專利名稱:內燃機經(jīng)濟運行節(jié)油指示器的制作方法
本發(fā)明屬機器運行指示裝置，用于以內燃機為動力的各種機器，為駕駛員提供內燃機經(jīng)濟運行指示。
國外研制了多種內燃機燃油消耗經(jīng)濟性警告器、指示器，工作原理及其結構各異。如美國專利4，413，249所介紹的燃油效率警告器，其工作原理是，當內燃機的轉速、油門位置超過某個設定的極限值，運轉工況點不在所規(guī)定的經(jīng)濟區(qū)域時，便向駕駛員發(fā)出視聽信號，該警告器結構雖然簡單，但經(jīng)濟區(qū)設置得較寬，因此節(jié)油效果較差;又如德國專利2，029，634中介紹的換擋指示裝置，有兩根分別指示發(fā)動機的轉速和負荷的指針，面板上繪有低油耗標志區(qū)。駕駛員通過改變油門或變速擋位努力使兩指針的交叉點位于標志區(qū)內，以達經(jīng)濟運行之目的。因此駕駛員必須始終注視負荷指示器和轉速指示器，注意力分散過多，精力容易疲勞，影響操作安全。該指示裝置幾乎不用于車輛。
本發(fā)明可裝在車輛上，適用性強，使用方便，而又不會分散車輛駕駛員的注意力，按它所提供的指示信號操作，可以收到較好的經(jīng)濟運行節(jié)油效果。其特征是，經(jīng)濟油耗參考區(qū)設置準確;運行工況參數(shù)采用排氣溫度和轉速，簡單易行;顯示部分采用二列視覺顯示器件(發(fā)光二極管)，由顯示時的幾何位置組成指示。
本發(fā)明能及時地向駕駛員提供下列指示①內燃機的實際轉速;②內燃機的實際負荷;③內燃機各工況的經(jīng)濟油耗區(qū)及最低油耗工況區(qū);(4)內燃機的實際運行工況與各工況經(jīng)濟油耗區(qū)及最低油耗工況區(qū)的差距。據(jù)此，駕駛員則可結合當時的作業(yè)和生產(chǎn)率等項的具體要求，權衡得失，合理選配拖帶負載，變換車輛擋位，改變油門位置，使內燃機工作在最低或較低的燃油消耗區(qū)，達經(jīng)濟運行節(jié)油之目的。
本發(fā)明的方案，見框圖1。
本內燃機經(jīng)濟運行節(jié)油指示器的電路，包括1.內燃機轉速電量信號的發(fā)生、整形和整流濾波電路(1);
2.內燃機轉速摸擬電量信號，運算放大電路(2);
3.內燃機排氣溫度(負荷)摸擬電量信號的發(fā)生、運算放大電路(3);
4.內燃機轉速，排氣溫度模擬電量信號，窗口判斷電路(4，5);
5.內燃機轉速、排氣溫度電信號輸出與門控制及顯示電路(6，7);
6.基準電壓電路(8);
7.電源電路(9);
下面以用于上海495A柴油機的工作原理線路(圖2)為例，詳細說明如下內燃機的轉速信號取自它所附帶的硅整流發(fā)電機，該信號(s1)通過藕合線圈(L)，被二極管(D1、D2)削波后，加到比較器(07)的正輸入端。比較器(07)輸出頻率與內燃機轉速成正比的矩形脈沖。該矩形脈沖經(jīng)R3，微分電路的C1、R5加到比較器(06)正輸入端，經(jīng)該比較器(06)整形，輸出寬度、幅度均一定，且個數(shù)與內燃機轉速成正比的正負矩形脈沖。然后，由二極管(D3)整流，R8、R9分壓，C2、R10、C3濾波，R11、R12分壓，把轉速摸擬電量信號加到運算放大器(05)正輸入端。其負輸入端則加上參考電壓(V1)。V1取自精密電壓基準源。內燃機轉速摸擬電量經(jīng)運算放大器(05)放大后由R18輸出，加到轉速窗口(4)各比較器的正負輸入端。每兩個比較器構成一個窗口。窗口的大小由R20～R26中的每個電阻上所分得的電壓值而定，把它當作內燃機轉速參考值該電壓是精密電壓基準源(04)經(jīng)由R19供給的。運算放大器(05)輸出的轉速電量經(jīng)窗口電路(4)判斷，如果該轉速電壓值正好落在某一窗口電壓值的范圍內，則該窗口的兩個比較器輸出高電平，加到對應的兩輸入與門的輸入端。該與門輸出高電平，三極管飽和導通，發(fā)光二極管(LD)點燃。否則，與門輸出低電平，三極管截止，發(fā)光二極管(LD)熄滅。
內燃機的排氣溫度信號(S2)是利用熱電偶從排氣總管中取出，當作負荷信號，其電壓信號經(jīng)R34加到斬波運放器(03)的正輸入端，負輸入端則加上參考電壓(V3)，該電壓是通過R36取自精密電壓基準源。斬波運放器輸出排溫電信號，經(jīng)R40分別加到負荷窗口(5)各比較器的正負輸入端。兩個比較器構成一個窗口。窗口的大小則分別由R41～R64中的a，A，b，B，c，C，d，D，e，E，f，F(xiàn)點所分得電壓值而定，其值是以內燃機負荷特性及萬有特性為依據(jù)的，即把內燃機實際運用的轉速范圍按低到高分成若干段，用每個轉速段的平均值，從負荷特性及萬有特性曲線圖中找出低比油耗區(qū)的上、下限相應排氣溫度，再把這些排氣溫度以電壓的形式，用電阻R41～R64和精密電壓源(04)提供的電壓，一一設定，當作經(jīng)濟油耗參考值。與之對應的上、下限轉速，就是前面所述的轉速窗口設定依據(jù)值。如果某一實際工況的排氣溫度電壓值，正好落在某一相應的窗口電壓范圍之內，窗口的兩個比較器輸出高電平，加到對應的兩輸入與門的輸入端，該與門輸出高電平，三極管飽和導通，發(fā)光二極管(LD)點燃。反之，與門輸出低電平，三極管截止，發(fā)光二極管(LD)熄滅。
顯示內燃機轉速的指針是發(fā)光二極管(LD1～LD7)，它隨內燃機的實際轉速的提高、下降，分別依次點燃LD1～LD7，熄滅LD7～LD1。顯示內燃機負荷K4sK小的指針是七個發(fā)光二極管(LD8～LD14)，它隨內燃機的實際負荷(馬力)增、減，分別依次點燃LD8～LD14，熄滅LD14～LD8。LD7和LD14分別是內燃機超額定轉速和超額定負荷(馬力)的指示燈。LD1～LD7和LD8～LD14一一對應排列在內燃機經(jīng)濟運行節(jié)油器的面扳上。轉數(shù)和負荷兩指針點燃的LD的相互位置，顯示內燃機燃油消耗的經(jīng)濟性。當兩指針各自的任何一個點燃的LD相互對齊時，則表明內燃機實際工作在該工況下的經(jīng)濟燃油消耗區(qū)，但是，該經(jīng)濟區(qū)不一定是內燃機的燃油消耗最低區(qū)。燃油消耗的經(jīng)濟性，隨兩指針對應點燃的LD的位置的不同而又有所不同。在圖2中，從LD1～LD5燃油消耗經(jīng)濟性逐漸變好，當LD4～LD5和LD11～LD12一一對應點燃時，相當1500～1700轉/分，其經(jīng)濟性最好，隨后，又逐漸變差。
基準電壓由精密電壓基準源(04)的輸出端2輸出，送到運算放大器(05)的3腳、比較器(06)的15腳、比較器(08)的6腳、轉速窗口(4)諸比較器的正、負輸入端;送到斬波運放器(03)的4腳負荷窗口(5)諸比較器的正、負輸入端。
供電電源是內燃機所附帶的蓄電池(E)，電壓12V。該電源的正極接三端穩(wěn)壓正電源(01)的輸入端(1)和顯示電路的諸LD1～LD14的正端。三端穩(wěn)壓正電源(01)輸出電壓+5V，由輸出端(2)提供給斬波運放器(03)、運算放大器(05)、精密電壓基準源(04)、諸比較器06～33、門電路(6)電源變換器(02)。電源變換器(02)把+5V變換為_5V，由其輸出端(5)提供給斬波運放器(03)運算放大器(05)、諸比較器06～33、門電路(6)。
上海-50拖拉機配裝本發(fā)明，經(jīng)耕、耙、收獲等田間作業(yè)和公路運輸試驗，測定的數(shù)據(jù)表明，較未裝指示器憑經(jīng)驗操作的拖拉機節(jié)油5%以上，使用亦很方便。
權利要求
1.一種可使內燃機處于經(jīng)濟運行節(jié)油狀態(tài)的指示器，其特征在于a.該指示器依據(jù)內燃機負荷特性及萬有特性準確設定經(jīng)濟油耗參考區(qū)；b.以內燃機排氣溫度和轉速作為運轉工況參數(shù)；c.利用二列視覺顯示器件的幾何位置構成指示信號。
2.根據(jù)權利要求
1所述的儀器，其特征在于，把內燃機實際上常用的轉速范圍，按低到高分成若干轉速段，將每段的上、下限轉速以電壓的形式，用電阻分取精密電壓源提供的電壓，一一設定;其次，用每個轉速段的轉速平均值，從負荷特性曲線圖中找出與低比油耗區(qū)相應的上、下限排氣溫度，亦以電壓的形式一一設定。
3.根據(jù)權利要求
1所述的儀器，其特征在于，轉速是以內燃機附帶的硅整流發(fā)電機輸出的交流電為信號源，該交流電經(jīng)由比較器構成的整形電路轉換成寬、幅度均一定，且個數(shù)與內燃機轉速成正比的矩形脈沖，然后，再經(jīng)整流、濾波、分壓電路轉換成表示轉速的摸擬電量，并由運算放大器放大，送轉速窗口;排氣溫度信號用熱電耦從排氣總管中取出，作為表示內燃機負荷大小的信號，經(jīng)斬波運放器放大，送負荷窗口。
4.根據(jù)權利要求
1、2或3所述的儀器，其特征在于儀器采用若干個比較器組成若干個轉速、負荷窗口，諸窗口的正、負輸入端接上設定的經(jīng)濟油耗參考電壓，并與運算放大器(運算放大實際運轉工況參數(shù))的輸出端連接。
5.根據(jù)權利要求
4所述的儀器，其特征在于門控顯示方式是采用二列視覺顯示器件(如發(fā)光二極管、液晶、白熾燈泡)，分別受控于各個窗口的與門。一列顯示內燃機轉速的高低，另一列顯示內燃機負荷的大小。二列顯示器件一一對應排列，內燃機實際工況下的負荷大小，轉速高低，燃油經(jīng)濟性狀況均由所點燃的顯示器件的幾何位置及其相互幾何位置表示。
專利摘要
本指示器適用于以內燃機為動力的各種機器， 為操縱者提供經(jīng)濟運行指示。它以內燃機的負荷特 性及萬有特性為依據(jù)，精確設定各種轉速下的燃油 消耗經(jīng)濟區(qū)；再取實際工況下的轉速和排氣溫度與 設定區(qū)進行比較，然后，用兩列視覺信號向駕駛員 提供全面的燃油消耗情況指示。上海50拖拉機配裝 本指示器，經(jīng)耕、耙、收獲等田間作業(yè)和公路運輸 試驗，測定的數(shù)據(jù)表明，較未裝指示器、憑經(jīng)驗操 作的拖拉機節(jié)油5％以上，使用亦很方便。
文檔編號G01M15/00GK86100159SQ86100159
公開日1987年8月26日 申請日期1986年1月14日
發(fā)明者謝作良 申請人:農(nóng)牧漁業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan