фиг. 2) и сравнять ее по погрешности со стандартным (стендовым) способом определения загрузки (кривая ВА на

. : . -,.....- ..- 6Н .-..

.фиг. 2). Кроме того, предлагаемре устройство на корректорной ветви характеристики (на оборотах дизелей от (Он до ййитах по фиг. 2) использует способ определения степени загрузки по крутящему моменту М ди- М

Ж

Это позволяет расширить диапазон измерения загрузок относительно прототипа, т.к. по прототипу на корректорной ветви (кривая BЈi фиг. 2) появляется неоднозначность Ј относительно регуляторной ветви.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство, имеющее отличительйьге от протйтипа признаки, отвечает критери1р новизна. Анализ известных технически решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, с ходйых е существенными отличительными признаками ё заявляемом устройстве определения топливНо энерге тичёокин затрат дизеля, и признать заявля- :ёК1ре решение соответствующим критери р существенные отличия, /;;; ;

На фиг. 1 представлена функциоНаль- мая схема устройства; на фиг. 2 - 3eBHCHMof стй степени загрузки дизеля в функций оборотов Ј f (й), полученные тремя сгго- :сббами:;.::;::;;;:;г:;;;/.;;::.- ; ::: : : :}- :- :J. ;- riio мощности дизеля (стандартный способ), Определяемая по формуле (кривая

АВС),; ;:-,- - - . . : - -.

t-ik---- : ;

s-NeH

(4)

- по способу прототипа кривйя AiBCi, определяемая по формуле .

fi kr 5-K2-u)(5);

- по предлагаемому способу (кривая А2ВС2), определяемая по формулам (1). (2). и (3)..

Устройство определения топливно- энергетических затрат дизеля включает в себя: закрепленную на валу дизеля 1 шестерню 2, которая магнитно связана с датчиком числа оборотов 3 (типа ИС-445); топливный бак 4, связанный топлибопрово- дом со входом датчика расхода топлива В

0

5

0

5

.0

5

0

5

0

5

(типа ТПР). выход которого топливопроводом соединен с топливоподкачивающим насосом 6; преобразователи Частота-аналог 7 и 8 (типа КР1108 ППВ), подключенные входами соответственно к выходу датчика оборотов 3 и к электрическому выходу датчика расхода топлива 5; стрелочный индикатор текущего значения часового расхода топлива 9, подключенный к выходу преобразователя Частота-аналог 8; корректирующий блок 10, включающий в себя аналоговый делитель 11 (типа КР525ПС2А) с регулирующимэлементом установки корректирующего коэффициента (К&) и суммирующий усилитель 12 (типа К 140УД6), причем первый вход аналогового делителя 11 связан с выходом преобразователя 8, второй же вход делителя 11 связан с выходом преобразователя 7, а выход делителя 11 соединен с первым входом усилителя 12, а второй вход усилителя 12 соединен с выходом инвертирующего усилителя 13 с регулирующим элементом устан°вки корректирующего коэффициента , причём вход 13 сдединён с выходом преобразователя 7; стрелочный индикатор текущих значений степени загрузки 14, вход которого соединен с выходом усилителя 12; вычислительный блок средних значений 15 (|ср и Сер), выполненный по типу информационно- измерительной системы ЭМА-Hfyl с цифровой индикацией, причем первый вход 15 соединен с выходом усилителя 12, а второй вход 15 - с выходом преобразователя 8,

Устройство, изображенное на фиг. 1, реализует зависимости (1). (2), (3), преобразуя измеряемые показатели Gn ft) в соответствующие напряжения UG и UG) которые в свою очередь преобразуются на индикаторах в значения , G, Gcp и ср , характеризующих топливно-энергетические затраты дизеля:- -.-: - -/, :; ;:.: -; -.

Устройство работает следующим обра- ..; . :-- - .. -- : - : . . -..

При вращении вала дизеля 1 вращается жестко связанная с ним шестерня маховика 2. Зубья шестерни 2, проходя около торца датчика оборотов 3, наводят в обмотке датчика ЭДС, которая поступает на вход преобразователя Частота-аналог 7, на выходе которого появляется напряжение , пропорциональное оборотам дизеля (а.

Вращение вала дизеля 1 передается также топливопоказывающему насосу б, который по топливопроводу перекачивает топливо из топливного бака 4 через проход- нуга полость турбинного датчика расхода 5 в топливный насос дизеля. Движение топлива через датчик 5 вызывает вращение в нем

турбинки, лопасти которой наводят ЭДС в катушке индукционной системы датчика. Частота наводимой ЭДС в датчике fc пропорциональна часовому расходу топлива G. Частота fc поступает далее на вход преоб- разователя Частота-аналог 8, на выходе которого появляется напряжение UG, пропорциональное часовому расходу топлива. Напряжение UG поступает на стрелочный индикатор 9, на один из входов коррек- тирующего блока 10 и на вход вычислительного блока средних значений 15, а напряжение на второй вход 10 и на вход инвертирующего усилителя 13. , Напряжение UG ; пройдя преобра- зование в блоке аналогового делителя 11, входящего в состав блока 10, образует на :- ; - - UG : ; - - пряжёние KGXту- /которое составляет первый член (вычитаемое) формулы (1) степени загрузки Ј. Причем блок 11 содержит регулирующий элемент установки корректирую- щего коэффициента KG;.

- ., . ; , ; .-: -.-:- :-:- .- .:: JG .. -.

Выходное напряжение KGX тт- посту-

пает далее на первый вход суммирующего усилителя 12, на второй вход которого поступает одновременно отрицательное на- пряжёние -Ко) xLto с выхода инвертирующего усилителя 13, имеющего, кроме того, регулирующий элемент установ- ш корректиру бщёто коэффициента Ка .

Напряжение -KwxUw с выхода 13 представляет собой второй член формулы (1) степени загрузки дизеля. С выхода усилителя 12 (являющегося также выходом корректирующего блока 10) напряжение UЈ пропорциональное текущему значению степени загрузки дизеля Ј , поступает далее на стрелочный индикатор текущего значения

Загрузки 14;. .: ; /: . ;,: .: ;.,;;.;. ;Л:-,/

Показания индикатора 14 при работе дизеля в режиме перегрузки (на корректорной ветви характеристики) исключают неод- нозначность блоком 10 и 13 и уменьшают погрешность измерения.

При длительной работе дизеля с измерением средних значений GCp и ЈСр используется блок средних значений 15, показания которого также имеют меньшую погрешность измерения, особенно при работе дизеля с перегрузкой и с малой нагрузкой..

, : :.: , , . .

Анализ погрешности определения степени загрузки дизеля ( А§ ) по формуле (1) устройством относительно прототипа (кривая AIВ Ci на фиг. 2) показывает, что погрешность определения ДЈ на регуляторной ветви предлагаемым устройством (кривая АаВ на фиг. 2) совпадает со стендовой (кривая АВ на фиг. 2), а на корректорной ветви (кривая ВС2 на фиг. 2) устраняет неоднозначность измерения . | а, следовательно, существенно уменьшает погрешность измерения. . .--.. ; .

Использование предлагаемого устройства позволит повысить точность измерения Ј в среднем до 10% относительно прототипа и увеличить эффективность использования трактора путем ввода его в режиме небольшого перегруза, что с использованием.автоматики или прибора указателя загрузки дизеля позволит получить экономию топлива до 10% и повысить производительность до 15%.

Фо р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для определения топливно-энергетических затрат дизеля, содержащее датчик расхода топлива с преобразователем, датчик числа оборотов с преобразователем, индикатор степени загрузки и инвертирующий усилитель с регулирующим элементом установки корректирующего коэффициента, о т л м п а- ю щ е е С я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, в него введены суммирующий усилитель и аналоговый делитель ; с регулирующим элементом установки корректирующего коэффициента, при этом преобразователь датчика числа оборотов своим выходом связан с входом инвертирующего усилителя и первым входом аналогового делителя, выход которого подключен к первб- му входу суммирующего усилителя, второй вход которого связан с выходом инвертирующего усилителя,.а выход - с индикатором степени загрузки, при этом преобразователь датчика расхода двигателя своим выходом связан с вторым входом аналогового делителя., ; ; ,::. ;-::;:..

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, в него введен вычислительный блок средних значений, первый вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя, а второй - к выходу преобразо - вателя датчика расхода двигателя.

«Риг. Г.

Использование; для технической диагностики энергетического состояния тракторных дизелей. Сущность изобретения: устройство содержит вал дизеля, шестерню, датчик оборотов, топливный бак, датчик расхода топлива, топливоподкачивающий насос, два преобразователя Частота-аналог, индикатор текущего значения часового расхода топлива, корректирующий блок, состоящий из аналогового делителя, суммирующего усилителя, индикатора текущих значений степени загрузки, вычислительный блок средних значений, 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

У- ЛЬ

fVl.ff-lvw

У- ЛЬ