RU154579U1 - DEVICE FOR MEASURING THE RUNNING OF TRANSPORT AND TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL MACHINES - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения наработки транспортных и транспортно-технологических машин, в состав которого входят датчики режимов работы двигателя внутреннего сгорания, один из которых, датчик частоты вращения коленчатого вала, электронный блок регистрации и расчёта параметров, цифровое табло, отличающееся тем, что содержит вибрационный датчик для измерения цикловой подачи топлива, смонтированный на трубку высокого давления системы питания двигателя внутреннего сгорания.A device for measuring the operating time of transport and transport-technological machines, which includes sensors of the operating modes of the internal combustion engine, one of which is a crankshaft speed sensor, an electronic unit for recording and calculating parameters, a digital display, characterized in that it contains a vibration sensor for measuring the cyclic fuel supply mounted on a high pressure pipe of the power supply system of an internal combustion engine.

Description

Полезная модель относится к измерению наработки транспортных и транспортно-технологических машин с дизельным двигателем внутреннего сгорания и предназначена в качестве автономного устройства диагностической системы оценки ресурса машины.The utility model relates to measuring the operating time of transport and transport-technological machines with a diesel internal combustion engine and is intended as a stand-alone device for a diagnostic system for evaluating the life of a machine.

Известно устройство для контроля работы двигателя транспортного средства, содержащее датчик давления впускного коллектора двигателя, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и преобразователь напряжения в частоту, выход которого соединен с входом счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены источник опорного напряжения, блок вычитания и блок умножения, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, выход датчика давления впускного коллектора двигателя подключен к первому входу блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу блока вычитания, выход датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя соединен со вторым входом блока умножения [А.с. 1254520 СССР, МКИ 4 G07C 5/10. Устройство для контроля работы двигателя транспортного средства / Ю.В. Моисеев, И.Ф. Дьяков; Ульяновский политехи, ин-т. - №3810134/24 - 24; Заяв. 30.10.84; Опубл. 30.08.86, Бюл. №32].A device for monitoring the operation of a vehicle’s engine, comprising a pressure sensor for the intake manifold of the engine, a rotational speed sensor of the engine and a voltage to frequency converter, the output of which is connected to the counter input, characterized in that, in order to improve the accuracy of the device, a source is introduced into it reference voltage, a subtraction unit and a multiplication unit, the output of which is connected to the input of the voltage to frequency converter, the output of the intake manifold pressure sensor of the engine is connected chen to a first input of the subtracting unit, whose output is connected to a first input of the multiplication unit, a reference voltage source output is connected to the second input of the subtractor, the output crankshaft of the engine speed sensor connected to the second input of multiplier [A. 1254520 USSR, MKI 4 G07C 5/10. Device for monitoring the operation of the engine of a vehicle / Yu.V. Moiseev, I.F. Clerks; Ulyanovsk Polytechnic Institute - No. 3810134/24 - 24; Application 10/30/84; Publ. 08/30/86, Bull. No. 32].

Однако известное устройство обладает следующими недостатками: контроль работы двигателя внутреннего сгорания транспортного средства нарушается в ходе эксплуатации техники, так как в процессе работы машины возникают различные неисправности впускного коллектора (изменение геометрии проходного сечения, негерметичность), засоренность воздушного фильтра, влияние изменения атмосферного давления, - все это может внести значительные погрешности в показания предлагаемого прибора и не соответствовать действительному давлению внутри впускного коллектора. Кроме того, присутствует необходимость в упрощении монтажа предлагаемого устройства.However, the known device has the following disadvantages: the control of the vehicle’s internal combustion engine is violated during the operation of the equipment, since during the operation of the machine various malfunctions of the intake manifold (change in the geometry of the flow cross section, leakage), clogged air filter, the effect of changes in atmospheric pressure, all this can introduce significant errors in the readings of the proposed device and may not correspond to the actual pressure inside the inlet th collector. In addition, there is a need to simplify the installation of the proposed device.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является работомер для грузового дизельного автомобиля, содержащий датчики режимов работы двигателя и движения автомобиля, интегратор электрических сигналов, выдаваемых датчиками, и, по меньшей мере, один подключенный к интегратору индикатор числовых значений, отражающих работу автомобиля, отличающийся тем, что интегратором служит микропроцессор, а датчик режимов работы двигателя содержит два устройства, одним из которых является бортовой электрогенератор переменного тока, а вторым - измеритель величины хода рейки топливного насоса [Свидетельство на полезную модель - RU 36518, МПК7 G01L 3/00. Работомер / В.Н. Басков, А.С. Денисов. - №2003118850/20; Заяв. 24.06.2003; Опубл. 10.03.2004.].Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed object is a work meter for a diesel truck, containing sensors of engine operating modes and vehicle movement, an integrator of electrical signals generated by sensors, and at least one indicator of numerical values connected to the integrator, reflecting car operation, characterized in that the integrator is a microprocessor, and the engine operating mode sensor contains two devices, one of which is an onboard th alternating current electric generator, and the second is a meter for measuring the amount of fuel pump rail [Utility Model Certificate - RU 36518, MPK7 G01L 3/00. Work meter / V.N. Baskov, A.S. Denisov. - No. 2003118850/20; Application 06/24/2003; Publ. 03/10/2004.].

Недостатком данного устройства можно считать то, что измерение степени загрузки двигателя внутреннего сгорания по ходу топливной рейки в течение длительной эксплуатации приводит к высокой погрешности показаний величины затраченной энергии. Это связано с тем, что в процессе эксплуатации возникает расхождение между количеством подаваемого топлива и величиной хода топливной рейки, вызванное износом плунжерных пар. Кроме того, высока трудоемкость монтажа датчика на топливную рейку топливного насоса высокого давления различных видов двигателей внутреннего сгорания.The disadvantage of this device can be considered that measuring the degree of loading of the internal combustion engine along the fuel rail during long-term operation leads to a high error in the readings of the amount of energy expended. This is due to the fact that during operation there is a discrepancy between the amount of fuel supplied and the amount of fuel rail travel caused by wear of the plunger pairs. In addition, the high complexity of mounting the sensor on the fuel rail of the high pressure fuel pump of various types of internal combustion engines.

Задачей полезной модели является: повысить точность измеряемой величины, сократить трудоемкость монтажа.The objective of the utility model is: to increase the accuracy of the measured value, to reduce the complexity of installation.

Возможность достижения цели обеспечивается тем, что устройство для измерения наработки транспортных и транспортно-технологических машин, в состав которого входят датчики режимов работы двигателя, один из которых - датчик частоты вращения коленчатого вала (штатный генератор переменного напряжения), электронный блок регистрации и расчета параметров, цифровое табло, содержит вибрационный датчик для измерения цикловой подачи, смонтированный на трубку высокого давления системы питания двигателя внутреннего сгорания. С помощью вычислительного средства (бортового, переносного компьютера, электронного блока управления машины и его программного обеспечения), датчика частоты вращения коленчатого вала (штатного генератора переменного напряжения) и вибрационного датчика, устанавливаемого на трубку высокого давления топливного насоса отслеживают соответственно частоту вращения коленчатого вала и величину цикловой подачи топлива. Сигналы с датчика частоты вращения коленчатого вала (штатного генератора переменного напряжения) и вибрационного датчика поступают в виде исходных электрических сигналов, которые затем преобразуются в цифровые, и, с помощью алгоритма, заданного программой, разработанной авторами, вычисляются частота вращения коленчатого вала, средний коэффициент использования двигателя по мощности, продолжительность работы двигателя внутреннего сгорания, а затем по известным формулам рассчитываются мощность и затраченная энергия транспортных и транспортно-технологических машин.The possibility of achieving the goal is ensured by the fact that a device for measuring the operating time of transport and transport-technological machines, which includes sensors of engine operating modes, one of which is a crankshaft rotational speed sensor (standard alternating voltage generator), an electronic unit for recording and calculating parameters, digital display, contains a vibration sensor for measuring the cyclic feed, mounted on a high pressure pipe of the power system of the internal combustion engine. Using a computing tool (on-board, laptop computer, electronic control unit of the machine and its software), a crankshaft speed sensor (a standard alternating voltage generator) and a vibration sensor installed on a high-pressure pipe of a fuel pump, the crankshaft rotation speed and the value are respectively monitored cyclic fuel supply. The signals from the crankshaft speed sensor (standard alternating voltage generator) and the vibration sensor come in the form of source electrical signals, which are then converted into digital ones, and, using the algorithm specified by the program developed by the authors, the crankshaft speed, average utilization rate are calculated engine power, the duration of the internal combustion engine, and then, according to well-known formulas, the power and expended energy of transport and export technology machines.

Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где на фигуре 1 приведена структурная схема устройства для измерения наработки транспортных и транспортно-технологических машин.The utility model is illustrated by the accompanying drawings, in which figure 1 shows a structural diagram of a device for measuring the operating time of transport and transport-technological machines.

Устройство для измерения наработки транспортных и транспортно-технологических машин состоит из датчика частоты вращения коленчатого вала (штатного генератора переменного напряжения) (1), вибрационного датчика (2), электронного блока регистрации и расчета параметров (3), цифрового табло (4).The device for measuring the operating time of transport and transport-technological machines consists of a crankshaft rotational speed sensor (standard alternating voltage generator) (1), a vibration sensor (2), an electronic unit for registering and calculating parameters (3), and a digital display (4).

Конструкция включает в себя два датчика, первый из них - датчик частоты вращения коленчатого вала (штатный генератор переменного напряжения) (1), второй - вибрационный датчик (2), смонтированный на трубку высокого давления (7), которая крепится с одной стороны к штуцеру топливного насоса высокого давления (6), а с другой стороны к форсунке (8) системы питания двигателя внутреннего сгорания (5). Затем сигналы с датчиков обрабатываются при помощи программного обеспечения электронного блока регистрации и расчета параметров (3) и передаются на цифровое табло (4).The design includes two sensors, the first of them is a crankshaft speed sensor (standard alternating voltage generator) (1), the second is a vibration sensor (2) mounted on a high pressure pipe (7), which is mounted on one side to the fitting high pressure fuel pump (6), and on the other hand to the nozzle (8) of the internal combustion engine power system (5). Then the signals from the sensors are processed using the software of the electronic unit for registration and calculation of parameters (3) and transmitted to a digital display (4).

Принцип работы устройства заключается в следующем: на двигателе внутреннего сгорания (5) установлен датчик частоты вращения коленчатого вала (штатный генератор переменного напряжения) (1), который отображает количество оборотов в единицу времени. Также на трубку высокого давления (7), которая крепится с одной стороны к штуцеру топливного насоса высокого давления (6), а с другой стороны к форсунке (8) системы питания двигателя внутреннего сгорания (5), монтируется вибрационный датчик (2), отображающий амплитуду вибросигнала, прямо пропорциональную величине цикловой подачи топлива. Использование показаний с датчиков режимов работы двигателя (1 и 2) для расчета мощностных параметров и наработки производятся непрерывно, пока работает двигатель внутреннего сгорания (5) вплоть до его выключения. Сигналы с датчиков поступают в электронный блок регистрации и расчета параметров (3), где проходит их дальнейшая обработка для определения величины затрачиваемой энергии. Амплитуда вибросигнала с вибрационного датчика с помощью разработанного алгоритма преобразуется в действительную величину цикловой подачи топлива, зависящей от хода топливной рейки [Лиханов В.А., Деветьяров P.P. Испытания ДВС и топливной аппаратуры дизелей. Учебное пособие 3-е изд., испр. и доп., - Киров: Вятская ГСХА, 2008 - 106 с]The principle of operation of the device is as follows: on the internal combustion engine (5), a crankshaft speed sensor (standard alternating voltage generator) (1) is installed, which displays the number of revolutions per unit time. Also on the high pressure pipe (7), which is attached on one side to the fitting of the high pressure fuel pump (6), and on the other hand to the nozzle (8) of the power supply system of the internal combustion engine (5), a vibration sensor (2) is mounted that displays the amplitude of the vibration signal, directly proportional to the value of the cyclic fuel supply. The use of readings from sensors of engine operating modes (1 and 2) for calculating power parameters and operating hours are performed continuously while the internal combustion engine (5) is running until it is turned off. The signals from the sensors enter the electronic unit for recording and calculating parameters (3), where they are further processed to determine the amount of energy expended. Using the developed algorithm, the amplitude of the vibration signal from the vibration sensor is converted to the actual value of the cyclic fuel supply, which depends on the course of the fuel rail [V. Likhanov, P. Devetyarov. Tests of internal combustion engines and diesel fuel equipment. Textbook 3rd ed., Rev. and add., - Kirov: Vyatka State Agricultural Academy, 2008 - 106 s]

где G_ц(H_р) - функция цикловой подачи от хода топливной рейки, мм³/цикл;where G _C (H _p ) is the function of the cyclic feed from the course of the fuel rail, mm ³ / cycle;

G_ц - цикловая подача топлива, мм³/цикл; f(h_р) - функция хода топливной рейки, мм; h_р - величина хода топливной рейки, мм.G _C - cyclic fuel supply, mm ³ / cycle; f (h _p ) is the function of the fuel rail stroke, mm; h _p - the magnitude of the fuel rail stroke, mm

Доля величины хода топливной рейки двигателя внутреннего сгорания h_р соответствует коэффициенту использования двигателя внутреннего сгорания по мощности [Расчет топливной экономичности автомобиля [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://transportport.ru/; Шароглазов Б.А., Фарафонтов М.Ф., Клементьев В.В. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчет процессов: Учебник по курсу «Теория рабочих процессов и моделирование процессов в двигателях внутреннего сгорания». - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. - 344 с]. Зная коэффициент использования двигателя внутреннего сгорания по мощности и среднюю частоту вращения коленчатого вала, можно будет определить величину затраченной мощности по известной формуле [Дюрягин П.И. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Эксплуатационные свойства автомобилей» для студентов специальности 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (Автомобильный транспорт)» очной и заочной форм обучения / П.И. Дюрягин, Д.А. Захаров, С.В. Сидоров. - Тюмень: Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2005. - 36 с]The fraction of the magnitude of the fuel rail stroke of the internal combustion engine h _p corresponds to the coefficient of utilization of the internal combustion engine by power [Calculation of the fuel economy of the car [Electronic resource]. - Access mode: http://transportport.ru/; Sharoglazov B.A., Farafontov M.F., Klementyev V.V. Internal combustion engines: theory, modeling and calculation of processes: Textbook on the course "Theory of work processes and modeling of processes in internal combustion engines." - Chelyabinsk: Ed. SUSU, 2004. - 344 s]. Knowing the coefficient of use of the internal combustion engine in terms of power and the average rotational speed of the crankshaft, it will be possible to determine the amount of power expended using the well-known formula [Dyuryagin P.I. Methodical instructions to the term paper on the discipline "Operational properties of cars" for students of specialty 190701 "Organization of transportation and management of transport (Road transport)" full-time and part-time forms of training / P.I. Dyuryagin, D.A. Zakharov, S.V. Sidorov. - Tyumen: Tyumen State Oil and Gas University, 2005. - 36 s]

где

- коэффициент использования двигателя внутреннего сгорания по мощности; N_max - максимальная мощность двигателя, кВт; n_е - число оборотов коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики двигателя, об/мин; n_N - число оборотов коленчатого вала, при котором достигается максимальная мощность, об/мин.Where

- coefficient of utilization of the internal combustion engine by power; N _max - maximum engine power, kW; n _e - the number of revolutions of the crankshaft at the desired point of the speed characteristics of the engine, rpm n _N is the number of revolutions of the crankshaft at which maximum power is achieved, rpm

Расчет мощностных параметров производится непрерывно, пока работает двигатель внутреннего сгорания вплоть до его выключения. Для определения затрачиваемой энергии рассчитывается среднее значение затраченной мощности за измеряемый промежуток времени. Далее производится умножение среднего значения затраченной мощности на продолжительность измеренияThe calculation of power parameters is performed continuously while the internal combustion engine is running until it is turned off. To determine the consumed energy, the average value of the consumed power is calculated for the measured period of time. Next, the average value of the consumed power is multiplied by the measurement duration

,

,

где

- номер периода наблюдений; N_ср - средняя мощность двигателя, кВт; t_изм - период работы двигателя внутреннего сгорания, с.Where

- number of the observation period; N _cf - average engine power, kW; t _ISM - period of operation of the internal combustion engine, s.

Текущая величина затраченной энергии суммируется с предыдущими значениями, реализованными за промежуток времени от момента начала эксплуатации техники до рассматриваемого периода. Таким образом, производится учет наработки циклически в течение всего периода эксплуатации машины. Все эти вычислительные операции производятся с помощью разработанной программы электронного блока регистрации и расчета параметров (3), посредством которой вычисляется величина наработки и выводится на цифровое табло (4).The current value of the energy expended is summed up with the previous values realized over the period of time from the moment the equipment was started up to the period under consideration. Thus, the operating time is recorded cyclically throughout the entire period of operation of the machine. All these computational operations are performed using the developed program of the electronic unit for registering and calculating parameters (3), by means of which the operating time is calculated and displayed on a digital display (4).

Отличиями предлагаемой конструкции прибора от аналога является то, что в данном устройстве устранен измеритель хода топливной рейки на топливном насосе высокого давления и смонтирован вибрационный датчик на трубку высокого давления. Таким образом, трудоемкость монтажа устройства для измерения наработки транспортных и транспортно-технологических машин будет значительно сокращена. Сокращение трудоемкости монтажа объясняется тем, что крепление датчика топливной рейки на каждый вид двигателя имеет свои особенности. К ним можно отнести: размещение топливной рейки внутри топливного насоса высокого давления, требующее частичной разборки агрегата для установки датчика перемещения; привод датчика топливной рейки требует дополнительных устройств, которые необходимо также крепить на корпусе топливного монтажа. Помимо этого, применение предлагаемого устройства повысит точность учета наработки на 10-20%. Это обеспечивается тем, что определение коэффициента использования двигателя по мощности осуществляется не по ходу топливной рейки как у прототипа, а по цикловой подаче топливного насоса высокого давления. Все это позволяет учитывать действительный расход топлива с учетом неисправностей элементов топливной системы, связанных с износом плунжерных пар, обратных клапанов, кулачкового вала и пр.The differences in the proposed design of the device from the analogue is that this device eliminates the fuel rail travel meter on the high pressure fuel pump and a vibration sensor is mounted on the high pressure pipe. Thus, the complexity of installing a device for measuring the operating time of transport and transport-technological machines will be significantly reduced. The reduction in the complexity of installation is explained by the fact that the mounting of the fuel rail sensor for each type of engine has its own characteristics. These include: placement of the fuel rail inside the high-pressure fuel pump, requiring partial disassembly of the unit to install a displacement sensor; The fuel rail sensor drive requires additional devices that must also be mounted on the fuel mounting housing. In addition, the use of the proposed device will increase the accuracy of operating time accounting by 10-20%. This is ensured by the fact that the determination of the engine utilization coefficient by power is carried out not along the fuel rail as in the prototype, but by cyclic supply of the high pressure fuel pump. All this allows you to take into account the actual fuel consumption, taking into account malfunctions of the elements of the fuel system associated with the wear of plunger pairs, check valves, cam shaft, etc.

Claims (1)

Устройство для измерения наработки транспортных и транспортно-технологических машин, в состав которого входят датчики режимов работы двигателя внутреннего сгорания, один из которых, датчик частоты вращения коленчатого вала, электронный блок регистрации и расчёта параметров, цифровое табло, отличающееся тем, что содержит вибрационный датчик для измерения цикловой подачи топлива, смонтированный на трубку высокого давления системы питания двигателя внутреннего сгорания.

A device for measuring the operating time of transport and transport-technological machines, which includes sensors of the operating modes of the internal combustion engine, one of which is a crankshaft speed sensor, an electronic unit for recording and calculating parameters, a digital display, characterized in that it contains a vibration sensor for measuring the cyclic fuel supply mounted on a high pressure pipe of the power supply system of an internal combustion engine.

Images