Устройство для измерения мощности и герметичности цилиндров двигателля внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерения герметичности цилиндров двигателя внутреннего сгорания в условиях эксплуатации. Для этого устройство для измерения мощности и герметичности цилиндров двигателя внутреннего сгорания дополнительно содержит датчик верхней мертвой точки 18, формирователь импульсов 19, блок выделения 20, схему блокировки 8, ключ 7, интегратор 12, сумматор 31, схему формирования конца строба 32, функциональный преобразователь 33, задатчик констант 34 и двухпозиционный четырехканальный переключатель мощность-герметичность 29. Электрическая схема устройства позволяет при измерениях в условиях эксплуатации исключить из измеряемого ускорения составляющую, которая характеризует суммарный момент трения, и тем самым повысить точность измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВКТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК g q С 01 Ь 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4243949/24-10 t (22) 26.03.87 (46) 15.07.89 Бюл. N - 26 (71) Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) В.! !.Лившиц, И.П.Добролюбов и В.Ф.Синий (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1183846, кл. С 01 L 23/08, 1983. (54) УСТРО. !СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ !!О!ЧНОСТИ И ГЕРМЕТ1!ЧНОСТИ ЦИЛИНДРОВ ДВИГА

ТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерения герметичности цилиндров двигателя внутреннего сгорания в условиях эксплуатации. Для

„„SU„, 1493897 А1

2 этого устройство для измерения мощности и герметичности цилиндров дви гателя внутреннего сгорания дополнительно содержит датчик 18 верхней мертвой точки, формирователь 19 .импульсов, блок 20 выделения, схему 8 блокировки, ключ 7, интегратор 12, сумматор 31, схему 32 формирования конца строба, функциональный преобразователь 33, задатчик 34 ко1 стаит и двухпозиционный четырехканальный переключатель мощность-герметичность

29. Электрическая схема устройства позволяет при измерениях в условиях эксплуатации исключить из измеряемого ускорения составляющую, которая характеризует суммарный момент трения, и тем самым повысить точность измерений. 1 ил.

l493897

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения мощности и герметичности цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение точности измерения герметичности цилиндров двигателя внутреннего сгорания в условиях эксплуатации. 10

На "ертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения, выход которого соединен с входом преобразователя 2 час- 15 тоты следования импульсов в напряжение и счетным входом самообнуляющегося счетчика 3 с регулируемой емкостью, дифференциатор 4, вход которого соединен с выходом преобразо- 20 вателя 2 и входом первого сглаживающего фильтра 5. Выход дифференциатора 4 свйзан с сигнальными входами ключей выделения рабочего хода 6 и хода сжатия 7. Управляющие входы 25 ключей 6 и 7 соединены соответственно с первым и BTopbtM выходами схемы 8 блокировки кличей, выход ключа

6 — с входом инвертора 9 и через переключатель разгон †выб 10 — с сиг- 30 нальным входом первого управляющего

I интегратора 11, а выход ключа 7 — с сигнальным входом второго управляющего интегратора 12. Устройство также содержит второй сглаживающий фильтр

13, ключ 14 памяти, запоминающее устройство 15, датчик 16 синхронизации, блок 17 формирования начала отсчета угловых меток, датчик 18 мертвой точки (ВМТ), формирователь 19 импульсов, 10 блок 20 выделения BMT первого цйлиндра, блок 21 синхронизации начала отсчеТа угловьцс меток задатчик 22 yr1 ловых метбк цикла, блок 23 формирования угловых меток, задатчик 24 номе- 45 ра угловой метки, формирователь 25 строба, выходы которого подключены к

-соответствующим входам схемы 8 блокировки ключей. Выход второго сглаживающего фильтра 13 соединен с сигнальным входом ключа 14 памяти, выход которого подключен к входу запоминающего устройства 15. Датчик 16 синхронизации через блок 17 формиро" вания начала отсчета угловых меток, а датчик 18 ВМТ через формирователь

19 импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами блока

20 выделения BMT первого цилиндра, выход которого соединен с сигнальным входом блока 21 синхронизации начала отсчета угловых меток, выход которого соединен с установочным входом счетчика 3. Управляющий вход счетчика 3 соединен с задатчиком 22 угловых меток цикла, его первый выход — с управляющими входами управляющих интеграторов ll и 12, а второй выход — с сигнальным входом блока 23 формирования угловых меток, управляющий вход которого подключен к задатчику 24 номера угловой метки. Выход блока 23 соединен с входом формирователя 25 строба.

Индексом 26 на чертеже обозначен управляющий вход селектора 27 уровня, на который, подается опорное напряжение, а индексом 28 — управляющий вход блока 21 синхронизации начала отсчета угловых меток, который соединен с третьим входом схемы 8 блокировки ключей; на него подается сигнал логического "0 или импульсной "1". Двухпозиционный четырехканальш|й переключатель мощность-герметичность 29 соединяет в первом положении выход первого интегратора 11 с входом второго сглаживающего фильтра 13, выход селектора 27 уровня — с управляющими входами ключа

14 памяти и вольтметра 30, выход запоминающего устройства 15 — с сигнальным входом вольтметра 30, Во втором положении переключатель 29 соединяет выход аналогового сумматора

31 с входом второго сглаживающего фильтра 13, выход селектора 27 уровня — с четвертым входом схемы 8 блокировки ключей, выход схемы 32 формирования конца строба — с управляющими входами линейного ключа 14 памяти и вольтметра 30, выход функционального преобразователя 33 — с сигнальным входом вольтметра 30. Вход схемы 32 формирования конца строба соединен с вторым выходом схемы 8 блокировки ключей и управляющим входом ключа 7. Функциональный преобразователь 33 первым входом соединен с выходом запоминающего устройст— ва 15, вторым входом — с выходом первого сглаживающего фильтра 5 и. о входом селектора 27 уровня, третьим входом — с задатчиком 34 констант.

Аналоговый сумматор 31 первым и вторым входами соединен соответстнен5 1493897 но с выходами управляющих интеграто;"в I l и 12.

Я„(аЯ вЂ” Ьп + с)/(q-п), (1) При нахождении переключателя 29 в позиции 1 устройство контролирует мощность двигателя и отдельных цилиндров аналогично известному. В позиции 2 переключателя 29 устройстВо измеряет герметичность отдельных цилиндров. При этом устройство работает следующим образом. Датчик I частоты вращения формирует стандартные импульсы. Ключи 6 и 7 пропускают сигнал на свои выходы только в течение действия стробон на их управляющих входах. На выходе фильтра 5 формируется сигнал средней углоной скорости двигателя. Селектор 27 уровня фиксирует момент достижения двигателем заданного значения частоты вращения и подает импульс на схему 8 блокировки ключей в режиме контроля герметичности. Инвертор 9 включается переключателем 10 только на выбеге и преобразует знак ускорения. Управс ляющие интеграторы 11 и 12 (со сбросом) осуществляют усреднение сигнала в течение нремени между импульсами, поступающими на их управляющие

Э входы. Второй сглаживающий фильтр 13 дополнительно усредняет сигнал, поступающий с выхода интегратора II или аналогового сумматора 31, в том числе сглаживает участки действия управляющих импульсов. Ключ 14 памяти служит для прекращения подачи на запоминающее устройство 15 сигнала после момента поступления на его управляющий вход импульса с выхода селектора 27 уровня в режиме измерения мощности или с выхода схемы

32 в режиме измерения герметичности.

Запоминающее устройство 15 запоминает среднее значение напряжения, поступающего с выхода ключа 14. Тем же управляющим импульсом с выхода селектора 27 уровня или схемы 32 формирования конца строба включается в работу вольтметр 30, который измеряет в режиме контроля мощности напряжение на выходе устройства Т5, которое характеризует ускорение и мощность, а в режиме контроля герметичности — напряжение на выходе функционального преобразователя 33, характеризующее герметичность цилиндра.

Функциональный преобразователь 33 реализует функцию где Е н — нормированное значение уско5 рения коленчатого вала, приведенное к определенной фиксированной частоте вращения; а,b,с,q — константы, определяемые кон10 структинными данными двигателя;

Я n — измеренные текущие значения углового ускорения и частоты вращения двигателя;

15 . Датчик 16 синхронизации формирует один импульс за цикл работы двигателя. Блок 17 формирования начала отсчета угловых меток выделяет передний фронт импульса датчика 16 синхро

20 ниэации. Сформированный в формирователе !9 импульс ВМТ поступает на второй вход блока 20 выделения PMT перного цилиндра.

Если на управляющем входе 28 действует сигнал "0", блок 21 синхронизации пропускает непрерывно импульсы, сформированные в бл1ке 20, на установочный вход счетчика. 3 и устанавливает этинн импульсами счетчик 3 в нулевое положение. При поступлении на вход 28 импульсного сигнала "1" блок

21 выделяет передний фронт этого сигнала, который проходит на установоч-! ный вход счетчика 3 для его обнуления.

Поступнвщий вслед эа этим импульс с выхода блока 20 проходит через блок

2l синхронизации для обнуления счетчика 3. Последующие импульсы с выхода блока 20 на счетчик ие проходят, 40 так как вход блока 21 синхронизации заблокирован.

Блок 17 формирования начала отс1ета включает н сеоя последовательно соединенные пиковый детектор, диф45 ференциатор и триггер 1!!митта. Такая схема блока 17 позволяет устранить помехи от впрысков топлива в другие цилиндры и от соударения деталей.

Блок 2! синхронизации начала от-

5р счета угловых меток представляет собой статический триггер и схему ныделення переднего фронта. На один вход триггера поступают импульсы с выхода блока 20, на второй вход 28 — сигна55 лы "0" илн импульсной "I", которые подаются по команде или оператором с помощью кнопки. Обнуление счетчика

3 производится при накоплении определенного числа импульсов, уст;иовлен1493897

5 .

15

-5

I ного предварительно с помощью за— датчика 22. Это число (емкость счетчика) устанавливается в соответствии с удвоенным числом зубьев (угловых меток) на венце маховика контролируемого двигателя. Независимо от числа подсчитанных счетчиком 3 импульсов его обнуление может проводиться поступившим на установочный вход импульсом с выхода блока 21.

Блок 23 формирования угловых Me— ток представляет собой дешифратор, с выхода которого поступают на фор-.мирователь 25 стробов импульсы, под считанные счетчиком 3, которые при измерении мощности соответствуют мачалу и концу рабочего такта контролируемого цилиндра (илн части этого такта), а при измерении герметичности — началу такта сжатия, BMT цилиндра и концу рабочего такта (или части этих тактов) °

Задатчик 24 номера угловой метки цилиндра представляет собой коммутатор (перекхиочатель), управляющий работой деаыфратора (блока 23).

Блок. 20 выделения ВИТ первого цилиндра представляет собой статический триггер, на один вход которого поступают импульсы через формирователь 17 от датчика 16 синхронизации, на второй вход — импульсы через формирователь 19 от датчика 18 ВИТ. На выходв статического триггера включеи формирователь импульсов, формирующий импульс в момент переброски триггера после поступления сигнала с датчика 18.

Схема 8 блокировки ключа состоит мз статического триггера и двух схем совпадения. На один из входов триггера подается сигнал 28, подготавливающий схему к работе, а на второй через переключатель 29 — сигнал с выхода селектора 27 уровня. Один вход каждой схемы совпадения соединен с соответствующим выходом формирователя 25 стробов, а вторые входы — с одним иэ выходов триггера.

При положении переключателя 29 в йо-» ложении триггер блокируется и через первую схему беспрепятственно в каждом цикле проходит строб с формирователя 25, При нахождении переключателя в позиции 2 сигналы через обе схемы совпадения проходят только после поступления на вход триггера импульса с селектора 27 уровня.

Функциональный преобразователь

33 содержит два операционных усилителя — один с регулируе 1ым коэффициентом усиления, равным а, для ускорения, поступающего с выхода сглаживающего фильтра 13, второй — с регулируемым коэффициентом усиления, равным Ь, для сигнала скорости, поступающего с выхода сглаживающего фильтра 5, а также два аналоговых сумматора и аналоговый делитель. Результирующее напряжение, сформированное согласно выражению (I), подается для измерения на вольтметр 30.

Значения коэффициентов, входящих в указанное выражение, устанавливаются перед измерением, в зависимости .от конструктивного исполнения двигателя, эадатчиком констант. Аналоговый сумматор 31 реализует полусумму ускорений, поступающих íà его вход.

Измерение герме гичности проводится в режиме выбега двигателя (переключатель 29 — в положении 2). С помощью датчика 1 угловой скорости, датчика 16 синхронизации, датчика

18 ВИТ, счетчика 3 угловых меток, блоков 23, 25 формирования, схемы 8 блокировки и задатчиков 22, 24 формируются стробы, длительность которых соответствует участкам работы контролируемого цилиндра до ВИТ и после нее. Эти стробы управляют ключами 6 и 7, которые пропускают на выход, в течение действия укаэанных стробов, напряжение соответствующее мгновен) ным значениям ускорения, Сигнал ускорения формируется в дифференциаторе 4. С помощью интегратора Il осуществляется выделение среднего значения ускорения контролируемого цилиндра в течение действия первого строба, а с помощью интегратора — в течение действия второго строба, Для оценки герметичности цилиндров при заданном скоростном режиме осуществляется скользящее усреднение выходного напряжения преобразователя 2 с помощью фильтра 5. Сглаженное фильтром напряжение поступает на сигнальный вход селектора 27, на управляющий вход 26 которого подается напряжение, соответствующее требуемому скоростному режиму оценки герметичности цилиндров (например, 450 мин (для тракторных дизельных двигателей).

1493897

Измерение герметичности контролируемого цилиндра происходит следующим образом. Перед началом измерения вручную или по команде оператора эа-. датчиком 22 устанавливается требумая

5 емкость счетчика 3. Двигатели устанавливается режим минимальной частоты вращения холостого хода. Нажатием кнопки или по команде управляющего устройства диагностической системы . на вход 28 блока 21 синхронизации нас чала отсчета угловых меток и схемы 8 блокировки ключей подается импульсный сигнал 1, передний фронт кото- 15 рого обнуляет счетчик 3. С приходом импульса синхронизации с датчика 16, а затем с датчика 18 формируется импульс В11Т первого цилиндра, которым блокируется вход блока 21. Передним 20 фронтом этого импульса вновь обнуляется счетчик 3, а затем начинается накопление этим счетчиком импульсов — угловых меток датчика 1, После накопления числа импульсов, равного 25 удвоенному числу угловых меток маховика, счетчик задним фронтом последнего импульса самообнуляется и с приходом следующеrо импульса вновь начинается их накопление. Затем реэ- 30 ко убирают подачу топлива. При достижении двигателем в выбеге частоты вращения, при которой начинается измерение герметичности, схема 8 блокировки разрешает прохождение стробов с формирователя 25 на кличи 6 и 7.

Прошедшая через ключ 7 положительная полуволна ускорения усредняется вторым интегратором 12 и подается на один из входов аналогового сумма- 40 тора 31, на второй вход которого подается напряжение, соответствующее усредненной отрицательной полуволне ускорения, прошедшей через инвертор 9, переключатель 10 и ин- 45 тегратор ll. Результирующее напряжение с выхода сумматора проходит через переключатель 29, сглаживается фильтром 13 и поступает на сигнальный вход клича 14 памяти. До момента

50 окончания второго строба (после ВМТ), поступающего с формирователя 25, ключ 14 открыт и запоминающее устройство 15 запоминает напряжен ге, подаваемое на его вход. По окончании строба импульс, сформированный схемой 32 формирования конца строба, воздействует на управляющий вход ключа 14 памяти и блокирует его сигнальный вход. Одновременно этим же импульсом включается в работу вольтметр 30, измеряющий напряжение на выходе функционального преобразователя 33, в котором осуществляется умножение, суммирование и деление согласно выражению (1).

Таким образом, электрическая cxeW ма устройства позволяет исключить иэ измеряемого на части контролируемого участка ускорения составляющую, которая характеризует суммарный момент трения, что повышает точность измерений герметичности камер сгорания двигателей.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения мощности и герметичности цилиндров двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя, селектор уровня, блок формирования начала отсчета угловых меток, датчик синхронизации, блок формирования угловых меток, эадатчик номера угловой метки, самообнуляющийся счетчик с регулируемой емкостью, блок синхронизации начала отсчета угловых меток, эадатчик угловых меток цикла, формирователь строба, преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, первый и второй сглаживающие фильтры, ключ выделения рабочего хода, дифференциатор, инвертор, переключатель разгон-выбег, первый управляющий интегратор, клич памяти, запоминающее устройство и вольтметр, причем выход датчика частоты вращения подключен гк входу преобразователя частоты следования импульсов в напряжение и к второму входу самообнуляющего счетчика с регулируемой емкостью, первый. вход которого подключен к выходу блока синхронизации начала отсчета угловых меток, а третий вход подключен к задатчику угловых меток цикла, выход датчика синхронизации подключен к входу блока формирования начала отсчета угловых меток, выход преобразователя частоты следования им-, пульсов в напряжение подключен к входам дифференциатора и первого сглаживающего фильтра, выход которого связан с входом селектора уровня, выход днфференциатора через ключ выделения рабочего хода подключен к

1493897 вым входом блока выделения верхней мертвой точки первого цилиндра, нторой вход которого соединен с выходом блока формирования начала отсче5. та угловых меток, а выход — с первым входом блока синхронизации начала отсчета угловых меток, выходы формирователя строба подкличены соответственно к перному и второму входам схемы блокировки ключей, третий вход которой соединен с вторым входом блока синхронизации начала отсчета угловых меток, выход первого управ10

15 ляющего интегратора через первую

20 интеграторов соединены соответственно с первым и вторым входами аналогового сумматора, выход которого череэ вторую позицию первого канала переключателя мощность-герметичность связан с входом второго сглаживаю25 щего фильтра, выход селектора уров30

Составитель И.Сумцов

Редактор М.Бандура Техред Л.Сердюкова

Корректор Q. Кравцова

Заказ 4095/40 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. жгород, ул. Гагарина, 101 первому входу переключателя разгон-выбег непосредственно, а к второму его входу — через инвертор, выход переключателя разгон-выбег соединен с сигнальным входом первого управляющего интегратора, управляющий вход которого соединен с первым выходом самообнуляющегося счетчика с регулируемой емкостью, второй выход которого соединен с сигнальным входом блока формирования угловых меток, управляющий вход которого связан с задатчиком номера угловой мет., ки, а выход связан с входом форми- рователя строба, выход второго сглаживающего фильтра через ключ памяти связан с входом запоминающего устройства, а управляющие входы ключа памяти и вольтметра объединены, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения герметичности цилиндров двигателя внут— реннего сгорания в условиях эксплуатации, оно снабжено датчиком верхней, мертвой точки, формирователем импульсов, блоком выделения верхней мертвой точки первого цилиндра, ключом выделения хода сжатия поршня, двухпозиционным четырехканальным переключателем мощность-герметичность, схемой блокировки ключей, схе.мой формирования койца строба, вторым управляющим интегратором, аналоговым сумматором, задатчиком консо таит и функциональным преобразователем, причем выход дифференциатора через ключ выделения хода сжатия поршня связан с сигнальным входом, второго управляющего интегратора, управляющие входы ключей выделения рабочего хода и хода сжатия поршня соединены соответственно с первым и вторым выходами схемы блокировки кличей, управляющий вход второго управляющего интегратора соединен с первым выходом самообнуляющегося счетчика с регулируемой емкостью, датчик верхней мертвой точки через формирователь импульсов соединен с перпозиции первого канала переключателя мощность-герметичность связан с входом второго сглаживающего фильтра, "выходы первого и второго управляющих ня через первую позиции второго канала переключателя мощность-герметичность связан с управляющими входами ключа памяти и вольтметра, а через вторую позицию — с четвертым входом схемы блокировки ключей, вход вольтметра через первую позиции третьего канала переключателя мощность-герметичность связан с выходом запоминающего устройства и с первым входом функционального преобразователя, а через вторую позицию — с выходом функционального преобразователя, управляющие входы ключа памяти и вольтметра через вторую позиции четвертого канала переключателя мощность-герметичность связаны с выходом схемы формирования конца строба, вход которой подключен к второму выходу схемы блокировки ключей, а второй и третий входы функционального преобразователя подключены соответственно к выходу первого сглаживающего фильтра и эадатчику констант.