Измеритель удельного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК G01M15/00 G01F9/00 

. 1 ; -.,. , .

.Изобретение относится к устройствам для стендовых исгытаний двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а именно к устройствам для измерения удельного райхода топлива.. 5

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

Однако известное устройство имеет недостаточную точность изме1 ения удельного расхода топлива в связи с тем, что замер крутящего момента на валу и частоты вращения для вычйсле- ния удельного расхода топлийа щ)Ойзводится один раз за время расхода до-20 зы топлива, которое обычно составл яет 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. А так как в известном устройстве значения крутящего момента на валу и ЗО

частоты вращения вала измеряются один раз за время расходования дозы топлива, то они имеют случайный характер и не несут информации об их .среднем значении за весь период расходования дозы топлива, что определяет низкую точность измерения удельного расхода.

Применение автоматического регулирования для ст1абйлйзации частоты вращения вала или крутящего момента на валу в щюцессе измерения удельного расхода топлива при использовании известного устройства не щ иводит к сущестпеиному повышению точности измерения, так как стабилизация одного параметра исключает возможность регулирования другого, кото1 1й может произвольно изменяться относительно первого в некотором диапазоне. Кроме того, рведение системы автоматического регулирования значительно усложняет известное уст-ройство.

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

Указанная цель достигается тем, что преобразовательная измерителя выполнена в виде интегрирующего устройства .умножения, устройства деления и масштабного задатчика дозы топлива, причем, входы интегрируйщёго устройства умножения служат входами п эеобразовательной схемы, а кЬ, 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 триггеро и третий вход схемы И служат входами интегрирующегоустройстваумножения, 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 вра1цения вала, крутящего момента и мощности на валу.

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

На фиг. 1 представлена схема измерителя удельного расхода топлива; на фиг с 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 времяймпульсным вйходом, измеритель 3 времени расходования дозы топлива, интегрирующее уЪтройство 4 умножения, устройство 5 деления и масштабный задатчик 6 дозы топлива . - Интегрирующее устройство 4 умножения содержит первый триггер 7,второй триггер 8, трехвходовую схему И 9, счетчик 10 импульсов и элемент 11 адержки.

Ко входам триггера 7 подключены эыхрды датчика 2 крутящего момён- 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 Вы}«одом - к, счетчику 10, Измеритель 3 времени расходования дозы топлива содержит весоизмерительное устройство 12 с датчиком 13 начала времени расходования и датчиком 14 окончания времени, расходования дозы топлива, устройство 15 управления клапанами 16-18 и измерительный бачо 19.

Работа измерителя поясняется временной диаграммой (фиг. 2).

С выхода датчика 1 частоты вращения снимаются импульсы с частотой следования, пропорциональной частоте вращёния вала (фиг. 2а) .

На первом выходе датчика 2 крутящего момента на валу формируется импульс (фиг. 2б), соответствующий началу отсчета прказаний стрелки динамометра, на втором выходе формируется импульс конца отсчета показаний стрелки динамометра (фиг. 2в). 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 соответственсэ им пул bcbi начала и конца расходования; дозы (Фиг. 2д,е) , которые постпают на триггер 8 и длительность котрых пропорциональна времени расхода дозы топлива Сфиг.2ж);

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

(1)

N .п-М.Т,

п - частота вращения вала,

где крутящий момент; Тс| время расходования дозытоплива. Эти импульсы поступают в счетчик

и по команде, получаемой устрой10ством 5 деления с датчика 14 конца расходования дозы топлива, и результат со счетчика 10 переписывается в устройство 5 деления, которое выполняет огкра:цйю вычисления удельного

- - у

расхода топлива Q - ) /,

6 )

где Р - вес дозы топлива,

. масштабный коэффициент, неоходимый для вывода результата на цифровое табло в.принятых единицах (г/лс). Результат вычислений хранится в устройс твё деления до смены его очередным значением, полученным в результате последукадего измерения.

Произведение К,Р в выражении (2) представляет собой постоянную величину и реализуется цифровым масштабным задатчиком 6 дозы топлив.а. Импульс с датчика 14 конца отсче та расходования дозы, через время задержки элемента 11, необходимое д переноса информации со счетчика 10 в устройство 5 деления, сбрасывает счетчик 10 в нулевое состояние, тем самым подготавливая.схемук очередн му циклу измерения расхода. Импульс, с датчика 14 также посту пает в устройство 15 управления кла панами, которое формирует сигналы для открывания клапана 16, через ко торый происходит долиЪ топлива в из мерительный бачок 19, закрывания клапана 17 расхода дозы и открывани клапана 18 прямой подачи топлива в двигатель из топливной магистрали. По мере долива топлива стрелка ве соизмерительного устройства .12 возвращается к началу йкалы до тех пор, пэка не срабатывает датчик 13, кото рый через устройство 15 управления клапанами через время задержки, необходимое для прохождения стрелки некоторого начального смещения закры .вает клапан 16 долива 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 расходование топлива ИЗ бачка 19, что сопровождается поворотом стрелки весоизмерительного устройства 12 в противоположную сторону, что обусловлено умен шением топлива в бачке 19. При прохождении стрелки под датчиком 13 начала расходования дозы, устройство 15 угфавления клапанами формирует им пульс начала измерения времени расходования дозы, управляется триггер 8. .Описанный процесс измерения удель .ного расхода топли.ва повторяется. Устройство по настоящему изобрете нию обеспечивает заданную точность измерения удельного расхода топлива г, /, при условиях 2f«, Т;, где Kj - коэффициент, равный отношению длины шкалы динамометра к длине ркружности ло радиу су шкалы, стрелка которого связана с датчиком крутящег момента , f - частота следования импульсов датчика частоты вращени , - максимальная приведенная по грешность измерителя. , .Решение неравенств (3) и (k) приводит к соотношению: .Тп -(5) где Tfi - период повторения импульсо датчика частоты вращения} Т - период повторения импуль сов датчика крутящего момента.

767603 Анализ процессов испытания дизельных двигателей средней мощности различных типов показал, Что это условие всегда выполняется. Например, при испытании 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 0,2%, 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 эксплуатации.-. Кроме того, использование указанного устройства позволяет исключить систему автомативеского регулирования частоты вращения или крутящего момента, что дает экономический эффект от упрощения аппаратурной базы испытательной станции.Формула изобретения 1.Измеритель удельного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчикчастоты вра1аения с частотным выходом, датчик крутящего момента с времяимпульсным выходом и измеритель времени расходования дозы топлива, включейныена входах: преобразовательной схемы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, преобразовательная схема выполнена в виде интегрирующего устройства умножения, устройства деления и масштабного задатчика дозы топлива, причем, входы интегрирующего устройства умножения служат входами преобразовательной схемы, а ко входам устройства деления подключены выходы интегрирующего устройства умножения и. масштабного задатчика дозы топлива. 2.Измеритель по п. 1, отличающийся 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 третий вход схемы и служат входами интегрирующего устройства умножения, а выход счетчика импульсов служит его выходом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

n fl

(L JL