ИЗМЕРИТЕЛЬ МГНОВЕННОГО РАСХОДА ТОПЛИВА ИНЖЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим иметь бортовой прибор автомобиля, который можно использовать как для контроля, так и для диагностики системы питания инжекторного двигателя внутреннего сгорания.
Известна система измерения расхода топлива инжекторного двигателя (расходомер) [RU №56999, 18.01.2006], которая определяет расход топлива посредством обработки электрических импульсов, снимаемых с каждой форсунки двигателя. Электронная схема системы содержит известные элементы, в том числе, коммутатор, ограничитель уровня, формирователь сигнала, контролер с АЦП.
Достоинством системы является получение мгновенного значения расхода топлива, универсальность, возможность учитывать различные факторы для повышения точности измерения. Ее недостатком является сложность, необходимость использования контролера, что снижает надежность работы.
Предлагаемый измеритель позволяет определять расход топлива, как на стационарном режиме работы двигателя, так и его мгновенное значение при снятии динамических характеристик, например, при разгоне на холостом ходу.
T
В инжекторном двигателе порция впрыскиваемого топлива определяется электронным блоком управления по показаниям датчика массового расхода воздуха и датчика концентрации кислорода в отработавших газах (λ-зондом). Дозирование топлива реализуется изменением времени открытого состояния форсунки при одинаковом перепаде давления в рампе и во впускном трубопроводе. Поэтому расход топлива в одном цилиндре пропорционален длительности открытого состояния форсунки τ (рис. 2) и частоте впрыскиваний f (1/сек). Последняя обратно пропорциональна периоду впрыскиваний Т. Учитывая, что все цилиндры двигателя работают идентично, можно считать массовый расход топлива двигателем G (кг/час) равным
.
a
Тарировочную константу  получают, сравнивая полученный результат измерения расхода со значением расхода, измеренным однократно каким либо способом.
Задачей данной полезной модели является создание такой конструкции измерителя расхода топлива инжекторного двигателя, которая была бы не связана с использованием механических датчиков расхода, а опиралась на электрические сигналы управления системой питания и была достаточно проста.
a
Решение этой задачи достигается тем, что кривая зависимости напряжения, подаваемого на форсунку, фильтруется от высокочастотных помех, интегрируется с помощью RC-цепочки в течение единичного промежутка времени и усиливается. Далее полученный сигнал умножается на тарировочную константу, вводимую с задатчика, превращается в цифровую форму и индицируется на цифровом индикаторе расхода топлива. Основное устройство измерителя представляет собой умножитель, на который поступает сигнал с форсунки и с задатчика константы .
Дополнительной задачей полезной модели является непрерывный контроль за работой каждого цилиндра.
Вторая задача может быть реализована установкой предлагаемого измерителя расхода на каждую форсунку. Отсутствие П-образного сигнала на форсунке (см. рис. 2) будет регистрироваться в виде резкого снижения расхода топлив, обеспечиваемого этой форсункой.
Сущность полезной модели представлена на рисунке 1, содержащем принципиальную схему измерителя. Она содержит элементы, обозначенные следующими позициями.
a
Измеритель имеет задатчик 1 тарировочной константы , цифроаналоговый преобразователь сигнала задатчика 9, форсунку 2 с выводом от ее электромагнита, фильтр высоких частот 3, интегрирующую цепочку 4, усилитель проинтегрированного сигнала 5. По двум ветвям (от форсунки и от задатчика) два сигнала напряжения поступают на вход умножителя 6. С умножителя, напряжение, пропорциональное расходу топлива, поступает на аналого-цифровой преобразователь 8, а затем цифровые коды подаются на индикатор массового расхода топлива 7.
a
a
a
и
и
Измеритель работает следующим образом. Значение тарировочной константы  вводится в задатчик из руководства по эксплуатации автомобилем или получается сравнением значения измерителя со значением, определенным при тарировании. Для частот вращения коленчатого вала в интервале 600÷6000 об/мин частота основного сигнала с форсунки не превышает 100 Гц. Наводки с частотой более 1 кГц следует отфильтровать для обеспечения точности работы измерителя. Временной интервал интегрирования следует выбирать из условия работы интегрирующей цепочки RC  T, где период интегрирования T находится в пределах 0,01÷0,5 сек в зависимости от задач исследования. Меньшие значения периода необходимы при научных исследованиях. Результат интегрирования через усилитель поступает в умножитель, также как и напряжение с задатчика константы , преобразованное в цифро-аналоговом преобразователе в аналоговый сигнал. С выхода умножителя напряжение пропорциональное результату перемножения константы  на результат интегрирования, равный τ/T, подается в аналого-цифровой преобразователь, где превращается в цифровые коды и индицируется на цифровом индикаторе в виде измеренного расхода топлива.
При постановке задачи контроля и диагностирования работы форсунок измеритель расхода топлива следует установить на каждую форсунку. В таком случае работа всех форсунок будет выявляться на каждом исследуемом режиме работы двигателя.
Представленное устройство обладает следующими преимуществами:
- позволяет для данных дорожных условий выбирать наиболее экономичный режим движения (скорость движения, передачу);
- дает возможность контролировать разные условия эксплуатации автомобиля (пониженное давление в шинах, включенный привод передних колес, наличие внешнего багажника, спойлера, обтекателя), приводящие к изменению расхода топлива;
- для диагностирования работы каждого цилиндра на всех режимах возможна установка устройства расхода топлива на все цилиндры.