Автомобильный рефрактометр

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности оптическим методам измерения параметров жидкостей. Изобретение направлено на повышение экономичности и экологии выхлопа двигателей внутреннего сгорания. Указанный технический результат достигается тем, что. автомобильный РЕФРАКТОМЕТР состоящий из лазерного диода, полупрозрачной пластины, системы поворотных призм и зеркал, кюветы с исследуемой жидкостью (топливом), фотоприемным устройством, модулем задержки опорного луча, электронным таймером и управляющим контроллером. Для проведения измерений жидкость помещают в кювету заданной формы через которую проходит лазерный луч. Электронный таймер запускается лазерным импульсом, отраженным от полупрозрачной пластины и останавливается импульсом, прошедшим кювету с жидкостью. Измеренное время задержки пересчитывается контроллером в показатель преломления жидкости (топлива), а затем в октановое (цетановое) число топлива.

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности оптическим методам контроля параметров жидкостей.

В настоящее время конструкция автомобильного двигателя доведена до совершенства и дальнейшее его совершенствование (экономичность, экология выхлопа) связывают с использованием бортовых интеллектуальных систем управления зажиганием и впрыском топлива, созданием систем топливной аппаратуры с микропроцессорным управлением, использованием прецизионных электрогидравлических форсунок и.д. Однако, одной из серьезных проблем широкого применения подобного рода систем на автотранспорте является нестабильное качество моторного топлива отпускаемого на АЗС и определяемое технологией производства конкретного НПЗ или умыслом конечного продавца.

В этой связи, весьма актуальным становится применение на борту транспортных средств различного рода систем диагностики топлива работающих в режиме реального времени и интегрированных в общую систему управления двигателем. Рефрактометр - прибор, измеряющий оптический показатель преломления (n) веществ. Автомобильный лазерный рефрактометр - бортовой малогабаритный прибор, устанавливаемый на входе топливной системы двигателя и служащий для измерения текущего значения показателя преломления (n) топлива поступающего в двигатель. Оптический показатель топлива n коррелирует с его октановым (или цетановым) числом, что позволяет в режиме реального времени управлять параметрами системы зажигания (впрыска) двигателя, что в конечном счете определит его экономичность и экологию выхлопа.

Известен рефрактометр по полезной модели РФ 2113710 от 26.12.1997

«АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ СРЕД».

Устройство включает в себя следующие элементы: осветитель, две призмы выполненные из оптически прозрачного материала и расположенных с образованием между ними камеры для исследуемой жидкости, два светоприемника, оптически прозрачная кювета расположенной между осветителем и светоприемником, при этом второй светоприемник расположен на выходе сигнала из призмы, а устройство для обработки сигналов с двух светоприемников оснащено индикатором.

Недостатком заявленного устройства является необходимость контакта исследуемой жидкости с измерительными элементами схемы, сложность юстировки, размытость измеряемой границы для мутных сред.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство по патенту РФ 2245568 от 18.11.2002 «АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕФРАКТОМЕТР». Устройство включает в себя следующие основные элементы: источник света, формирующую линзу и измерительную призму. В рефрактометр введен узел, состоящий из концентрирующей линзы и рассеивающего матового стекла и преобразующий отраженный модулированный световой поток, при этом концентрирующая линза предназначена для сбора отраженного модулированного светового потока на рассеивающее матовое стекло. В рефрактометре предусмотрен фотодиод воспринимающий яркость свечения матового стекла.

Недостатком заявленного устройства измерения является необходимость физического контакта между призмой и исследуемым веществом, а также размытость регистрируемой световой границы на матовом стекле.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств измерений оптических показателей преломления жидких сред (рефрактометр).

Техническим результатом изобретения является реализация возможности измерений оптического показателя преломления жидких сред (топлива) выполненных бесконтактно, дистанционно и без ограничений на измеряемую величину n.

Технический результат достигается тем, что устройство содержит: лазерный диод, 1 полупрозрачную пластину 3, системы поворотных призм и зеркал 2, кювету с исследуемой жидкостью (топливом) 8, фотоприемное устройство 4, модуль задержки опорного луча 10, электронный таймер 6, управляющий контроллер 5, многопроходную кювету, времяпроходную кювету и кювету капиллярного типа.

Устройство работает следующим образом: импульсы света лазерного диода 1 в виде параллельного пучка света, через систему поворотных призм 2, направляется в кювету 8 с топливом (бензин, дизельное топливо). Часть излучения, отражаясь от светоделительной 3 пластины прибора, попадает на фотоприемник 4 и запускает таймер 6. Основной луч, дважды пройдя через измерительную кювету 8, также попадает на фотоприемник и останавливает таймер 6. Контроллер прибора 5 вычисляет временную задержку между посланным и принятым импульсами света. Задержка сигнала зависит от вида топлива. Фиксируя размеры кюветы, на основе простых математических соотношений, рассчитывается оптический показатель преломления n топлива. На основе корреляционных соотношений между октановьм (цетановым) числом топлива и его показателем преломления n, контроллер 5 вырабатывает управляющие сигналы для коррекции параметров системы питания двигателя.

С целью увеличения чувствительности и компактности прибора может быть использована многопроходная кювета, состоящая из двух параллельных зеркал реализующих многократное отражение луча между ними(Фиг 2).

С целью увеличения чувствительности и компактности прибора может быть использована времяпроходая кювета представляющая собой два соосных плоскопараллельных зеркала реализующих режим многократного прохождения лучом света осевого расстояния (Фиг 3)

С целью проведения измерений в труднодоступных местах используется кювета капиллярного типа (Фиг 4), капиллярный канал которой выполнен из гибкого материала и имеет внутренние зеркальное покрытие. Доставка жидкости внутрь капилляра достигается методом всасывания, с использованием обычного шприца.

Устройство обладает следующими преимуществами:

- бесконтактным способом измерения параметров жидкой среды

- дистанционным способом измерения параметров жидкой среды

- отсутствием ограничений на измерение величины показателя преломления n

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется рисунками

На фиг.1 Рефрактометр с двухпроходной кюветой

На фиг.2 Рефрактометр с многопроходной кюветой

На фиг.3 Рефрактометр с времяпроходной кюветой

На фиг.4 Рефрактометр с кюветой капиллярного типа

Автомобильный рефрактометр, состоящий из лазерного диода, полупрозрачной пластины, системы поворотных призм и зеркал, кюветы с исследуемой жидкостью (топливом), фотоприемного устройства, модуля задержки опорного луча, электронного таймера и управляющего контроллера, где в качестве кюветы может быть использована многопроходная кювета, состоящая из двух параллельных зеркал, или времяпроходная кювета, состоящая из двух соосных плоскопараллельных зеркал.