專利名稱:內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)油指示器的制作方法
本發(fā)明屬機(jī)器運(yùn)行指示裝置，用于以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的各種機(jī)器，為駕駛員提供內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指示。
國(guó)外研制了多種內(nèi)燃機(jī)燃油消耗經(jīng)濟(jì)性警告器、指示器，工作原理及其結(jié)構(gòu)各異。如美國(guó)專利4，413，249所介紹的燃油效率警告器，其工作原理是，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、油門位置超過某個(gè)設(shè)定的極限值，運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)不在所規(guī)定的經(jīng)濟(jì)區(qū)域時(shí)，便向駕駛員發(fā)出視聽信號(hào)，該警告器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但經(jīng)濟(jì)區(qū)設(shè)置得較寬，因此節(jié)油效果較差;又如德國(guó)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的指針，面板上繪有低油耗標(biāo)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(diǎn)位于標(biāo)志區(qū)內(nèi)，以達(dá)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行之目的。因此駕駛員必須始終注視負(fù)荷指示器和轉(zhuǎn)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(qiáng)，使用方便，而又不會(huì)分散車輛駕駛員的注意力，按它所提供的指示信號(hào)操作，可以收到較好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)油效果。其特征是，經(jīng)濟(jì)油耗參考區(qū)設(shè)置準(zhǔn)確;運(yùn)行工況參數(shù)采用排氣溫度和轉(zhuǎn)速，簡(jiǎn)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(shí)的幾何位置組成指示。
本發(fā)明能及時(shí)地向駕駛員提供下列指示①內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速;②內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際負(fù)荷;③內(nèi)燃機(jī)各工況的經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)及最低油耗工況區(qū);(4)內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況與各工況經(jīng)濟(jì)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(jié)合當(dāng)時(shí)的作業(yè)和生產(chǎn)率等項(xiàng)的具體要求，權(quán)衡得失，合理選配拖帶負(fù)載，變換車輛擋位，改變油門位置，使內(nèi)燃機(jī)工作在最低或較低的燃油消耗區(qū)，達(dá)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)油之目的。
本發(fā)明的方案，見框圖1。
本內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)油指示器的電路，包括1.內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速電量信號(hào)的發(fā)生、整形和整流濾波電路(1);
2.內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速摸擬電量信號(hào)，運(yùn)算放大電路(2);
3.內(nèi)燃機(jī)排氣溫度(負(fù)荷)摸擬電量信號(hào)的發(fā)生、運(yùn)算放大電路(3);
4.內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，排氣溫度模擬電量信號(hào)，窗口判斷電路(4，5);
5.內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣溫度電信號(hào)輸出與門控制及顯示電路(6，7);
6.基準(zhǔn)電壓電路(8);
7.電源電路(9);
下面以用于上海495A柴油機(jī)的工作原理線路(圖2)為例，詳細(xì)說明如下內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)取自它所附帶的硅整流發(fā)電機(jī)，該信號(hào)(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(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)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(gè)數(shù)與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的正負(fù)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(zhuǎn)速摸擬電量信號(hào)加到運(yùn)算放大器(05)正輸入端。其負(fù)輸入端則加上參考電壓(V1)。V1取自精密電壓基準(zhǔn)源。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速摸擬電量經(jīng)運(yùn)算放大器(05)放大后由R18輸出，加到轉(zhuǎn)速窗口(4)各比較器的正負(fù)輸入端。每?jī)蓚€(gè)比較器構(gòu)成一個(gè)窗口。窗口的大小由R20～R26中的每個(gè)電阻上所分得的電壓值而定，把它當(dāng)作內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速參考值該電壓是精密電壓基準(zhǔn)源(04)經(jīng)由R19供給的。運(yùn)算放大器(05)輸出的轉(zhuǎn)速電量經(jīng)窗口電路(4)判斷，如果該轉(zhuǎn)速電壓值正好落在某一窗口電壓值的范圍內(nèi)，則該窗口的兩個(gè)比較器輸出高電平，加到對(duì)應(yīng)的兩輸入與門的輸入端。該與門輸出高電平，三極管飽和導(dǎo)通，發(fā)光二極管(LD)點(diǎn)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(nèi)燃機(jī)的排氣溫度信號(hào)(S2)是利用熱電偶從排氣總管中取出，當(dāng)作負(fù)荷信號(hào)，其電壓信號(hào)經(jīng)R34加到斬波運(yùn)放器(03)的正輸入端，負(fù)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(zhǔn)源。斬波運(yùn)放器輸出排溫電信號(hào)，經(jīng)R40分別加到負(fù)荷窗口(5)各比較器的正負(fù)輸入端。兩個(gè)比較器構(gòu)成一個(gè)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(diǎn)所分得電壓值而定，其值是以內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性及萬(wàn)有特性為依據(jù)的，即把內(nèi)燃機(jī)實(shí)際運(yùn)用的轉(zhuǎn)速范圍按低到高分成若干段，用每個(gè)轉(zhuǎn)速段的平均值，從負(fù)荷特性及萬(wàn)有特性曲線圖中找出低比油耗區(qū)的上、下限相應(yīng)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(shè)定，當(dāng)作經(jīng)濟(jì)油耗參考值。與之對(duì)應(yīng)的上、下限轉(zhuǎn)速，就是前面所述的轉(zhuǎn)速窗口設(shè)定依據(jù)值。如果某一實(shí)際工況的排氣溫度電壓值，正好落在某一相應(yīng)的窗口電壓范圍之內(nèi)，窗口的兩個(gè)比較器輸出高電平，加到對(duì)應(yīng)的兩輸入與門的輸入端，該與門輸出高電平，三極管飽和導(dǎo)通，發(fā)光二極管(LD)點(diǎn)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(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的指針是發(fā)光二極管(LD1～LD7)，它隨內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速的提高、下降，分別依次點(diǎn)燃LD1～LD7，熄滅LD7～LD1。顯示內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷K4sK小的指針是七個(gè)發(fā)光二極管(LD8～LD14)，它隨內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際負(fù)荷(馬力)增、減，分別依次點(diǎn)燃LD8～LD14，熄滅LD14～LD8。LD7和LD14分別是內(nèi)燃機(jī)超額定轉(zhuǎn)速和超額定負(fù)荷(馬力)的指示燈。LD1～LD7和LD8～LD14一一對(duì)應(yīng)排列在內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)油器的面扳上。轉(zhuǎn)數(shù)和負(fù)荷兩指針點(diǎn)燃的LD的相互位置，顯示內(nèi)燃機(jī)燃油消耗的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)兩指針各自的任何一個(gè)點(diǎn)燃的LD相互對(duì)齊時(shí)，則表明內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作在該工況下的經(jīng)濟(jì)燃油消耗區(qū)，但是，該經(jīng)濟(jì)區(qū)不一定是內(nèi)燃機(jī)的燃油消耗最低區(qū)。燃油消耗的經(jīng)濟(jì)性，隨兩指針對(duì)應(yīng)點(diǎn)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(jì)性逐漸變好，當(dāng)LD4～LD5和LD11～LD12一一對(duì)應(yīng)點(diǎn)燃時(shí)，相當(dāng)1500～1700轉(zhuǎn)/分，其經(jīng)濟(jì)性最好，隨后，又逐漸變差。
基準(zhǔn)電壓由精密電壓基準(zhǔn)源(04)的輸出端2輸出，送到運(yùn)算放大器(05)的3腳、比較器(06)的15腳、比較器(08)的6腳、轉(zhuǎn)速窗口(4)諸比較器的正、負(fù)輸入端;送到斬波運(yùn)放器(03)的4腳負(fù)荷窗口(5)諸比較器的正、負(fù)輸入端。
供電電源是內(nèi)燃機(jī)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(yùn)放器(03)、運(yùn)算放大器(05)、精密電壓基準(zhǔn)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(yùn)放器(03)運(yùn)算放大器(05)、諸比較器06～33、門電路(6)。
上海-50拖拉機(jī)配裝本發(fā)明，經(jīng)耕、耙、收獲等田間作業(yè)和公路運(yùn)輸試驗(yàn)，測(cè)定的數(shù)據(jù)表明，較未裝指示器憑經(jīng)驗(yàn)操作的拖拉機(jī)節(jié)油5%以上，使用亦很方便。
權(quán)利要求
1.一種可使內(nèi)燃機(jī)處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(nèi)燃機(jī)負(fù)荷特性及萬(wàn)有特性準(zhǔn)確設(shè)定經(jīng)濟(jì)油耗參考區(qū)；b.以內(nèi)燃機(jī)排氣溫度和轉(zhuǎn)速作為運(yùn)轉(zhuǎn)工況參數(shù)；c.利用二列視覺顯示器件的幾何位置構(gòu)成指示信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的儀器，其特征在于，把內(nèi)燃機(jī)實(shí)際上常用的轉(zhuǎn)速范圍，按低到高分成若干轉(zhuǎn)速段，將每段的上、下限轉(zhuǎn)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(shè)定;其次，用每個(gè)轉(zhuǎn)速段的轉(zhuǎn)速平均值，從負(fù)荷特性曲線圖中找出與低比油耗區(qū)相應(yīng)的上、下限排氣溫度，亦以電壓的形式一一設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的儀器，其特征在于，轉(zhuǎn)速是以內(nèi)燃機(jī)附帶的硅整流發(fā)電機(jī)輸出的交流電為信號(hào)源，該交流電經(jīng)由比較器構(gòu)成的整形電路轉(zhuǎn)換成寬、幅度均一定，且個(gè)數(shù)與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的矩形脈沖，然后，再經(jīng)整流、濾波、分壓電路轉(zhuǎn)換成表示轉(zhuǎn)速的摸擬電量，并由運(yùn)算放大器放大，送轉(zhuǎn)速窗口;排氣溫度信號(hào)用熱電耦從排氣總管中取出，作為表示內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷大小的信號(hào)，經(jīng)斬波運(yùn)放器放大，送負(fù)荷窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3所述的儀器，其特征在于儀器采用若干個(gè)比較器組成若干個(gè)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷窗口，諸窗口的正、負(fù)輸入端接上設(shè)定的經(jīng)濟(jì)油耗參考電壓，并與運(yùn)算放大器(運(yùn)算放大實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況參數(shù))的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)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(gè)窗口的與門。一列顯示內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，另一列顯示內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的大小。二列顯示器件一一對(duì)應(yīng)排列，內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工況下的負(fù)荷大小，轉(zhuǎn)速高低，燃油經(jīng)濟(jì)性狀況均由所點(diǎn)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(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的各種機(jī)器， 為操縱者提供經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指示。它以內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷特 性及萬(wàn)有特性為依據(jù)，精確設(shè)定各種轉(zhuǎn)速下的燃油 消耗經(jīng)濟(jì)區(qū)；再取實(shí)際工況下的轉(zhuǎn)速和排氣溫度與 設(shè)定區(qū)進(jìn)行比較，然后，用兩列視覺信號(hào)向駕駛員 提供全面的燃油消耗情況指示。上海50拖拉機(jī)配裝 本指示器，經(jīng)耕、耙、收獲等田間作業(yè)和公路運(yùn)輸 試驗(yàn)，測(cè)定的數(shù)據(jù)表明，較未裝指示器、憑經(jīng)驗(yàn)操 作的拖拉機(jī)節(jié)油5％以上，使用亦很方便。
文檔編號(hào)G01M15/00GK86100159SQ86100159
公開日1987年8月26日 申請(qǐng)日期1986年1月14日
發(fā)明者謝作良 申請(qǐng)人:農(nóng)牧漁業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan