Устройство для учета ресурса транспортной машины

 

Изобретение относится к устройствам для измерения технического ресурса тяговотранспортных машин. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет введения датчика частоты вращения колеса. Данное устройство содержит датчик частоты вращения вала двигателя 1, преобразователь частота - длительность 2, управляемый двоичный счетчик 3, генератор счетных импульсов 4, буферный регистр 5, счетный блок 6, датчик давления 7, управляемый генератор 8, управляемый счетчик 9, буферный регистр 10, датчик частоты вращения колеса 11, двоичный счетчик 12, буферный регистр 13, регистр команд 14 и индикаторы 15. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, а именно устройствам для измерения технического ресурса тяговотранспортных машин, и может быть использовано в качестве автономного или бортового устройства диагностической системы контроля технического состояния двигателя при дорожных испытаниях.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении точности устройства и расширении функциональной возможности.

Известно устройство для учета ресурса двигателя транспортных машин [1] содержащее датчики частоты вращения вала двигателя и давления, причем выходы этих датчиков соединены с входами делителя, выход которого соединен с входами индикатора мощности, представляющего собой вольтметр постоянного тока, шкала которого проградуирована в единицах мощности двигателя, и с выходом последовательно соединенных преобразователя напряжение частота, пересчетного блока и счетчика.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения мощности двигателя в диапазоне частоты вращения вала двигателя (0,6 - 1,0)n_max, так как в этой зоне давление во всасывающем коллекторе возрастает за счет включения регулятора частоты вращения вала двигателя.

Известно другое устройство [2] содержащее датчик давления двигателя, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, выходы датчика частоты вращения вала двигателя и блока вычитания подключены к входам блока умножения, выход которого подключен к входу последовательно соединенных преобразователя напряжения в частоту и счетчика, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом блока вычитания, реализующего формулу A = Σ K_iω(P_o-ΔP_к). Недостатком данного устройства является низкая точность измерения при работе двигателя на холостом ходу. Стендовые испытания 10 двигателей УМЗ-4105 показали, что частота вращения вала каждого двигателя на холостом ходу колеблется на стенде и машине от 400 до 600 мин^-1, при этом P_o и ΔP_к также изменяют свою величину и вносят погрешность в измерения затраченной энергии двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство [3] содержащее датчики частоты вращения вала двигателя и давления, преобразователь и генератор импульсов, счетный блок и индикаторы.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения на малых оборотах двигателя. Указанный недостаток обусловлен тем, что отсутствует привязка к начальным параметрам работы двигателя.

Цель изобретения повышение точности устройства и расширение функциональной возможности.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение "Устройство для учета ресурса транспортных машин" содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной связанной с целью изобретения задачи. Устройство содержит датчик частоты вращения вала, выход которого соединен с преобразователем частоты в длительность, датчик давления, генератор импульсов, счетный блок, выходы которого подключены к индикаторам, и отличается тем, что в него введены датчик частоты вращения колеса, управляемый генератор, управляемые двоичные счетчики, буферные регистры и регистры команд, выход преобразователя частоты в длительность и и выход датчика давления через управляемый генератор подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых двоичных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выходы соответственно через первый и второй буферные регистры к первому и второму входам счетного блока, выход датчика частоты вращения колеса через последовательно соединенные третий управляемый двоичный счетчик и третий буферный регистр соединен с третьим входом счетного блока, ключи ввода команд через регистр команд соединены с четвертым входом счетного блока.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупность признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в измерительной технике в качестве автономного или бортового устройства диагностической системы контроля технического состояния двигателя и трансмиссии при дорожных испытаниях с получением технического результата, заключающегося в сравнении значений потерь энергии на стенде и в различных дорожных условиях и общего учета затраченной энергии двигателем, имеющим высокую корреляционную связь с ресурсом деталей, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели - повышения точности устройства и расширения функциональной возможности, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 алгоритм работы счетного блока.

Устройство содержит датчик частоты вращения вала двигателя 1, преобразователь частота длительность 2, управляемый двоичный счетчик 3, генератор счетных импульсов 4, буферный регистр 5, счетный блок 6, датчик давления 7, управляемый генератор 8, управляемый счетчик 9, буферный регистр 10, датчик частоты вращения колеса 11, двоичный счетчик 12, буферный регистр 13, регистр команд 14 и индикаторы 15.

Принцип действия устройства заключается в определении величины энергии двигателя J транспортного средства при движении и стоянке с работающим двигателем в соответствии с формулой , (1) где n₀, - соответственно начальные значения частоты вращения вала и давления во всасывающем тракте двигателя; n_i, ΔP_к - соответственно текущие значения частоты вращения вала двигателя и давления во всасывающем тракте двигателя; K₁, K₂ постоянные коэффициенты, определяемые типом двигателя; t_i время работы двигателя (i=0 - астрономическое, i=1 приведенное).

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя датчик 1 вырабатывает импульсы с частотой, пропорциональной частоте вращения вала двигателя, которые поступают на вход преобразователя 2 частота длительность, с выхода которого импульсы длительностью τ = K₃·ω_д (K₃ коэффициент пропорциональности; ω_д частота вращения вала двигателя) поступают на вход третьего управляемого двоичного счетчика 3, на второй вход которого поступают счетные импульсы с выхода генератора 4, на выходе третьего управляемого счетчика формируется код Nω_д=K₄·ω_д, который через третий буферный регистр 5, служащий для согласования работы устройства, поступает на третий вход счетного блока 6, выполненного на микропроцессоре. Напряжение с выхода датчика давления 7, пропорциональное давлению во впускном коллекторе, поступает на выход управляемого генератора 8, с выхода которого импульсы с частотой, пропорциональной напряжению, поступают на вход второго управляемого счетчика 9, который формирует код, пропорциональный давлению во всасывающем коллекторе (K₅ - коэффициент пропорциональности, ΔP_к давление во всасывающем коллекторе). Формируемый код поступает через второй буферный регистр 10 на вход счетного блока 6. Импульсы с датчика колеса 11 поступают на вход первого двоичного счетчика 12, на выходе которого формируется код, равный числу оборотов колеса N_к=K₆·ω_к (K₆ коэффициент пропорциональности, ω_к частота вращения колеса). Формируемый код поступает через первый буферный регистр 13 на вход счетного блока 6. С регистра 14 на четвертый вход счетного блока 6 поступают команды управления в условиях дорожных испытаний. На индикатор 15 выводятся результаты, получаемые из счетного блока 6 в соответствии с формулой (1) по алгоритму фиг. 2. Алгоритм счетного блока работает следующим образом.

После начальной установки при включении питания производятся ввод данных с датчиков 1, 7, 11 через буферные регистры 5, 10, 13 и вычисление значения мощности P_i (блоки 1, 2, 3 на блок-схеме фиг. 2).

По количеству импульсов с датчика 11 определяется состояние машины "ход стоп" и определяется величина затраченной энергии J_i при состоянии "стоп" в масштабе реального времени, при состоянии "ход" в масштабе приведенного времени (блоки 4, 5, 6 на фиг. 2).

Значения величин P_к, P_i, J, J_Σ,ω выводятся на индикаторы 15 (блок 7). С регистра команд 14 считывается команда. При вводе команды "старт" счетный блок 6 фиксирует текущее значение затраченной энергии J₁ и алгоритм переходит в режим ожидания команды "стоп", по которой фиксируется значение J₂ на мерном участке и определяется значение затраченной энергии DJ=J₂-J₁ на мерном участке (блоки 9, 10, 11, 12 фиг. 2).

Как показали результаты опытной проверки, при использовании заявляемого устройства обеспечивается достижение следующих показателей: энергетических потерь в трансмиссии после обработки автомобиля на конвейере; степени износа двигателя и трансмиссии; влияния жесткости и вида рисунка на протекторе шины на энергетические потери двигателя; выбора оптимальных режимов движения и периодичности обслуживания; повышения точности расчета показателей надежности и долговечности машин.

Согласно данным проведенных экспериментов в дорожных условиях заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: возможностью быстрой настройки устройства на любые марки двигателя за счет использования гибкой логики (микропроцессора), использованием приведенного времени при движении машины и астрономического при стоянке с работающим двигателем, малой трудоемкостью настройки при сборке устройства.

Заявляемое устройство представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволяет сократить непроизводительные расходы топлива не менее чем на 15 20% за счет качества сборки и ремонта, выбора оптимальных передаточных чисел трансмиссии и режимов движения, применяемых соответствующих масел; снизить простои на TP за счет оптимальных режимов проведения технических обслуживаний.

Заявляемое решение не оказывает отрицательное воздействие на состояние окружающей среды.

Использование изобретения позволяет учитывать работу транспортных средств при различных нагрузках, оказывающих влияние на технический ресурс его агрегатов. По показаниям регистрирующего счетчика можно проводить учет потери энергии в трансмиссии на стенде и при движении, а также проверить качество сборки машины на конвейере и при ремонте в условиях эксплуатации, своевременно проводить техническое обслуживание независимо от категории дорог, а также проверку технического состояния машины.

Формула изобретения

Устройство для учета ресурса транспортной машины, содержащее датчик частоты вращения вала, выход которого соединен с преобразователем частоты в длительность, датчик давления, генератор импульсов, счетный блок, выходы которого подключены к индикаторам, отличающееся тем, что в устройство введены датчик частоты вращения колеса, управляемый генератор, управляемые двоичные счетчики, буферные регистра и регистры команд, выход преобразователя частоты в длительность и выход датчика давления через управляемый генератор подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых двоичных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выходы соответственно через первый и второй буферные регистры к первому и второму входам счетного блока, выход датчика частоты вращения колеса через последовательно соединенные третий управляемый двоичный счетчик и третий буферный регистр соединен с третьим входом счетного блока, и ключи ввода команд через регистра команд соединены с четвертым входом счетного блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2