устройство для контроля и регулирования загрузки дизеля

Формула изобретения

Устройство для контроля и регулирования загрузки дизеля, содержащее датчик частоты вращения дизеля и датчик положения дозирующего органа топливного насоса, подключенный к формирователю импульсов, выход которого через первый согласующий элемент подключен к индикатору мощности и усилительно-преобразовательному элементу, блок запуска формирователя импульсов, блок запуска счета эффективной работы дизеля, первый и второй делители частоты, схему совпадений, второй согласующий элемент и счетчик эффективной работы дизеля, вход которого подключен через второй согласующий элемент и второй делитель частоты к выходу схемы совпадений, первый вход которой подключен к выходу блока запуска счета эффективной работы дизеля, а второй вход - к выходу формирователя импульсов, соединенному по входу с выходом первого делителя частоты, вход которого соединен через блок запуска формирователя импульсов с датчиком частоты вращения дизеля, отличающееся тем, что в хронирующую цепь формирователя импульсов введены датчик давления наддува резистивного типа и датчик температуры воздуха во впускном коллекторе резистивного типа с отрицательным коэффициентом сопротивления, выход датчика давления и выход датчика температуры соединены последовательно с выходом датчика положения дозирующего органа топливного насоса и включены в хронирующую цепь формирователя импульсов, датчики давления наддува, температуры воздуха и положения дозирующего органа топливного насоса соединены между собой последовательно и их общее сопротивление служит для определения длительности выходных импульсов формирователя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и регулирования режимов работы двигателей внутреннего сгорания, преимущественно дизелей, включая дизелей с наддувом.

Известно устройство для контроля и регулирования загрузки дизеля, включающее датчик частоты вращения коленчатого вала дизеля, формирователь импульсов, датчик положения дозирующего органа топливного насоса, согласующие элементы, индикатор мощности, преобразовательный элемент, делители частоты, блок запуска счета работы, схему совпадений и счетчик эффективной работы (см., напр., а.с. СССР №1404848 А1, кл. G01L 3/24, опубл. 1988).

Недостатком устройства является малая точность измерения мощности дизеля при наличии системы наддува, оказывающей существенное влияние на наполнение цилиндров дизеля и, как следствие, на его мощность, что делает практически невозможным применение устройства для контроля и регулирования загрузки дизеля при наличии наддува.

В основу изобретения поставлена задача повысить точность измерения мощности дизеля при наличии любой системы наддува путем усовершенствования конструкции устройства для контроля и регулирования загрузки дизеля.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для контроля и регулирования загрузки дизеля, содержащем датчик частоты вращения дизеля и датчик положения дозирующего органа топливного насоса, подключенный к формирователю импульсов, выход которого через первый согласующий элемент подключен к индикатору мощности и усилительно-преобразовательному элементу, блок запуска формирователя импульсов, блок запуска счета эффективной работы дизеля, первый и второй делители частоты, схему совпадений, второй согласующий элемент и счетчик эффективной работы дизеля, вход которого подключен через второй согласующий элемент и второй делитель частоты к выходу схемы совпадений, первый вход которой подключен к выходу блока запуска счета эффективной работы дизеля, а второй вход - к выходу формирователя импульсов, соединенному по входу с выходом первого делителя частоты, вход которого соединен через блок запуска формирователя импульсов с датчиком частоты вращения дизеля, в хронирующую цепь устройства для контроля и регулирования загрузки дизеля введены датчик давления воздуха во впускном трубопроводе и датчик температуры воздуха после компрессора, при этом выход датчика давления и выход датчика температуры последовательно включены в хронирующую цепь формирователя импульсов последовательно с выходом датчика положения дозирующего органа, при этом длительность импульсов формирователя определяется суммарным значением сигналов трех датчиков.

Поскольку в хронирующую цепь устройства для контроля и регулирования загрузки дизеля введены датчик давления воздуха во впускном трубопроводе и датчик температуры воздуха после компрессора, выход датчика давления и выход датчика температуры последовательно включены в хронирующую цепь формирователя импульсов последовательно с выходом датчика положения дозирующего органа, при этом длительность импульсов формирователя определяется суммарным значением сигналов трех датчиков, что обеспечивает точность измерения мощности дизеля при наличии любой системы наддува и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для контроля и регулирования загрузки дизеля; на фиг.2 - принципиальная схема устройства.

Устройство для контроля и регулирования загрузки дизеля содержит датчик 1 частоты вращения дизеля, блок 2 запуска формирователя импульсов, выполненный в виде ждущего мультивибратора со входом запуска А и выходным импульсом постоянной длительности, первый делитель 3 частоты, формирователь 4 импульсов, выполненный в виде ждущего мультивибратора с входом запуска С, входом управления длительностью импульсов М и выходом D, датчик 5 положения дозирующего органа топливного насоса, датчик 6 давления наддува, датчик 7 температуры воздуха во впускном коллекторе, первый согласующий элемент 8, индикатор 9 мощности, усилительно-преобразовательный элемент 10 для подачи управляющих сигналов на исполнительные органы автоматических систем управления дизелем или трансмиссией транспортного средства, блок 11 запуска счета работы, выполненный в виде ждущего мультивибратора, схему 12 совпадений со входами В и D и выходом Е, второй делитель 13 частоты, второй согласующий элемент 14, счетчик 15 эффективной работы дизеля, например, электромагнитного типа. При этом входные блоки 2 и 11 запуска состоят из дифференцирующих цепочек на резисторах 16, 17, 18 и 19 (фиг.2), конденсаторов 20 и 21 с общим ограничительным резистором 22, логических элементов 2И-НЕ 23, 24, 25 и 26, хронирующих цепочек на емкостях 27 и 28 и резисторов 29 и 30, первый делитель частоты 3 выполнен на двух триггерных счетчиках 31 и 32, второй делитель частоты 13 выполнен на триггерных счетчиках 33 и 34, схема совпадений 12 состоит из диодов 35 и 36, включенных в базу транзистора 37 с ограничительными резисторами 38 и 39, диод 35 соединен с выходом блока 11 запуска счета работы дизеля, а диод 36 - с выходом формирователя 4 импульсов переменной длительности, выполненного на элементах 2И-НЕ 40 и 41 с хронирующей цепью на конденсаторе 42 и резисторе датчика 7, выход формирователя соединен с первым согласующим элементом на транзисторе 43, в коллекторную цепь которого включены ограничивающий резистор 44 и резистор 45, служащий для подстройки индикатора 9 мощности или входного устройства усилительно-преобразовательного элемента 10, например операционного усилителя, второй согласующий элемент, выполненный на транзисторе 46, служит для формирования и усиления выходных импульсов второго делителя 13 частоты для повышения надежности срабатывания счетчика 15, стабилизатор 47 служит для поддержания постоянного напряжения на шинах питания схемы.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы датчика 1 частоты вращения дизеля одновременно запускают дифференцирующие цепочки на элементах 16, 20, 17 и 18, 21, 19, мультивибраторы блока 2 запуска формирователя импульсов и блока 11 запуска счета эффективной работы дизеля. Мультивибратор запуска формирователя на двух логических элементах 2И-НЕ 23 и 24 вырабатывает на каждый импульс запуска с частотой f короткие (примерно 1 мс) импульсы постоянной длительности, пропорциональной произведению емкости конденсатора 27 и сопротивления резистора 29, согласно зависимости

_u=R₂₉·С ₂₇·ln2,

где: _u - длительность импульса на выходе мультивибратора, с;

R₂₉ - сопротивление резистора 29, Ом;

С₂₇ - емкость конденсатора 27, Ф.

Мультивибратор блока запуска счета работы на логических элементах 25 и 26 вырабатывает при каждом импульсе датчика 1 короткие импульсы постоянной длительности, например 1 мс, пропорциональной емкости конденсатора 28 и сопротивления резистора 30. Сформированные блоком 2 запуска импульсы поступают на вход счетчиков 31 и 32, которые обеспечивают деление частоты f в n раз. Коэффициент деления n, например 8, подбирается опытным путем для конкретного дизеля и достигается соответствующим соединением входов и выходов двух счетчиков. Деление частоты f производится с целью разгрузки схемы совпадений, повышения чувствительности устройства и точности подсчета числа импульсов, пропорциональных эффективной работе дизеля. При поступлении на вход элемента 40 импульса запуска от делителя 3 частоты на выходе элемента 41 появляется импульс положительной полярности длительностью, равной произведению суммарного сопротивления датчиков 5, 6 и 7 и емкости конденсатора 42, т.е.

_ф=(R₅+R ₆+R₇)·С₄₂ ·ln2,

где: _ф - длительность импульса на выходе формирователя, с;

R₅ - сопротивление датчика 5, Ом;

R₆ - сопротивление датчика 6, Ом;

R₇ - сопротивление датчика 7, Ом;

С₄₂ - емкость конденсатора 42, Ф.

При постоянной емкости конденсатора 42 длительность импульса линейно зависит от суммарного сопротивления датчиков 5, 6 и 7. Сформированные формирователем 4 импульсы с частотой следования f/n поступают на вход первого согласующего элемента 8 на базу транзистора 43 и на второй вход схемы совпадений - диод 36. Пройдя согласующий элемент 8, усиленные по току импульсы поступают на две цепи: индикатор 9 и усилительно-преобразовательный элемент 10. В первой цепи интегрирование импульсов осуществляется самим индикатором, средний ток которого при постоянных параметрах индикатора и постоянной подстройке резистора 45 пропорционален произведению частоты следования импульсов на их длительность. На первый вход схемы 12 совпадений к диоду 35 поступают импульсы серии В от блока 11 запуска счета работы. При подаче положительных импульсов на диоды 35 и 36 они запираются, подключая положительную шину +5 В через резистор 38 к базе транзистора 37. Когда импульсы приходят только на один диод, база транзистора 37 шунтируется вторым диодом. Таким образом, ширина (длительность) импульса формирователя определяет число импульсов запуска счета работы, которое пропускает схема 12 совпадений на счетчики 33 и 34 делителя 13. Последний при определенной комбинации включения входов счетчиков 33 и 34 при настройке устройства позволяет получить коэффициент деления k частоты запуска, равный, например, 73. Это необходимо при настройке счетчика работы для различных двигателей. Прошедшие делитель 13 импульсы усиливаются вторым согласующим элементом - транзистором 46 и поступают на вход электромагнитного счетчика 15.

Поскольку число импульсов, поступивших на вход счетчика, пропорционально длительности импульса формирователя, которая пропорциональна мощности дизеля при данной частоте вращения, то суммирование во времени поступивших на вход счетчика импульсов равнозначно решению зависимостей

A=-N·t=С·( _ф·f/K)·t=СВ,

где: А - эффективная работа дизеля, кВт·ч;

N - мощность дизеля, кВт;

t - время счета, с;

С - постоянный для данного двигателя коэффициент, кВт/ч;

_ф - длительность импульса формирователя, с;

f - частота импульсов датчика частоты вращения, с ^-1;

В - число импульсов, подсчитанных счетчиком 15 за время t.

Таким образом, показания счетчика - число зарегистрированных импульсов соответствуют эффективной работе дизеля.

Использование изобретения по сравнению с известными устройствами обеспечивает за счет расширения его функциональных возможностей достижение более высокой информативности о загрузке двигателя путем измерения затраченной двигателем эффективной работы, что позволяет за счет повышенной точности, контроля, учета и планирования энергозатрат, например, дизелей землеройно-транспортных машин повысить производительность землеройно-транспортных машин при выполнении земляных работ на 10-15% и снизить эксплуатационный расход топлива на 15-18%.