RU2075781C1

RU2075781C1 - Vehicle service life recorder

Info

Publication number: RU2075781C1
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Дьяков; В.И. Поляков; А.А. Ланков; Л.В. Серов; В.И. Дьяков
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: transport engineering; traction and transportation vehicles. SUBSTANCE: device has engine crankshaft speed pickup 1, speed-time converter 2, controlled binary counter 3, count pulse generator 4, buffer register 5, counting unit 6, pressure pickup 7, controlled generator 8, controlled counter 9, buffer register 10, wheel speed pickup 11, binary counter 12, buffer register 13, command register 14 and indicators 15. EFFECT: increased accuracy, enlarged operating capabilities. 2 dwg

Description

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. The invention relates to measuring equipment and automation, namely, devices for measuring the technical resource of traction vehicles, and can be used as a stand-alone or on-board device for a diagnostic system for monitoring the technical condition of the engine during road tests.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении точности устройства и расширении функциональной возможности. The invention is aimed at solving the problem of improving the accuracy of the device and expanding the functionality.

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. A device for accounting the engine resource of transport vehicles [1] containing sensors of the engine shaft speed and pressure, the outputs of these sensors are connected to the inputs of the divider, the output of which is connected to the inputs of the power indicator, which is a DC voltmeter, the scale of which is calibrated in units of engine power , and with the output of a series-connected voltage-frequency converter, a conversion unit and a counter.

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.The disadvantage of this device is the low accuracy of measuring engine power in the range of the engine shaft speed (0.6 - 1.0) n _max , since in this zone the pressure in the intake manifold increases due to the inclusion of the motor shaft speed controller.

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 = ∑ 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.Another device [2] is known that contains a motor pressure sensor, the output of which is connected to the first input of the subtraction unit, the outputs of the engine shaft speed sensor and the subtraction unit are connected to the inputs of the multiplication unit, the output of which is connected to the input of the voltage-frequency converter and the counter connected in series, output the reference voltage source is connected to the second input of the subtraction unit that implements the formula A = ∑ K _i ω (P _o -ΔP _k ).
The disadvantage of this device is the low measurement accuracy when the engine is idling. Bench tests of 10 UMZ-4105 engines showed that the rotational speed of the shaft of each engine idling varies between 400 and 600 min ^-1 on the stand and the machine, while P _o and ΔP _k also change their value and introduce an error in the measurement of the expended engine energy .

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. The closest in technical essence to the claimed invention is a device [3] containing sensors of the rotational speed of the motor shaft and pressure, a converter and a pulse generator, a counting unit and indicators.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения на малых оборотах двигателя. Указанный недостаток обусловлен тем, что отсутствует привязка к начальным параметрам работы двигателя. The disadvantage of this device is the low measurement accuracy at low engine speeds. This drawback is due to the fact that there is no reference to the initial parameters of the engine.

Цель изобретения повышение точности устройства и расширение функциональной возможности. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the device and expand the functionality.

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. To achieve this goal, the claimed invention "Device for accounting the resource of transport vehicles" contains the following general essential features expressed by certain concepts, the totality of which is aimed at solving only one problem associated with the purpose of the invention. The device comprises a shaft speed sensor, the output of which is connected to a frequency converter in duration, a pressure sensor, a pulse generator, a counting unit, the outputs of which are connected to indicators, and characterized in that a wheel speed sensor, a controlled generator, controlled binary counters are introduced into it , buffer registers and command registers, the output of the frequency converter in duration and and the output of the pressure sensor through a controlled generator are connected respectively to the control inputs of the first and second control autonomous binary counters, the counting inputs of which are connected to the output of the pulse generator, the outputs, respectively, through the first and second buffer registers to the first and second inputs of the counting unit, the output of the wheel speed sensor through series-connected third controlled binary counter and the third buffer register is connected to the third input of the counting block, the keys for entering commands through the register of commands are connected to the fourth input of the counting block.

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". According to the information available to the authors, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

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". According to the authors, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the above effect on the obtained technical result of the new property of the object does not reveal the totality of features that distinguish the claimed invention from the prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion "inventive step".

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". The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in measurement technology as an autonomous or on-board device for a diagnostic system for monitoring the technical condition of the engine and transmission during road tests with a technical result, which consists in comparing the values of energy losses at the stand and in various road conditions and general accounting of energy expended by an engine having a high correlation with the resource of parts, buslavlivayuschego ensuring the achievement of the goal - improving the accuracy of the device and extended functionality which allows to conclude that the invention, the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 алгоритм работы счетного блока. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a structural diagram of the device, FIG. 2 algorithm for the operation of the counting unit.

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. The device comprises a motor shaft speed sensor 1, a frequency converter duration 2, a controlled binary counter 3, a counting pulse generator 4, a buffer register 5, a counting unit 6, a pressure sensor 7, a controlled generator 8, a controlled counter 9, a buffer register 10, a frequency sensor wheel rotation 11, binary counter 12, buffer register 13, the register of commands 14 and indicators 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).The principle of operation of the device is to determine the amount of energy of the engine J of the vehicle when driving and parking with the engine running in accordance with the formula

, (one)
where n ₀ ,

- respectively, the initial values of the frequency of rotation of the shaft and pressure in the suction path of the engine; n _i , ΔP _k - respectively, the current values of the engine speed and pressure in the suction path of the engine; K ₁ , K ₂ constant coefficients determined by the type of engine; t _i engine operating time (i = 0 - astronomical, i = 1 reduced).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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.When the engine is running, the sensor 1 generates pulses with a frequency proportional to the frequency of rotation of the motor shaft, which are fed to the input of the inverter 2 frequency duration, the output of which pulses of duration τ = K ₃ • ω _d (K ₃ coefficient of proportionality; ω _d frequency of rotation of the motor shaft) enter the input of the third controlled binary counter 3, the second input of which receives counting pulses from the output of the generator 4, the output of the third controlled counter generates the code Nω _d = K ₄ • ω _d , which through the third buffer histr 5, which serves to coordinate the operation of the device, is fed to the third input of the counting unit 6, made on a microprocessor. The voltage from the output of the pressure sensor 7, proportional to the pressure in the intake manifold, is supplied to the output of the controlled generator 8, the output of which pulses with a frequency proportional to the voltage are supplied to the input of the second controlled counter 9, which generates a code proportional to the pressure in the intake manifold

(K ₅ - proportionality coefficient, ΔP _to pressure in the intake manifold). The generated code goes through the second buffer register 10 to the input of the counting unit 6. The pulses from the wheel sensor 11 are fed to the input of the first binary counter 12, the output of which is a code equal to the number of wheel revolutions N _к = K ₆ • ω _к (K ₆ proportionality coefficient , ω _{to the} wheel speed). The generated code is transmitted through the first buffer register 13 to the input of the counting unit 6. From the register 14 to the fourth input of the counting unit 6 control commands are received under the conditions of road tests. The indicator 15 displays the results obtained from the counting unit 6 in accordance with the formula (1) according to the algorithm of FIG. 2. The algorithm of the counting unit works as follows.

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).After the initial installation, when the power is turned on, data are input from the sensors 1, 7, 11 through the buffer registers 5, 10, 13 and the calculation of the power value P _i (blocks 1, 2, 3 in the block diagram of Fig. 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).The number of pulses from the sensor 11 determines the state of the machine "move
stop "and the amount of expended energy J _i is determined in the" stop "state in real time, in the" move "state in the reduced time scale (blocks 4, 5, 6 in Fig. 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).The values of P _k , P _i , J, J _Σ , ω are displayed on indicators 15 (block 7). From the register of teams 14 is read command. When you enter the "start" command, the counting unit 6 fixes the current value of the spent energy J ₁ and the algorithm goes into standby mode of the "stop" command, which fixes the value of J ₂ in the measured area and determines the value of the spent energy DJ = J ₂ -J ₁ on the measured plot (blocks 9, 10, 11, 12 of Fig. 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. As the results of the pilot test showed, when using the inventive device, the following indicators are achieved: energy losses in the transmission after processing the car on the conveyor; degree of wear of the engine and transmission; the influence of stiffness and the pattern on the tire tread on the energy loss of the engine; selection of optimal driving modes and frequency of service; improving the accuracy of calculating the reliability and durability of machines.

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. According to the data of conducted experiments in road conditions, the claimed invention can be used in the national economy and, in comparison with the prototype, has the following advantages: the ability to quickly configure the device for any engine brand through the use of flexible logic (microprocessor), using the reduced time when moving the car and astronomical parking with the engine running, low laborious settings during assembly of the device.

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. The inventive device is of significant interest to the national economy, as it allows to reduce unproductive fuel consumption by at least 15 20% due to the quality of assembly and repair, the choice of optimal transmission ratios and driving modes used corresponding oils; reduce downtime on TP due to optimal maintenance modes.

Заявляемое решение не оказывает отрицательное воздействие на состояние окружающей среды. The proposed solution does not adversely affect the state of the environment.

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. The use of the invention allows to take into account the operation of vehicles under various loads that affect the technical resource of its units. According to the testimony of the recording meter, it is possible to record energy loss in the transmission on the stand and during movement, as well as check the assembly quality of the machine on the conveyor and during repair under operating conditions, conduct timely maintenance regardless of the category of roads, as well as check the technical condition of the machine.

Claims

A device for accounting the resource of a transport machine, comprising a shaft speed sensor, the output of which is connected to a frequency converter in duration, a pressure sensor, a pulse generator, a counting unit, the outputs of which are connected to indicators, characterized in that a wheel speed sensor controlled by generator, controlled binary counters, buffer registers and command registers, the output of the frequency converter in duration and the output of the pressure sensor through a controlled generator are connected respectively to the control inputs of the first and second controlled binary counters, the counting inputs of which are connected to the output of the pulse generator, the outputs, respectively, through the first and second buffer registers to the first and second inputs of the counting unit, the output of the wheel speed sensor through the third connected binary counter and the third the buffer register is connected to the third input of the counting unit, and the command input keys through the command register are connected to the fourth input of the counting unit.