Устройство для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор , датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей , причем, датчик давления через усилитель двумя параллельными цепями , каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами , отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит ключ элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по два у каждого из датчиков импульсов, а связь одного из максиметров с электронным ключом выпол (Л нена через ключ. to со 4;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1122914

З1 Р G 01 M 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫПФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3647854/25-06 (22) 29.09.83 (46) 07.11.84. Бюл.№41 (72) В.Д.Карминский, N.À.Màãíèòñêèé, В.В.Черников и Н.Н.Чешков (71) Ростовский-на-Дону институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.43.001.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР №613221, кл. G 01 M 23/08, 1977. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И31"ц .РЕНИЯ

ЖЕСТКОСТИ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор, датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей, причем, датчик давления через усилитель двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит ключ элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по два у каждого из датчиков импульсов, а связь одного из максиметров с электронным ключом выполнена через ключ.

1122914

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения жесткости работы поршневой машины, например, двигателя внутреннего сгорания.

Известны устройства для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащие датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор,,датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей, причем, датчик давления через усилитель двумя параллельными цепями, каждая из KoTopblx содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соеI диненным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигате-I20 ! ля, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными . ключами.

В этом устройстве в цилиндре

25 двигателя размещен датчик давления, который соединен с усилителем, подключенным к двум электронным ключам., Выходы этих ключей соединены через элементы памяти с дискриминатором, который своим выходом подключен к регистрирующему прибору. Управляющие выходы ключей соединены с датчиками импульсов, которые взаимодействуют с возбудителем, жестко укрепленным на коленчатом валу двигателя M с помощью диска.

Возбудитель фиксируется на валу таким образом, чтобы прохождение им датчиков при работе двигателя соответствовало положению, поршня 4о . в районе верхней мертвой точки.

При работе двигателя сигнал от датчика давления усиливается в усилителе и поступает на входы ключей.

Одновременно возбудитель воздейст- 45 вует на датчики импульсов, которые посылают импульсы .на управляющие входы ключей, вынуждая их замыкаться на некоторое время ° Напряжение с усилителя поступает на элементы 50 памяти. По окончании действия возбуждающих импульсов ключи размыкаются, и происходит разряд конденсаторов через входы дискриминатора, который выделяет разницу напряжений, 55 пропорциональную скорости нарастания давления за один цикл. При новом цикле происходит переразрядка конденсаторов, и регистрирующее устройство производит усреднение напряжений по нескольким циклам f1).

Недостатком известных устройств является невысокая точность замеров давления в выбранных точках индикаторной диаграммы, возникающая вследствие весьма кратковременных и меняющихся по продолжительности в зависимости от частоты вращения вала двигателя воздействующих импульсов .на электроннук схему устройст" ва.

Кроме того, устройства не позволяют производить измерение максимального давления сгорания (цикла) .

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор, датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей, причем датчик давления через усилитель двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминаторои, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами, дополнительно введен ключ, элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по два у каждого из датчиков импульсов, а связь одного из максиметров с электронным ключом выполнена через ключ.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг.2 — то же пример практического выполнения возбудителей и датчиков импульсов устройства; на фиг.3 - схема измерения давлений и разности их в заданном угловом интервале индикаторной диаграммы данным устройством.

Устройство (фиг.1) имеет датчик

1 давления, размещенный в цилиндре 2 двигателя, который соединен с. усилителем 3. Выход усилителя 3 соединен со входами электронных ключей 4 и 5. Выходы электронных

40 з 11229 ключей 4 и 5 соединены с максиметрами 6 и 7, причем один иэ электронных ключей (например, электронный ключ 5) соединен с соответствующим максимет-; ром 7. через ключ 8. Выходы максимет- 5 ров 6 и 7 соединены со входами дискри-: минатора 9, выход которого соединен с регистрирующим прибором 10. Управляницие входы электронных ключей 4 и 5 соединены с датчиками 11 и 12 импульсов, размещенными в пвоскости вращения дисков 13 и 14 соответст-; венно в непосредственной близости: от окружностей этих дисков, которые " кинематически связаны е валом дви- .- гателя так, чтр при работе на двухтактном двигателе число оборотов дисков с возбудителями равно числу оборотов вала двигателя, а при работе на четырехтактном двигателе— в два раза меньше. Это может достигаться связью между дисками и валом двигателя с помощью, например., редуктора. На дисках 13 и 14 размещены возбудители 15-18, по два на каждом диске. При этом возбудители

15 и 17 устанавливаются так, что момент взаимодействия их с датчиками 11 и 12 импульсов не соответствовал такту расширения цикла двигателя, в котором давление на определенном участке может быть больше текущей величины давления в процессе сгорания в такте сжатия, а возбудители 16 и 18 устанавливаются так, чтобы прохождение ими датчиков

11 и 12 импульсов соответствовало положению поршня в районе верхней

I мертвой точки. Между возбудителями

17 и 18 расположены конденсорные линзы 19 и 20.

Устройство работает следующим образом.

Ключ 8 установлен в положении, при котором электронный ключ 5 соединен с максиметром 7.

Сигнал давлейия газов в цилиндре датчиком 1 преобразуется в электрический сигнал, пропорциональнйй величине давления, который поступает к усилителю 3, где усиливается до необходимой — величины и поступает на входы ключей 4 и 5. Одновременно возбудители 15 и 17 взаимодействуют с датчиками импульсов, соответственно 11 и 12, которые посылают сигнал на управляющие входы электронных ключей 4 и 5, заставляя их замыкаться. Сигнал

14 4 давления поступает на входы максиметров 6 и 7, где запоминается максимальная величина электрического сигнала. В момент взаимодействия возбудителей 16 и 18 с датчиками 11 и 12 импульсов последние посыпают импульсы на управляющие входы электронных ключей 4 и 5, вынуждая их размыкаться. После чего электрические сигналы с максиметров 6 и 7 поступают на входы дискриминатора 9, где выделяется их разность, пропорциональная скорости нарастания давления (жесткости) на участке измерения, определяемая по регистрирующему прибору"1О.Участок измерения, на котором. определяется жесткость, определяется угловым положением возбудителей 16 и 18 относительно друг друга и относительно вала двигателя. Минимальный угловой сдвиг между возбудителями 16 и 18 (T.е. минимальный угол пбворота вала двигателя, на котором измеряется скорость нарастания давления} целесообразно принять равным 1 . Максимальный угловой сдвиг между возбудителями 16 и 17 можно принять, исходя из угловой продолжительности. сгорания от момента воспламенения до момента достижения максимального давления цикла, равным 40-50 .

Следует отметить, что увеличение углового сдвига между возбудителями 16 и 18 более указанной величины ! (до 180О для .двухтактных двигателей и до 360 для четырехтактных) не отразится на результате измерения.

Зная угловое расстояние между возбудителями 16 и 18 (йо 1 и получив на регистрирующем приборе 10 величину, равную приращению давления за этот промежуток (аР) делением определяется величина скорости нарастания давления по углу поворота вала двигателя дР/c3oL . Для получения скорости нарастания давления по времени достаточно заменить doL на выражение й1 бп, где n — число оборотов вала двигателя в минуту.

При отключении максиметра 7 от электронного ключа 5 ключом 8 и положении датчика 12 импульсов в районе угла максимального давления цикла Ape (с точностью, равной угловому расстоянию между возбудителем 17,и возбудителем 18) регистрирующий прибор 10 будет фиксировать максимальное давление цик-. ла.

S . 11229

С валом двигателя кинематически связаны диски 13 и 14 с возбудителями

15 и 16 в виде прорезей. В качестве датчиков 11 и 12 импульсов использованы пары фотодиодов с возбудителями

17 и 18 в виде осветителей (источниками света) с установленными между ними конденсорными"линзами 19 и 20. Оптические оси фотодиод-конденсор-осветитель проходят через прорези соответст-10 вующих дисков. При прохождении начала прорезей в дисках 13 и 14 оптических осей датчик 11 — линза 19 - возбудитель 17 и датчик 12 — линза 20 - возбудитель 18 соответственно, свет от осветителей попадая на фотодиоды, вызывает импульс в управляющих входах электронных ключей 4 и 5, что вызывает их замыкание. При прохождении концов, прорезей в дисках f3 и 14 опти.20 ческих осей соответствующих фотодиодов, осветителей и конденсаторов прекращается воздействие света на датчики 11 и 12 импульсов в виде фотодиодов — импульс на управляющих вхо- 25 дах электронных ключей 4 и 5 отсутствует, следовательно, ключи размыкаются. функции возбудителей выполняют начала и концы прорезей в светонепрони- Зо цаемых дисках.

Точка А на индикаторной диаграмме (фиг.3) соответствует замыканию электронных ключей (в данном случае, для простоты, они замыкаются одновременно. что необязательно). Точки В и В соот-. ветствуют размыканию одного и второго электронных ключей соответственно.

Один из элементов памяти запоминает значение величины давления в точке  — (РВ) а второй в точке

В .(Р,) Продолжительность замкнутого состояния электронных ключей изображена отрезками АВ и АВ на ининдикаторной диаграмме (соответст45 венно кривые t и 2) . Разность измеРенных давлений составит nP = Р,-Рв

Угловая разность между моментами размыкания одного электронного ключа от другого (или замерами давлений

РВ и РВ ) cocTasHT а -"et< — Ы

Из данной схемы видно, что скорость

14 6 нарастания давления будет пропорцио-! Р Р нальная величине или

На фиг.3 также показаны, максимальное давление цикла р и угол достиz жения максимального давления циклао р

Измерения каждым элементом памяти (максиметром) производятся на угловой протяженности, равной угловому расстоянию между возбудителями, расположенными на соответствующих дисках, и, следовательно, величина измеряемого сигнала за этот период изменяется плавно (в соответствии с изменением давления в цилиндре), что снижает абсолютную величину погрешности измерения каждым элементом памяти (максиметром), которая при нелинейном характере изменения давления в цилиндре двигателя бу— дет разной для каждого элемента памяти (максиметра), а следовательно не может быть устранена корректировкой регистрирующего прибора, если измерения проводятся на различных частотах вращения вала, а также вследствие неравномерности его вращения в течение цикла. Снижается также в силу указанного и величина погрешности измерения, вызываемая ограничением быстродействия прибора.

Ожидаемый от использования устройства технико-экономический эффект заключается в ускорении процессов доводки новых образцов двигателей на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых ДВС, TBK как использование устройства ведет к повышению точности измерения и расширению функциональных возможностей вследствие измерения максимального давле-. ния цикла.

Изобретение позволяет не только повысить точность определения искомой величины, но и существенно сократить время измерения, а возможность непосредственного измерения максимального давления цикла — существенно увеличить информативную ценность устройства.

1 f22914

Фиа2

i5z *Р

Фиг3

BHHHHH Закаэ8128/34 Тощ 822 Подписное

Филиал ППП Патаит ° г.Уагород, ул.Проектная, 4