Способ контроля степени загрузки двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01M15/00 F02B77/08 G01L3/24 

(54) CnOCiOB КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ ЗАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

I

Изобретение относится к технической диагностике энергетического соС тояния двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы контроля степени загрузки двигателя внутреннего сгорания, основанные на измерении числа оборотов двигателя и параметров,ха рактеризуящих расход топлива и устройства для их реализации, содержащее датчик ЧИСЛ9 оборотов двигателя и цепь сравнения Ij

Недостатком известных способов контроля степени загрузки двигателя, а также устройств для их реализации является то, что они не обеспечивают достаточной точности измерения.

Цель изобретения - повьтюние точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в способе контроля степени загрузки двигателя внутреннего сгорания, основанном на измерении числа оборотов двигате4я и параметров, характеризующих расход топлива, замеряют расход топлива в единицу времени и по разности сигналов, соответствукэдих расходу топлива и числу обо ротов,судят о степени загрузки двига теля. Причем, указанный способ осуОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ществляют устройством, содержавдим датчик числа оборотов двигателя, цепь сравнения и датчик расхода топлива в единицу времени, подключенный

S к цепи сравнения.

На Аиг. 1 представлена принциписшьная электрическая схема устройст- ва для контроля степени загрузки;на фиг. 2 - типовые внешняя и частич 0 ные характеристики дизельного двигателя и кривые напряжения на измерительном приборе при зтих характеристиках; на фиг. 3 - график зависилюсти максимально возможной погрешности

15 работы устройства, обусловленной косвенным методом замера, от степени загрузки двигателя при характеристиках двигателя, представленных на фиг. 2.

20

Устройство для осуществления способа контроля степени загрузки двигателя внутреннего сгорания включает в себя датчик часового расхода топлива, представляющий собой генератор 1 линейного перемещения и установленный на топливоподкачивающей помпе, привод которой осуществляется с помощью эксцентрика 2 приводного вала

30 3, связанного с коленчатым валом

двигателя 4. Поршень 5 помпы прижат пружиной б через толкатель 7 и поршень 8 к эксцентрику 2. На входе и выходе из полости Л помпы установлены всасывающий 9 и нагнетательный 10 клапаны.

Питание обмотки 11 возбуждения генератора 1 осухцествляется от стабилизатора напряжения, состоящего из стабилитрона 12 и гасящего резистора 13. Переменное напряжение вторичной обмотки 14 генератора 1 выпрямляется мостовым выпрямителем на диодах 15-18, сглаживается конденсатором 19 и через делитель на резисторе 20 подается на один вывод измерительного прибора 21.

Двигатель 4 оборудован генераторной установкой, включающей в себя кинематически связанный с валом двигателя 4 генератор 22, переменное напряжение которого выпрямляется выпрямителем 23 и подается для зарядки аккумуляторной батареи 24 и питания потребителей 25. Нормальный зарядный режим аккумуляторной батареи и нормальный режим работы потребителей обеспечивается с помощью реле-регулятора 26. В цепь переменного напряжения генератора включен параллельный двухсторонний ограничитель 27, состоящий из резистора 28 . и стабилитрона 29. Напряжение, выпрямленное частотным детектором 30, состоящим из конденсатора 31 и диодов 32 и 33 и сглаженное с помощью конденсатора 34, через делитель на резисторе 35 подается на второй вывод измерительного прибора 21.

Датчик часового расхода топлива работает следующим образом.

При вращении двигателем 4 приводного вала 3 привода топливоподкачивающейпомпы поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение под

действием эксцентрика 2 и пружины 6 При перемещении поршня 5 от эксцентрика 2 в полости А йомпы сбздйётея разрежение. Под действиём рйэрёжения топливо через всасываннций клапан 9 поступает в полость А . Движение поршня 5 в сторону эксцентрика 2 ограничено расходом топлива через нагнетательный клапан 10, т.е. при достижении определенчого давленная в нагнетательной магистрали поршень 5 He jifoxc lHyf rioд действием пружйньа б до упора в эксцентрик 2. Положение поршня определяется условием равновесия сил давления топлива и усилия создаваемого пружиной 6. С повышениен давления величина хода нагнетания уменьшается, поршень как бы %ависгает Таким образом, величина хода поршня 5 определяется расходом топлива за определенное число обо1ротов коленчатого вала двигателя 4, а количество ходов пропорционально числу оборотов коленчатого вала двигателя 4. Скорость хода прЕяпня 5 является: произведением величины хода поршня на количество ходов в единицу.времени и пропорциональна часовому расходу топлива.

,-У„.кЛН„-п),

где GT - часовой расход топлива, У(1 - скорость хода поршня, h, - величина хода поршня, п - количество ходов поршня в

единицу времени, К - коэффициент пропорциональности.

При возвратно-поступательном перемещении поршня 5 изменяется магнитный зазор между поршнем 5 и керном генератора 1, в связи с чем изменяется магнитный поток в керне, а во вторичной обмотке 14 генератора 1 возникает переменное напряжение, величина которого пропорциональна скорости изменения магнитного потока, т.е. часовому расходу топлива.

где Urf - напряжение датчика,

К - коэффициент пропорциональности.

д Это напряжение после выпрямления мостовым выпрямителем на диодах 1518 и сглаживания пульсаций конденсатором 19 через подстроечный делитель на резисторе 20 подается на один вывод измерительного прибора 21.

Датчик числа оборотов двигателя 1 работает следуня-чш- образом.

Реле-регулятор 26, входящее в состав генераторной установки, обеспечивает с определенной точностью установленное посезонное (регулировкой реле-регулятора 26) постоянство напряжения на выходе выпрямителя 23. . Величина же выходного напряжения генератора 22 изменяется в основном, в

5 зависимости бт нагрузки (зарядки аккумуляторов батареи 24 и питания потребителей 25) в СВЯЗИ с переменной - величиной падения напряжения;, на выпрямителе 23. Крюме этого, на колеQ бания выходного напряжения генератора 22 влияют число оборотов двигателя 4, ограниченный диапазон регулировки реле-регулятора 26, а также наличие g реле-регуляторе 26 посе зонной регулировки. Частота выходного напряжения генератора 22 пропорциональна числу оборотов двигателя 4. После параллельного двухстороннего ограничителя 27 в связи с тем,что уровень ограничения выбран ниже самого низкого напряжения генератора 22 возможного при работе, напряжение имеет постоянную амплитуду, а по форме близко к прямоугольнику. Выпрямленное частотным детектором 30,

5 напряжение пропорционально числу

оборотов двигателя 4 и после сглаживания пульсаций конденсатором 34 через подстроечный делитель 35 подается на второй вывод измерительного прибора 21. в связи с тем, что одна пара одноименных полюсов выхода датчика часового расхода топлива и выхода датчика числа оборотов двигателя соединена между собой, а вторая включена на измерительный прибор 21, показания измерительного прибора 21 соответствуют разности выходных напряжений указанных выше датчиков.

Подстроечные резисторы 20 и 35 устанавливаются так, чтобы выходные напряжения датчиков часового расхода топлив а и ч йсла оборотов дв игателя находятся в соотношении, обеспечивающем постоянство напряжения на измерительном приборе 21 при максимальной степени загрузки двигателя по мощности независимо от его скоростного .{зежимаНа фиг. 2 построены кривые напряжения Орозн. на измерительном прибо ре 21 при этих характеристиках и при обеспечении указанного выше соотношения выходных напряжений датчика часового расхода топлива и датчика числа оборотов двигателя. Как следует из графика непрямолинейность кривых напряжения . , а также их несовпадение на холостом ходу двигателя незначительны, в связи с чем это напряжение может с достаточной в практике рядовой эксплуатации точностью характеризовать степень загрузки двигателя в процентах от максимальной мощности, которая получается при любом скоростном режиме работы. Справа от графика Upoon. приведена шкала индикатора степени загрузки двигателя.

В связи с тем, что измерение загрузки двигателя производится косвенным методом, был произведен анализ вызванных этим погрешностей, результаты которого представлены на

фиг. 3 при характеристиках двигателя, представленных на фиг. 2 относительно шкалы, приведенной справа от графика напряжения Орагн. Как видно из графика на фиг. 3 максимально возможные отклонения показаний индикатора при некоторых режшиах работы не превышаю в Отдельных Ьчках 18%, причем при 100% загрузке двигателя отклонения рйвны нулю, и при 40% загрузке составляют о,4% - 2,5%.

Аналогичным образом производится анализ точности измерения загрузки предлагаемым индикатором при работе с карбюраторным двигателем.

Использование предлагаемого спо5соба и устройства для его реализации позволит значительно повысить точность измерения степени загрузки двигателей внутреннего сгорания.

20

Формула изобретения

1.Способ контроля степени загрузки двигателя внутреннего сгорания,

основанный на измерении числа оборотов двигателя и пар 1метров, характериэукяцих расход топлива, 6 т л и ч а ю ut и и с я тем, что, с целью повЕлиения точности измерения, замеряют расход топлива в единицу времени и по разности сигналов, соответствукядйх расходу топлива и числу оборотов судят о степени загрузки двигателя.

2.Устройство для контроля степени загрузки, содержащее Датчик числа оборотов двигателя и цепь сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем установлен датчик расхода топлива в единицу времени, подключенный к цепи сравнения.

Источники информации, принятые йо внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 318839, кл. G 01 L 3/24, 1971.