Устройство для регистрации температуры в цилиндре поршневой машины

 

Изобретение относится к двигателестроению, может использоваться для диагностики поршневых двигателей внутреннего сгорания и позволяет регистрировать мгновенную температуру в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания с учетом коэффициента молекулярного изменения рабочего тела. Устройство содержит датчик 2 давления, подключенный через усилитель 3 и первый автоматический потенциометр 4 к входу первого переключающего устройства 5. Функциональный генератор 6 положения поршня подключен к второму входу первого перемножающего устройства через второй автоматический потенциометр 7. Датчик 12 положения впускного клапана соединен с управляющим входом первого и второго электронных ключей 8, 9, вход первого из которых соединен с выходом усилителя, а выход с управляющим входом первого автоматического потенциометра 4, вход второго электронного ключа соединен с выходом функционального генератора положения поршня, а выход с управляющим входом второго автоматического потенциометра 7. Датчик температуры газа во впускном коллекторе связан с входом второго перемножающего устройства, выход которого соединен с регистрирующим устройством 28, а второй вход с выходом первого перемножающего устройства. Выход второго перемножающего устройства связан с входом арифметического блока 14, с входом "делитель" схемы деления 16 с входом третьего перемножающего устройства 17 и с входом третьего электронного ключа 15, который своим выходом связан с регистрирующим устройством. Выход арифметического блока соединен свыходом "делимое" схемы деления, с входом детектора максимума сигнала 19 и с входом четвертого электронного ключа 18, выход которого связан с регистрирующим устройством. Выход схемы деления связан с выходом схемы памяти 20, выход которой через второй вход третьего перемножающего устройства связан с входом пятого электронного ключа 21, выход которого связан с вторым триггером 24 и третьим триггером 25. При работе устройства повышается точность регистрации температуры благодаря учету теплоемкости. 1 п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5I)4 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4329730/25-06 (22) 17.11,87 (46) 23.07.89. Бюл. И- 27 (71) Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В.Черников, Ю.А.Магнитский, С. В.Стрельников и А.В.Чернов (53) 621.43.001.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ,М 1359703, кл. С 01 M 15/00, 1985.

„„SU„„1495660

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к двигателестроению, может использоваться для диагностики поршневых двигателей внутреннего сгорания и позволяет регистрировать мгновенную температуру в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания с учетом коэффициента молекулярного изменения рабочего тела.

3 149566

Устройство содержит датчик 2 давления, подключенный через усилитель 3 и первый автоматический потенциометр

4 к входу первого переключающего уст, 5 ройства 5. Функциональный генератор

6 положения поршня подключен к второму входу первого перемножающего устройства через второй автоматический потенциометр 7. Датчик 12 положения впускного клапана соединен с управляющим входом первого и второго электронных ключей 8, 9, вход первого из которых соединен с, выходом усилителя, а выход с управляющим входом 15 первого автоматического потенциометра 4, вход второго электронного ключа соединен с выходом функционального генератора положения поршня, а выход — с управляющим входом второго 20 автоматического потенциометра 7.

Датчик температуры газа во,впускном коллекторе связан с входом второго перемножающего устройства, выход которого соединен с регистрирующим 25 устройством 28, а второй вход с выходом первого перемножающего устрой0 4 ства. Выход второго перемножающего устройства связан с входом арифметического блока 14, с входом "Делитель" схемы деления 16, с входом третьего перемножающего устройства 17 и с входом третьего электронного ключа

15, который своим выходом связан с регистрирующим устройством. Выход арифметического блока соединен с выходом "Делимое" схемы деления,,с входом детектора максимума сигнала 19 и с входом четвертого электронного ключа 18, выход которого связан с регистрирующим устройством, Выход схемы деления связан с выходом схемы ! памяти 20, выход которой через вто-. рой вход третьего перемножающего устройства связан с входом пятого электронного ключа 21, выход которого связан с регистрирующим устройством. Выход детектора максимума сигнала связан с вторым триггером 24 и третьим триггером 25. При работе устройства повышается точность регистрации температуры благодаря учету теплоемкости. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров, а именно температуры в цилиндре поршне- 35 вой машины.

Целью изобретения является повышение точности регистрации температуры.

На фиг.l представлена схема уст" 40 ройства; на фиг.2 — участки регистрации температуры с различными коэффициентами молекулярного изменения: к= Рк= ек И) и Як= т в); на фиг.3 — зона возможных значений 45 р> и аппроксимирующая прямая.

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения: P — давление в цилинд.ре, Т вЂ” температура газа в цилиндре, ф- угол поворота коленчатого вала, Π— начало сжатия, А — начало сгорания;  — момент достижения температурой своего максимума, С вЂ” момент открытия выпускного клапана, температура газа в цилиндре.

На цилиндре 1 двигателя установлен датчик давления. Вырабатываемый датчиком 2 электрический сигнал усиливается усилителем 3 и передается через первый автоматический потенциометр 4 на первый вход первого перемножающего устройства 5. Сигнал с функционального генератора 6 положения поршня подается через второй автоматический потенциометр 7 на второй вход первого перемножающего устройства 5. Задатчик первого автоматического потенциометра 4 связан с выходом усилителя 3 через первый электронный ключ 8, а задатчик второго автоматического потенциометра

7 связан с выходом функционального генератора 6 через второй электронный ключ 9. Управляющие входы первого и второго электронных ключей

8 и 9 связаны с датчиком 10 открытия впускного клапана ll. Во впускном коллекторе установлен датчик )2 температуры газа, сигнал с которого подается на первый вход второго перемножающего устройства )3. Сигнал с выхода первого перемножающего устройства 5 поступает на второй вход второго перемножающего устройства

13. С выхода второго перемножающего устрой тва 13 сигнал подается на вход арифметического бло5 14956 ка 14, третий электронный ключ 15, вход "Делитель" схемы 16 деления, первый вход третьего перемножающего устройства 17, С выхода арифметического блока 14 сигнал поступает на

5 четвертый электронный ключ 18, вход

"Делимое" схемы 16 деления, детектор 19 максимума сигнала. Сигнал с выхода схемы 16 деления поступает на информационный вход схемы 20 памяти, на управляющий вход которой поступает сигнал с детектора 19 максимума сигнала. Сигнал с выхода схемы 20 памяти подается на второй вход третьего перемножающего устройства

17. Выход последнего соединен с пятым электронным ключом 21. С управляющим входом третьего электронного

1ключа 15 связан выход первого триг- 20 гера 22, на вход S которого поступает сигнал с датчика 10 открытия впускного клапана 11, 1

На цилиндре 1 двигателя установлен также .датчик 23 начала воспламе- 25 нения. Сигнал с этого датчика поступает на вход R первого триггера . 22 и -вход S второго триггера 24. Выход последнего соединен с управляющим входом четвертого электронного ключа 18. На вход R второго триггера

24 и вход S третьего триггера 25 подается сигнал с выхода детектора 19 максимума сигнала, Выход третьего триггера 25 соединен с управляющим входом пятого электронного ключа 21 °

На вход R третьего триггера 25 подается сигнал с датчика 26 положения выпускного клапана 27 ° Выходы третьего 15, четвертого 18 и пятого 21 электронных ключей соединены между собой и подключены к регистрирующему устройству 28.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал давления газа в цилиндре

1 датчиком 2 преобразуется в электрический аналог, который усиливается в усилителе 3 и поступает на вход первого автоматического потенциометра 4. Одновременно с этим в генераторе 6 происходит формирование сигнала, пропорционального величине

f+I

Л 1

Е-1 — — — — cosel+ -- (1-соя ), 2 откуда сигнал поступает на вход второго автоматического потенциометра 7.

В момент закрытия впускного клапана

i1 (начало сжатия) датчик 10 откры60 6 тия впускного клапана падает управляющий сигнал на первый 8 и второй

9 электронные ключи, закрывая их на короткое время, а также на вход S первого триггера 22, устанавливая его тем самым в состояние "I". В этот момент сигнал с выхода усилителя 3 проходит через первый электронный ключ 8 и поступает на вход задатчика первого автоматического потенциометра 4, а сигнал с функционального генератора 6 положения поршня проходит через второй электронный ключ 9 и поступает на вход задатчика второго автоматического потенциометра 7. Одновременно первый триггер 22 переходит в состояние и подает управляющий сигнал на третий электронный ключ 15, замыкая его. Сигнал от усилителя 3 делится в первом автоматическом потенциометре 4 на величину, пропорциональную заданному сигналу Р, постоянную на время одного цикла (до начала следующе го сжа тия), а сигнал от функционального генератора 6 положения поршня делится во втором автоматическом потенциометре 7 на величину, пропорциональную заданному сигналу, также постоянную на время одного цикла. Состав газа в" цилиндре ДВС и температуру газа на определенном участке процесса сгорания можно связать следующим образом. Изменение коэффициента молекулярного изменения можно выразить зависимостью 13 = х

= AT + В (фиг,3) от начала сгорания до момента достижения Т своего максимума. Тогда, в этот период (фиг.2а) температуру газа можно определить по уравнению

Р-7-Тщ РЛ Т

Р Ч,„р, Р V (AT+II) откуда получают AT + ВТ вЂ” x = О, Р.V где х = Т вЂ” — — —, тогда

Ре Va

-В+48 + AAx

2 А

С выхода первого автоматического потенциометра 4 сигнал, пропорциональный отношению P/P, поступает на первый вход первого перемножающего устройства 5, на второй вход этого устройства поступает сигнал с выхода второго автоматического потенциометра 7, пропорциональный отношению 7/V+. В результате перемножения этих сигналов на выходе первого о

7 1495660 s

40 перемножающего устройства 5 присутствует сигнал, пропорциональный

P V который подается на- второй

Ро ЧФ

5 вход второго перемножающего устройства 13.,> первый вход этого перемножающего устройства поступает сигнал

Т 1 с датчик» 12 температуры газа, уст.:::овленко о во впускном коллекторе.

На выходе устройства 13, таким о бразом, формируется сигнал, пропорциоP.Ч нальный Т вЂ вЂ -- . Этот сигнал Pщv через открытый первым TpHrrepoM 22 15 третий электронный ключ 15 поступает на вход регистрирующего устройства

28 на время продолжения всего участка вычисления Т (фиг.2,а), при этом

p =l. Сигнал с выхода второго пере- 20 множающего устройства 13 поступает также на вход арифметического блока

14, в котором происходит реализация функции вида

-В + В + 4А 25

2 А где х — входной сигнал, пропорцио-.

V P нальный Т

o V Р

A и  — коэффициенты аппроксимирую- 30 щей прямой В„=АТ + В (фиг.3).

Таким образом, на выходе блока 14 формируется сигнал, пропорциональный температуре газа в цилиндре с учетом изменяющегося р„. 35

С выхода блока 14 данный сигнал поступает на вход четвертого электронного ключа 18, управляющий вход которого связан с выходом второго триггера 24, вход S которого связан с входом R первого триггера 22, с оптическим датчиком 23 начала воспламенения. Таким образом, в момент начала. сгорания с датчика 23 поступает сигнал, устанавливающий первый 45 триггер 22 в состояние "0" (третий электронный ключ 15 размыкается), второй триггер 24 в состояние "1" (четвертый .электронный ключ 18 замыкается). Сигнал с арифметнческого блока 14 проходит через замкнутый четвертый электронный ключ 18 на вход регистрирующего устройства 28, в течение участка вычисления Т, при этом рх равно текущему значению (фиг.2, б). Сигнал с выхода арифметического блока 14, пропорциональный

P.Ч

Т вЂ” — — —, поступает на вход

Р «Ч,„Р»

"Делимое" схемы 16 деления, на вход

"Делитель" этой схемы подается сигнал с выхода второго перемножающего устройства 13, пропорциональный

P V

Тс, -- — —, таким образом, на выходе

p.v„ схемы 16 деления. присутствует сигнал, пропорциональный 1//1„. Это текущее значение запоминается схемой 20 памяти. Иомент максимального значения

P V функции Т вЂ” — — — на выходе арифP aV р„ метического блока 14 выделяется детектором 19 максимума сигнала, выход которого связан с управляющим входом схемы 20 памяти. С выхода последней сигнал, пропорциональный 1/ р при

Т „,(В „ (постоянный на время одного цикла), поступает на второй вход третьего перемножающего устройства

17, на первый вход которого поступает сигнал с выхода второго перемножающего устройства 13, пропорциональP V ный Т = — — — . Таким образом, на " P„VÄ выходе устройства 17 присутствует сигнал, пропорциональный

P.V

Т вЂ” — --- — — —, который поступает р Ч pq q(g g ) на вход пятого электронного ключа

21, управляющий вход которого связан с третьим триггером 25. Вход S третьего триггера 25 связае с входом R второго триггера 24 и с. выходом детектора 19 максимума сигнала

P V

Т вЂ” — — — -- . В момент максимума

P о Чдрх сигнала температуры на выходе арифметического блока 14 происходит установка второго триггера 24 в состояние "0", третьего триггера 25 в состояние "1", третий электронный ключ

21 замыкается и сигнал с выхода третьего перемножающего устройства 17., P Ч пропорциональный Т щ ---- — — —-р а аpx(< ) поступает на вход регистрирующего устройства 28, в течение всего периода вычисления Т (фиг.2, в), при этом p х = 5,(I „, „с ) °

Вход R третьего триггера 25 связан с датчиком 26 положения выпускного клапана 27. B момент открытия клапана 27 сигнал с датчика 26 устанавливает третий триггер 25 в состояние "0", пятый электронный ключ 21 размыкается, что характери1495660

i 0 зует конец интервала вычисления Т, (фиг.2,в).

Технико-экономический эффект от использования устройства заключает5 ся в ускорении процессов доводки новых образцов двигателей на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых ДВС, так как использование устройства ведет к повышению точности измерения, например при температуре в цилиндре 2000 С до 3,57. (фиг.3), а также способствует получению более достоверного. вида зависимость температуры от угла пово- f5 рота коленчатого вала. формула изобретения устройство для регистрации температуры в цилиндре поршневой машины, 20 содержащее датчик давления, усилитель, датчик температуры газа во впускном коллекторе„ датчик открытия впускного клапана, первое и второе . перемножающее устройства, первый 25 и второй автоматические потенциометры, первый и второй электронные ключи, функциональный генератор положения поршня и регистрирующее устройство, причем датчик давления через 30 усилитель и первый автоматический потенциометр подключен к входу первого перемножающего устройства, функциональный генератор положения поршня подключен к второму входу первого перемножающего устройства через второй автоматический потенциометр, дат-, чик открытия впускного клапана соединен с управляющими входами первого и втооого электронных ключей» вход 40 первого из которых соединен с выходом усилителя, а выход — с управляющим входом первого автоматического потенциометра, вход второго электронного ключа соединен с выходом функ- 4 ционального генератора положения поршня, а выход — с управляющим входом второго автоматического потенциометра, датчик температуры газа во впускном коллекторе соединен с вхо50 цом второго перемножающего устройства, выход которого связан с регистрирующим устройством, а второй вход с выходом первого перемножающего устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство включены арифметический блок, третий, четвертый и пятый электронные ключи, схема памяти, схема деления, третье перемножающее устройство, детектор максимума сигнала, первый, второй и третий триггеры, датчик начала воспламенения и датчик положения выпускного клапана, при этом связь второго перемножающего устройства с регистрирующим устройством выполнена через арифметический блок и четвертый электронный ключ, выход второго перемножающего устройства связан с входом "Делительн схемы деления, с входом третьего перемножающего устройства и с входом третьего электронного ключа, который своим выходом связан с регистрирующим устройством, выход арифметического блока соединен с входом Делимое схемы деления и с входом детектора максимума сигнала, выход схемы деления связан с входом схемы памяти, выход которой через второй вход третьего перемножающего устройства связан с входом пятого электронного ключа, выход которого соединен с регистрирующим устройством, а выход детектора максимума сигнала связан с управляющим входом схемы памяти, с R-входом второго триггера и с S-входом треI тьего триггера, R-вход которого подключен к датчику положения выпускного клапана, а выход — к управляющему входу пятого электронного ключа, причем S-вход второго триггера и

R-вход первого триггера связаны с датчиком начала выполнения, а датчик открытия впускного клапана соединен с S-входом первого триггера, выход которого связан с управляющим входом третьего электронного ключа, а выход второго триггера связан с управляющим входом четвертого электронного ключа.

1495660 (aa) гк (Ф7Х) ОУФ) ФжХ

Составитель Н.Патрахальцев

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор Н.Бобкова

Заказ 4253/40 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", r Ужгород, ул. Гагарина, 101