Измеритель удельного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 2 06,78 (21) 26 36692/25" 06с присоединением заявки Мф(51)М. Кд,з 6 01 М 15/00 6 01 Г 9/00 Государственный комитет СССР. по делам изобретений и открыти й(088.8) Дата опубликования описания ЭООЯ 80(72) Авторы изобретения В.А.Педько, В,Т.Загоруйко, А.Е.Пронкевич и В.Е.Хайкис В Г Т Б Украинский государственный проектный инст ут(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.Изобретение относится к устройст" вам для стендовых истытаний двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а именно к устройствам для измерения удель" ного расхода топлива, 5Известны измерители удельного расхода топлива двигателей внутреннего сгорания, содержащие датчик частоты вращения с частотным выходом, датчик крутящего момента с времяимпульсным 10 выходом и измеритель времени расходования дозы топлива, включенные на входах преобразовательной схемы 11.Однако известное устройство имеет недостаточную точностьизмерения 1 с удельного расхода топлива в связи с тем, что замер крутящего момента на валу и частоты вращения для вычисле-. ния удельного расхода топлива произ" водится один раз эа время расхода доэы топлива, которое обычно Составля" ет для дизельных двигателей средней мощности от 50 до 2000 с.В связи с нестабильностью работы двигателя внутреннего сгорания зна 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 30, м 4% Ф ФвЙ 4 Ф . м +ы:юю,.4..частоты вращения вала измеряются один раэ эа время расходования дозы топлива, то они имеют случайный харак тер и ие несут информации об их,среднем значении за весь период расходования дозы топлива, что определяет низкую точность измерения удельного расхода.Применение системы автоматического регулирования для стабилизации частоты вращения вала или крутящего момента на валу в процессе измерения удельного расхода топлива при использовании известного устройства не приводит к существенному повышению точности измерения, так как стабилизация одного параметра исключает возможность регулирования другого, который может произвольно изменяться относительно первого в некотором диапазоне. Ероме того, введение системы автоматического регулирования значительно усложняет известное уст ройство.Целью настоящего изобретения является повьзаение точности. измерения удельного расхода топлива при одновременном упрощении устройства.Указанная дель достигается тем, что преобразовательная схема измери3767603 4 теля выполнена н виде интегрирующегоустройства .умножения, уктройства деления и масштабного задатчика дозыто плива, при чем, входы интегрирующего устройства умножения служат входами преобразовательной схемы, а кд,входам устройства деления подключены выходы интегрирующего устройстваумножения и масштабного задатчикадозы топлива.Интегрирующее устройство умножения содержит трехвходовую схему И,первый и второй триггеры, счетчикимпульсов и элемент задержки, причемк первому и второму входами И подключены выходы первого и второго триггеров, к счетному входу счетчика импульсов подсоединен выход схемы И, ак установочному - элемент задержки,связанный со входом второго триггера, входы первого и второго триггерои. третий нход схемы И служат входами интегрирующего устройства -умно-жения, а выход счетчика импульсовслужит его выходом.При стендовых испытаниях ДВС дляполучения полной информации о еготехническом состоянии в известномустройстве одновременно с удельнымрасходом топлива определяются значения частоты вращения вала, крутящего момента и мощности на валу.Указанные функции могут быть ре.ализованы в настоящем изобретениипутем введения в него дополнительныхвторичных преобразователей, осуществляющих преобразование сигналов датчика вращения и датчика крутящегомомента и Форму, удобную для Индикации или ввода во внешнее устройство,например, в ЭВМ, для предоставленияданных в АСУ,На Фиг, 1 представлена схема измерителя удельного расхода топлива;на Фиг, 2 - временная диаграмма работы, поясняющая принцип действияизмерителя.Измеритель содержит датчик 1 частоты вращения вала с частотным выходом, датчик 2 крутящего моментана валу с времяимпульсным выходом,измеритель 3 времени расходованиядозы топлива, интегрирующее устройство 4 умножения, устройство 5 деления и масштабный задатчик б дозытоплива 1Интегрирующее устройство 4 умножения содержит первый триггер 7,второй триггер 8, трехвходовую схемуИ 9, счетчик 10 импульсов и элемент11 задержки,Ко входам триггера 7 подключенырыходы датчика 2 крутящего момен- .та.Вход триггера 7 подключен к измерителю 3 времени расходования дозытоплива.Схема 9 подключенасвоими входами к выходам триггера 7, триггера 8 и датчика 1 частоты вращения вала,а своим выходом - к счетчику 10. Измеритель 3 времени расходонания дозытоплива содержит весоиэмерительноеустройство 12 с датчиком 13 началавремени расходования и датчиком 14окончания времени расходования дозытоплива, устройство 15 управленияклапанами 16-18 и измерительный бачок19.Работа измерителя поясняется временной диаграммой (фиг. 2).С выхода датчика 1 частоты вращения снимаются импульсы с частотойследонания, пропорциональной частбте вращения вала (Фиг. 2 а),15 На первом выходе датчика 2 крутящего момента на валу формируется импульс (фиг. 2 б), соответствующий на.чалу отсчета показаний стрелки див намометра, на втором выходе форми 20 руется импульс конца отсчета показаний стрелки динамометра (фиг. 2 н),Эти сигналы поступают на триггер 7,на выходе которого формируется импульс,длительность которого пропорциональна крутящему моменту на валу(фиг. 2 г), На выходах датчиков 13 и14,начала и конца времени расходадозы топлива формируются соответственно импульсы начала и конца расходования дозы (Фиг. 2 д,е), которые посту 30 йают на триггер 8 и длйтельность которых пропорциональна нремени расходадозы топлива (Фиг.2 ж);Импульсы с триггеров 7 и 8 и датчика 1 частоты вращения поступают наЗ 5 схему 9, на выходе которой формируется последовательность импульсов(Фиг. 2 з), количество й которых завремя одного цикла расходования дозытоплива пропорционально произведению40 и: и Итн., (1)где и - частота вращения вала,М- крутящий моментТ- время расходования дозытоплива,Эти импульсы поступают в счетчик10 и по команде, гюлучаемой устройством 5 деления с датчика 14 концарасходования дозы топлива, и результат со счетчика 10 переписывается вустройство 5 деления, которое выполняет операцию вычисления удельного,Ърасхода топлива о.:е л мт (г)где Р - вес дозы топлйва,К 1- масштабный коэффициент, необходимый для вывода реэультата на цифровое табло в. принятых единицах (г/лс).Результат вычислений хранится вустройстве деления до смены его оче 40 редным значением, полученным в результате последующего измерения.Произведение К,Р в выражении (2)представляет собой постоянную величину и реализуетсяцифровым масштаб 5 ным задатчиком б дозы топлива.767603 Формула изобретения 1. Измеритель удельного расхода топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчикчастоты вращения с частотным выходом, датчик крутящего момента с времяимпульсным выходом и измеритель времени расходования дозы топлива, включейные на входах преобразовательной схемы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, преобразовательная схема выполнена в виде интегрирующего устройства умножения,устройства деления и масштабного эадатчика дозы топлива, причем, входы интегрирующего устройства умножения служат входами преобразовательной схемы, а ко входам устройства деления подключены выходы интегрирующего устройства умножения и масштабного задатчиха дозы топлива,2. Измеритель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я 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 треИмпульс с датчика 14 конца отсче-.та расходования дозы, через времязадержки элемента 11, необходимое дляпереноса информации со счетчика 10в устройство 5 деления, сбрасываетсчетчик 10 в нулевое состояние, темсамым подготавливая схемук очередному циклу измерения расхода,Импульс с датчика 14 также поступает в устройство 15 управления клапанами, которое формирует сигналыдля открывания клапана 16, через который происходит долив топлива в измерительный бачок 19, закрыванияклапана 17 расхода дозы и открыванияклапана 18 прямой подачи топлива вдвигатель из топливной магистрали. 15По мере долива топлива стрелка весоизмерительного устройства .12 возвращается к началу шкалыдо тех пор,пока не срабатывает датчик 13, который через устройство 15 управления щоклапанами через время задержки, необходимое для прохождения стрелкинекоторого начального смещения закрывает клапан 16 долива топлива в бачок 19, открывает клапан 17 подачидозы топлива в двигатель и закрывает клапан 18 прямой подачи топливав двигатель из магистрали.При этом начинается расходованиетоплива из бачка 19, что сопровождается поворотом стрелки весоизмерительного устройства 12 в противоположную сторону, что обусловлено уменьшением топпива в бачке 19. При про хождении стрелки под датчиком 13 на"чала расходования дозы, устройство З 515 управления клапанами формирует импульс начала измерения времени расходования дозы, которым управляетсятриггер 8..Описанный процесс измерения удельного расхода топлива повторяется,.Устройство по настоящему изобретению обеспечивает заданную точностьизмерения удельного расхода топлива2при условиях "г. (3) 45м2 Гм Т (и(4)где К 2 - коэффициент, равный отношению длины шкалы динамометрак длине окружности ло радиу"су шкалы, стрелка которогосвязана с датчиком крутящегомомента,Г - частота следования импульсов датчика частоты вращения,максимальная приведенная погрешность измерителя.. ТпТмщ(Т (5) 60где Т - период повторения импульсовдатчика частоты вращения,Т - период повторения импульмсов датчика крутящего момента. 65 6Анализ процессов испытания дизельных двигателей средней мощности раз-личных типов показал, что это условие всегда выполняется.Например, при исгытанни двигателяД 54 М частота импульсов, снимаемыхс датчика частоты вращения равна1800 Гц, частота вращения двигателядатчика крутящего момента равна 25 Гц,время расходования контрольной дозытоплива - 90 с. При этом максимальная приведенная погрешность измерительной схемы составляет 0,2, чтозначительно выше точности измеренияизвестными устройствами,Экономический эффект от внедренияизмерителя заключается в повышенииточности измерения удельного расхода топлива. Это приведет к уменьшению выпуска двигателей, не соответствующих техническим требованиям кудельному расходу топлива, а последнее в . к определенной экономии топлива двигателями в процессе эксппуатации.Кроме того, использование указанного устройства позволяет исключитьсистему автоматического регулирования частоты вращения или крутящегомомента, что дает экономический эффект от упрощения аппаратурной базыиспытательной станции.767603 Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе 1, Патент США М 3802256, кл.73- 113,опублик. 1970, 183/3 писно филиал ППП П, г. Ужгород, ул тий вхо;, схемы И служат входами ин 4тегрирующего устройства умножения,выход счетчика импульсов служит еговыходом РНИИПИ ЗакаэФ 4 раж 1019 П нт,роектная, 4