Система автоматического регулирования дымности отработавших газов дизельного двигателя транспортного средства

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что насадки снабжены нагревателями.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МСХЭНИЗМ ВЫПОЛНЕН В виде МЭГНИТОЖИДКОСТНОТО КЛЗПЭНЭ.5.Система по п.1 отличающаяся тем, что в КЗбИНС транспортного средства ДОПОЛНИТЕЛЬНО установлен индикатор дымности отработавших ГЭЗОВ.2. Агтиг Мвспке, Оегпаго РгЦКЕе. Е 1 ектгол 15 сле Вйезыгегешпя ЕВЕ Гит Ышагапгаеияе // АТЕ Ацшаоынесыпазсне 2 е 1 т 5 с 11 г 1 й, 1985 (1983), Ы 9, с.5 З 9-548.Изобретение относится к автоматическому регулированию двигателей транспортных средств, в частности к регулированию дымности дизельных двигателей автомобилей для повышения их топливной и экологической эффективности.Известна система регулирования, связанная через блок управления с исполнительным механизмом регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя. Эта система позволяет регулировать двигатель по заранее заданной программе и улучшать его воздухоснабжение на переходных режимах, т.е. обеспечивать установление заранее заданных для данного типа двигателей параметров или выбранных зависимостей между параметрами двигателя 1 .Однако известная система не обеспечивает установление и поддержание таких значений регулируемых параметров, которые на каждом эксплуатационном режиме двигателя при фактических условиях его работы соответствуют наименьшему расходу топлива.Известна система регулирования, связанная через блок управления и микропроцессорное устройство с исполнительным механизмом регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя 2.Недостатком этой системы является то, что ее работа основана на изменении внешних параметров работы двигателя - нагрузки и частоты вращения и не учитывает динамику внутренних параметров работы двигателя, в частности, отработавших газов.Известна также система автоматического регулирования, содержащая фотоэлектрический дымомер, связанный через блок управления и микропроцессорное устройство с исполнительным механизмом регулирования подачи топЛИВВ В цилиндры ДВИГЗТВЛЯ, при ЭТОМ фотоэлектрический дымомер состоит из излучателя и детектора, оптические элементы ко торых размещены в насадках, закрепленных на выхлопной трубе транспортного средства с внешней ее стороны диаметрально противоположно друг другу на оси, являющейся оптической осью фотоэлектрического дымомера. Эта система позволяет не только снизить дымность отработавших газов, но и уменьшитьсреднеэксплуатационный расход топлива примерно на 241. При этом уменьшается загрязнение окружающей среды З.Недостатком такой системы является отсутствие фотозлектрических дымомеров, способных работать постоянно в мобильных условиях в процессе эксплуатации дизельных автомобилей, по диагностированию и контролю дизельной топливной аппаратуры, хотя повышение дымности отработавших газов является первым признаком неисправности двигателя и перерасхода топлива, сигнал о необходимости проведения контрольно-регулировочньхх работ. Правда, в эксплуатации кое-какие приборы есть, но в очень ограниченном количестве. Это отечественные портативные ИДА-Юб и стационарные СИДА-ЮТ, а также зарубежные типа Бош Картридж и другие. Но они очень дороги, имеют ряд недостатков конструкции,которые ограничивают их применение в условиях рядовой эксплуатации. Обычно они применяются в автохозяйства) (в стационарных условиях) или на постах ГАИ. Слабым звеном этого же технического решения является исполнительный механизм из-за его инерционности, вследствие наличия в его конструкции подвижных механических частей, что вызывает Несоответствие расходных характеристик топлива степени дымности отработавших газов дизельного двигателя.В основу изобретения положена задача создания системы, которая обеспечивает снижение дымности отработавших газов путем непрерывного согласования подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя транспортного средства с оптической плотностью его отрабо ТЗВШИХ ГНЗОБ, а ТЭКЖВ УСКОБЕНИВ ДИЗГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ДВИГЕТВЛЯ.Поставленная задача достигается тем, что в ИЗВССТНУЮ СИСТЕМУ ЗВТОМЗТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОвания дымности отработавших газов дизельного двигателя транспортного средства,содержащую фотоэлектрический дымомер,связанный через блок управления и микропроцессорное устройство с исполнительным механизмом регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя, при этом фотоэлектриЧССКИЙ ДЫМОМВР СОСТОИТ ИЗ ИЗЛУЧЗТСЛЯ И ДЕтектора, оптические элементы которых размещены в насадках, закрепленных на выхлопной трубе транспортного средства с внешней ее стороны диаметрально противоположно друг другу на оси, являющейся оптической осью фОТОЭЛВКТРИЧЕСКОГО ДЬХМОМЕРН, СОГЛНСНО ИЗОбретению, вводятся диффузорная вставка, устанавливаемая В ВПЫХЛОПНОЙ Трубб, И ЗНЩИТНЫЕ эжекционньте элементы, закрепленные на торцах насадок со стороны выхлопной трубы так,что их оси нормальны оптической оси и ориентированы по ходу движения транспортного средства, причем в стенках выхлопной трубы и диффузорной вставки выполнено по два отверстия, центра которых лежат на оптической оси, а блок управления размещен на приборной панели внутри кабины транспортного средства. При этом защитные эжекционные Элементы выполнены с регулируемыми проходными сет-гениями, а насадки снабжены наГрВаТЛЯМИ. КРОМС ТОГО, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ механизм выполнен в виде магнитожидкостного клапана и в кабине транспортного средствадополнительно установлен индикатор дымности отработавших газов.Преимущество системы заключается в том,что благодаря непрерывному согласованию подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя с оптической плотностью его отработавших газов, повышается топливная и экологическая эффективность транспортного средства. Так, например, среднеэксплуатационный расход топлива снижается примерно на 34, а загазованность окружающей среды на 942, При этом, за счет непрерывной диагностики состояния двигателя транспортного средства повышается его моторесурс в результате своевременного проведения ремонтно-регулировочных работ.Сущность изобретения поясняется чертежами.На фиг.1 представлена структурная схема системы автоматического регулирования дымности отработавших газов дизельного двигателя транспортного средства на фиг.24 ш общий вид варианта крепления насадок И защитныхэжекционных элементов фотоэлектрического дымомера этой же системы на автомобиле, вид сбоку, сверху и сзади на фиг.5 - конструкция Насадки фотоэлектрического дымомера в сборе С ЗЭЩИТНЫМ ЭЖСКЦИОННЫМ ЭЛСМНТОМ, ПРО дельный разрез на фиг. 6 - конструкция исполнительного механизма, продольный разрез.Для наглядности направление движения отработавшего газа и защитного потока атмосферного воздуха изображено тонкими СТРСЛКЗМИ, а НЗПРЕВЛВНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЗБТОМОбиля - широкой стрелкой.Система содержит блок управления 1 фотоэлектрического дымомера соединенный с усилителем 2 и с насадками 3 и 4 дымомера,закрепленными с внешней стороны выхлопной трубы 5 двигателя автомобиля 6 противоположно друг другу на оси, являющейся оптической осью дымомера. На каждом торце насадок 3 и 4, обращенном к выхлопной трубе 5, закреплены идентичные защитные эжекционные элементы 7 и 8. Усилитель 2 подсоединен к микропроцессорному устройству 9, связанному с органом управления 10 исполнительного механизма 11 регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя 6, установленными на трубопроводе подачи топлива 12, соединяющем топливную систему автомобиля с двигателем 6.Защитные эжекционньте элементы 7 и 8 закреплены на кронштейне 13 сзади кабины автомобиля 14 над ее крышей 15 таким образом,что оптическая ось насадок 3 и 4 проходит по центру радиальных отверстий 16 в выхлопной трубе 5, причем оси элементов 7 и 8 нормальны оптической оси насадок 3 и 4 и сориентированы ПО ХОДУ ДВИЖЕНИЯ ЗВТОМОБИЛЯ. Диффузорная вставка 17, имеющая в узкой части радиальные отверстия 18, установлена внутри выхлопной трубы 5 при помощи оголовка 19 так, что отверстия 18 точно совпадают с отверстиями 16 этой же трубы 5.Внутри насадки З установлен излучатель 20 оптического излучения дымомера с оптическими элементами 21, а внутри насадки 4 - детектор 22 оптического Излучения дымомера с оптическими элементами 23.Корпуса идентичных защитных эжекционных элементов 7 и 8 образованы двумя прямоугольными стенками 24 и 25,параллельными друг другу, гшеюьцими центПЗЛЬНЫВ отверстия, одна из них 24 перфорирована (отверстия 26) и имеет резьбовое соединение для сочленения с насадками 3 или 4 крышками 27 и 28, также параллельными друг другу, причем крышки 28 использованы для крепления элементов 7 и 8 к кронштейну 13. Внутри корпусов элементов 7 и 8 установлены упругие пластины 29 и 30,образующие диффузор, при этом пластина 29закреплена жестко к торцам перфорированной стенки 24, а пластина 30 - недвижно к торцам стенки 25. Кроме того, в пластинах 29 и 30 выполнены центральные отверстия, центры которых совпадают с оптической осью насадок 3 и 4. Между пластиной 30 и стенкой 25 установлено эластичное полое тороидальное кольцо 31, к которому по шлангу 32 поступает сжатый газ, величину давления которого регулируют вентилем 33.Исполнительный механизм 11 выполнен в виде магнитожидкостното клапана, состоящего из полого цилиндрического корпуса 34, к торцам которого закреплен трубопровод подачи топлива 12. Подвижный элемент клапана 11 состоит из эластичной оболочки 35, внутри которой по центру установлен на гибких растяжках 36 электромагнит 37, питание к которому поступает по Проводникам 38. Оболочка 35 заполнена магнитной жидкостью 39. С противоположных Наружных сторон оболочки 35 жестко прикреплены крепежный и направляющий элементы изолирующая втулка 40 И цилиндрический стержень 41. Посредством втулки 40 оболочка 35 неподвижно прикреплена к корпусу 34, при этом втулка 40 также использована для прохождения проводников 38. Под направляющий стержень 41 внутри корпуса 34 просверлено отверстие 42. Электромагнит 37 питается от аккумуляторной батареи системы электрооборудования дизельного двигателя б.От этой же аккумуляторной батареи также питаются нагреватели насадок 3 и 4, установленные снаружи их корпусов и действующие в зимний период, для предотвращения запотевания оптических элементов 21 и 23, когда температура атмосферного воздуха становится отрицательной (на фиг.1-6 нагреватели не указаны).Для удобства регулирования рабочими параметрами дизельного двигателя 6 блок управления 1 фотоэлектрического дымомера,усилитель 2, микропроцессорное устройство 9 и орган управления 10 исполнительного механизма 11 регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя 6 установлены на приборной панели (см.фиг.1 на участок, обведенный штриховым контуром) внутри кабины автомобиля 14. На этой же панели дополнительно установлен индикатор дымности отработавших газов 43 для ускорения диагностики состояния двигателя 6.Система работает следующим образом.При пуске двигателя 6 (на холостом ходу) отработавшие газы по выхлопной трубе 5 выбрасываются в атмосферу. В потоке газов, проходящих через диффузорную вставку 17,создается разрежение, благодаря которому через отверстия 18 и 16 чистый атмосферныйвоздух поступает в трубу 5. Созданный поток воздуха предотвращает попадание отработав ших газов в насадки 3 и 4, в которых расположены излучатель 20 и детектор 22 оптического излучения дьтмомера, а также загрязнение оптических элементов 21 и 23.При движении автомобиля, кроме этого защитного механизма, начинает работать дополнительный защитный механизм. набегающий поток атмосферного воздуха поступает в защитные эжекционные элементы 7 и 8, сориентированные по ходу движения автомобиля,создает разрежение в наиболее узкой части плоского диффузора, образованного упругими пластинами 29 и 30, и засасывает защитный поток атмосферного воздуха (через отверстия 26 перфорированной стенки 24 и центральные отверстия стенки 25 и пластин 29, 30) в зону разрежения диффузора. Для повышения Эффективности защиты оптических поверхностей элементов 21 и 23, проходное сечение каждою защитного эжекционного элемента 7 и 8 выполнено регулируемым в зависимости от скорости набегающего потока. Когда скорость автомобиля увеличивается, происходит уменьшение проходного сечения диффузора элемента 7 или 8, при уменьшении же скорости автомобиля происходит все наоборот. Увеличивая или уменьшая давление сжатого газа в тороидальных кольцах 31, меняем положение пластины 30 относительно неподвижной пластины 29 и тем самым изменяем площадь проходного сечения диффузоров, обеспечивая постоянство их коэффициента эжекции при различных скоростях автомобиля. При эксплуатации автомобиля в зимний период посредством нагревателей, установленных снаружи корпусов насадок 3 и 4, меняя мощность подогрева в зависимости от температуры набегающего потока воздуха, предотвращаем запотевание оптических элементов 21 и 23,что способствует точности и стабильности измерений.Поток света от излучателя 20 дымомера проходит через отработавшие газы, находящиеся в выхлопной трубе 5, н попадает на детектор 22. Детектор 22 воспринимает непоглощенную часть света. В зависимости от плотности (дымности) отработавших газов изменяется поглощение потока света, а детектор 22 реагирует на эти изменения и подает сигнал на блок управления 1 фотоэлектрического дымомера пропорционально величины плотности отработавшего газа, и через усилитель 2 передает его на вход микропроцессорного устройства 9. Одновременно с этим сигналом на вход микропроцессорного устройства 9 поступает сиг нал, пропорциональный расходу топлива, от органа управления 10 исполнительного меха 10низма 11 регулирования подачи топлива в цилиндры двигателя б. Микропроцессорное устройство 9 по заданному алгоритму осуществляет обработку поступивших сигналов, а затем выдает результирующий сигнал на исполнительный механизм 11, управляющий подачей топлива в Цилиндры дизельного двигателя б.Результирующий сигнал в виде электрического тока подается по Проводникам 38 на обмотку электромагнита 37 магнитожидкостного клапана, выполняющего функцию исполнительного механизма 11. Магнитная жидкость 39, заполняющая эластичную ободочку 35, с помощью внешнего магнитного ПОЛЯ ЭЛСКТРОМЗГНИТЗНС ТОЛЬКО ЛЕГКО ПОзиционируется, но и легко перемещается или изменяет форму 4, Это и дает возможность ИСПОЛЬЗОВЗТЬ ее В ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ механизмах. Основное преимущество таких механизМОВ - ОТСУТСТБИС ПОДВИЖНЫХ МСХЭНИЧССКИХ деталей и, как следствие, повышенная надежность. При этом происходит изменение площади поперечного сечения оболочки 35 и изменение проходного сечения между оболочкой 35 и стенками корпуса 34 (жесткость клапана обеспечивается подвижной плунжерной парой цилиндрическим стержнем 41, перемещаемым в отверстии 42 этого же корпуса 34) для свободного и управляемого прохождения топлива по трубопроводу 12, соединяющим топливную систему автомобиля с дизельным двигателем 6. Простота и надежность преобразования электрического сигнала в механическое перемещение оболочки 35 при отсутствии движущихся механических частей делают магнитожидкостный капан 11 конкурентноспособным и дает возможность использовать его в качестве безинерционного клапана в гидравлической системе автомобиля с целью СНИЖЕНИЯ ДЬТМНОСТИ ОТРНБОТЗВШИХ газов ПУТМ обеспечения непрерывности согласования подачи топлива в цилиндры двигателя 6 с оптической плотностью его отработавших газов.В случае наносов или нарушения регулироВОК ДБИГЗТСЛЯ 6, СЛЕДСТВИЕМ КОТОрЫХ ЯВЛЯЕТСЯ нарушение согласования подачи топлива в цилиндры ДВИГНТСПЯ С ОПТИЧСКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ СГО отработавших газов, выходящее за рамки пределов регулирования микропроцессорного УСТРОЙСТВЭ, ЧТО МОЖЕТ привести К ПРЕВЫШЕНИЮ нормативных параметров дымности транспортного средства, индикатор дымности отработавших газов 43 выдает звуковой или световой сигнал о необходимости проведения ремонтнорегулировочных работ на этом транспортном средстве. Это позволяет ускорить диагностику состояния двигателя 6 непрерывно в процессе эксплуатации автомобиля.