Устройство для измерения скорости нарастания давления в цилиндре поршневого двигателя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (taj3 000809 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 021081 (21) 3344610/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 280283. Бюллетень ¹8

Дата опубликования описания 28.02.83

Р М g> з

Ñ 01 I» 23/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 531. 787 (0SS. 8) (72) Автор . изобретения

A.Н.Пойда

У

Харьковский ордена Ленина пожитехнический институт им. В.H.Ëåíèíé (71) Заявитель

=. „„/ (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ

ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к контроль-. но-измерительной технике и предназначено для измерения скорости нарастания давления,.в .цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС ), скорости нарастания давления в топливном трубопроводе дизеля, скорости перемещения иглы форсунки.

Известны устройства прямого измерения скорости нарастания давления или жесткости работы двигателя, содержащие датчик давления, контактное устройство с неподвижными контактами и одним подвижным, соединенным с валом ДВС, двух диодных детекторов с емкостной памятью и стрелочный указатель. Для повышения точности измерителя входы детекторов подключены к датчику давления через контактное устройство, а выходы — к стрелочному прибору по схеме вычитания (1).

Недостатками измерителей являются ограниченные функциональные возможности (только для приближенной оценки скорости нарастания давления), так как измеритель выдает информацию о среднем значении скорости нарастания давления между моментами замыкания контактов на один и другой дегектор. Измеритель не пригоден для измерения мгновенной скорости нарастания давления; низкая тонность измерения, обусловленная принципом действия измерителя, т.е. осреднением скорости нарастания за некоторый период времени, наличием диодных детекторов с принципиально нелинейны.ми характеристиками и включением стрелочного прибора к выходам детекторов; ограниченный срок службы, определяемый,контактным устройством.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения скорости нарастания давления в цилиндре поршневого двигателя, содержащее датчик давления в цилиндре двигателя, подсоединенный через усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющйй вход которого "оединен с выходом. отметчика углового положения коленчатого вала двигателя, выполненного в виде датчика угловых отметок (2 1.

Известное устройство не обеспе » чивает высокой точности измерения.

Цель измерения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения

1000809 скорости нарастания давления в цилиндре поршневого двигателя, содержащее датчик давления в цилиндре двигателя, подсоединенный через усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом датчика углового положения коленчатого вала, выполненного в виде датчика угловых отметок, введен фильтр нижних частот, включенный между дифференцирующим блоком и аналого-цифровым преобразователем, модуль оперативной памяти с адресным устройством, формирователь импульсов, делитель частоты с произвольным коэффициентом деления, запоминающее устройство, счетчик импульсов, дешифратор, логический элемент, линия задержки, компаратор, датчик мертвой точки, RS -триггер и

Il-триггер и два клапана, при этом датчик угловых отметок через формирователь связан с первым входом делителя частоты, информационный вход которого подключен к выходным шинам матрицы перестраиваемого постоянного запоминающего устройства, адресные шины которого через дешифратор связаны с выходом счетчика импульсов, при этом установочный вход счетчика импульсов соединен с одним входом логического элемента и С-входомР— триггера и выходом первого клапана, к одному входу которого подключен отметчик мертвых точек, а к другому — через ключ присоединен выход компаратора, вход которого соединен с выходом усилителя, а к D -входу

D-триггера под <лючен выход RS -триг= гера, причем выход D -триггера подключен к одному входу второго клапана, второй вход которого связан с вы- 40 ходом делителя частоты, а выход сое динен со счетным входом счетчика импульсов, счетным входом адресного устройства и управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и вто- 45 рым входом логического элемента, выход которого через линию задержки подключен к синхронизирующему входу делителя частоты.

На фиг. 1 приведена схема индикатора скорости нарастания давления, на фиг.,2 — диаграмма, поясняющая его работу.

Индикатор содержит датчик 1 давле ния, соединенный .через усилитель 2, дифференцирующий блок 3, фильтр 4 нижних частот и аналого-цифровой преобразователь 5 с модулем оперативной памяти 6, снабженным адресным устройством 7, и отметчик 8 углового положения коленчатого вала, выполненный в виде датчика 9 угловых отметок, соединенного через формирователь 10 со счетным входом делителя

11 частоты с произвольным коэффициентом деления, к стробирующему входу 65 которого через линию 12 задержки подключен логический элемент 13, а к информационным входам подключены выходные шины матрицы перестраиваемого постоянного запоминающего устройства 14, к адресным шинам которой через дешифратор 15 подключен счетчик

16, при этом счетный вход счетчика

16 и один вход логического элемента

13 связаны с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 5, счетным входом адресного устройства 7 и с выходом клапана 17, один вход которого подключен к выходу делителя 11 частоты с .произвольным коэффициентом деления, а другой — к выходу

l3 -триггера 18. Кроме того, С-вход

Q -триггера 18 соединен с установочным входом счетчика 16, вторым входом логического элемента 13 и выходом клапана 19, к одному входу которого подключен датчик 20 мертвых точек, а к другому через ключ 21 компаратор 22, вход которого подключен к выходу усилителя 2, причем к

Э-входу D -триггера подключен ЯЗ -триггер 23, входы которого служат для внешнего управления.

Работа индикатора скорости нарастания давления заключается в следующем.

Сигнал датчика 1 давления через усилитель 2 поступает на вход дифференцирующего блока 3, на выходе.которого воспроизводится первая производная входного сигнала, пропорциональная скорости нарастания давления.

Далее электрический сигнал с выхода дифференцирующего блока 3 проходит через фильтр 4 нижних частот, в котором срезаются высокочастотные помехи, возникающие в результате дифференцирования, и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5, на управляющий вход которого поступают импульсы с выхода отметчика 8 углового положения коленчатого вала.

По приходу этих импульсов в аналогоцифровом преобразователе происходит преобразователь мгновенных значений электрических сигналов, поступающих на его вход с фильтра 4, в цифровой код, значения которого накапливаются в модуле оперативной памяти 6. Причем сигналы, поступающие с отметчиf ка 8 на управляющий вход аналогоцифрового преобразователя 5, одновременно поступают и на формирователь

7 адреса, в результате чего после каждого импульса изменяется адрес на единицу.

В связи с тем, что скорость нарастания давления на участке газообмена в начале сжатия и в конце расширения близка к нулю и записывать эти значения не имеет смысла, кроме того, на участках с малой крутизной регистрируемой функции шаг дискре1000809

Синхронизация работы всего устройства осуществляется с помощью Rs-триггера 23 и 9-триггера 18. Воздействие управляющих сигналов, подаваемых на 45 установочные входы йз-триггера 23, переводит его в состояние, когда на его прямом выходе устанавливается логический нуль или логическая еди- ница. Если на выходе ЙБ -триггера 23 логический нуль, который поступает на Х -вход D -т р и гrгrе р а 1188, то при поступлении.на его С-вход импульса с датчика верхней мертвой точки 20 через клапан 19 на выходец -триггера

18 также устанавливается логический нуль, который воздействуя на второй вход клапана 17 запрещает прохождение с первого его входа на выход импульсов с выхода делителя 11 частоты.Если на выходе Й5 -триггера 23 60 логическая единица, то по приходу стробирующего импульса от датчика верхней мертвой точки 20 на выходе

)3-триггера 18 устанавливается логическая единица, в результате чего 65 тизации можно применять больше, чем на участках интенсивного роста, возникает необходимость организовать переменный шаг дискретизации, изменяемый программными средствами в зависимости от типа двигателя или режима работы. Эту задачу выполняет делитель 11 частоты с произвольным коэффициентом деления, на счетный вход которого поступают электрические импульсы с датчика 9 угловых отметок, прошедшие через формирователь 10. Импульсы следуют равномерно. В зависимости от программы, записанной в матрицу перестраиваемого постоянного запоминающего устройства 15

14, делитель 11 частоты делит импуль- . сы угловых отметок датчика 9 с коэффициентом, установленным программой.

С выхода делителя 11 частоты через клапан 17 разреженные импульсы посту- 20 пают на управляющий вход аналогоцифрового преобразователя 5, формирователь 7 адреса, на один вход логического элемента 13 и на счетный вход счетчика 16. В счетчике 16 эти импульсы считываются и получаемая на его выходе информация через дешифратор 15 поступает на адресные шины матрицы 14, в результате чего изменяется адрес ячеек и изменяется 30 информация, поступающая на вход делителя 11 частоты. Кроме того, им пульс,.поступивший на вход логического элемента 13, через линию задержки 12 поступает на стробирующий вход делителя 11 частоты, в результате чего в нем происходит запись числа, которое записано в ячейке памяти матрицы 14 по данному адресу, т.е. устанавливается новый коэффициент деления в делителе 11 частоты. через клапан 17 проходят импульсы с делителя 11 частоты.

Таким образом, RS -триггер 23 обеспечивает внешнее уравнение работой индикатора, aD -триггер 18 и датчик мертвой точки синхронизируют работу индикатора с рабочим циклом двигателя.

Начало и окончание цикла измерения всегда происходит при достижении поршнем двигателя мертвой точки.

Компаратор 22 и ключ 21 обеспечивают привязку цикла измерения к отметке верхней мертвой точки, соответствующей началу наполнения четырехтактного двигателя. Сигнал с вы-.. хода усилителя 2 поступает на компа-. ратор 22 и преобразуется в нем в прямоугольный импульс (фиг. 2, вых. 22 ) с уровнем логического нуля в момент рабочего хода. Поэтому, если ключ 21 замкнут, то сигнал отметкиверхней мертвой точки с датчика 20, проходящий на рабочий ход, на выход клапана 19 не проходит. Следовательно, проходят только импульсы верхней мертвой точки, соответствующие началу наполнения. При работе с двухтактным двигателем ключ 21 должен быть разомкнут, а в качестве датчика

20 должен использоваться датчик нижней мертвой точки (НМТ). Синхронизация осуществляется по каждому импульсу НМТ..

С выхода клапана 19 синхронизирующие импульсы также поступают на установочный вход счетчика 16 и каждый раз при достижении требуемой мертвой точки устанавливают счетчик в нуль, т.е. обеспечивают возврат к началу программы, кроме того, эти же импульсы поступают на вход логического элемента 13 и через линию 12 задержки на стробирующий вход делителя 11 час -. тоты, обеспечивая тем самым запись информации в делитель частоты в начале цикла, когда клапан 17 закрыт потенциалом логического нуля на выходе D -триггера 18, а коэффициент деления в делителе уже должен быть записан.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости нарастания давления в цилиндре поршневого двигателя, содержащее датчик давления в цилиндре двигателя, подсоединенный через усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с выходом отметчика углового положения коленчатого вала двигателя, выполненного в виде датчика угловых отметок, а т л и ч а ю щ е е с я... тем, что, с целью повышения точности измерения за счет изменения шага дискретизации в течение цикла измерения, 1000809 . в него введены фильтр нижних частот„ включенный между дифференцирующим блоком и аналого-цифровым преобразо- . вателем, модуль оперативной памяти с адресным устройством, формирователь импульсов, делитель частоты с произвольным коэффициентом деления, запоминающее устройство, счетчик импульсов, дешифратор, логический элемент ИЛИ, линия задержки, компаратор, датчик мертвой точки, Ф -триггер . 10 и Р -триггер и два клапана, при этом датчик угловых отметок через формирователь связан с первым входом делителя частоты, информационный вход которого подключен к выходным шинам 15 матрицы перестраиваемого постоянного запоминающего устройства, адресные шины которого через дешифратор связаны с выходом счетчика импульсов, при этом установочный вход счетчика р импульсов соединен с одним входом логического элемента ИЛИ и с входом

5-триггера и выходом первого клапана, к одному входу которого подключен отметчик мертвых точек, а к другому через ключ присоединен выход компа- ратора, вход которого соединен с выходом усилителя, а кЭ -входуЭ -триггера подключен выход RS -триггера, причем выход Х) -триггера подключен к одному входу второго клапана, второй вход которого связан с выходом делителя частоты, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов, счетным входом адресного устройства, управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого через линию задержки подключен к синхронизирующему входу дели.теля частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 584213, кл..Ci 01 4 23/12, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2752569/18-10, кл. G, 01 l. 23/08, 1979(прототип). зоооаов

1000609

Зых Я

"" "Ьшшшшшшшшшшшш ди.

ШЛШ Ш

An.ã

Составитель О.Сафонов

Редактор N.ßíoâè÷ Техред Л.Пекарь Корректор И.Ватрушкина

Заказ 1362/41 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ИПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4