Устройство для измерения давления и оценки регулировочных параметров

 

Устройство для измерения давления и оценки регулировочных параметров, относящееся к диагностическому оборудованию для двигателей внутреннего сгорания и используемое для оценки регулировочных параметров топливной аппаратуры и состояния цилиндропоршневой группы, содержит датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, который включает генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, подключенный последовательно, резистивную матрицу, операционный усилитель и регистр. В устройство дополнительно введены преобразователь кодов, дешифратор, два цифровых индикатора и три светодиодных индикатора состояния двигателя, причем стробирующий вход регистра соединен с выходом операционного усилителя, два других входа регистра - с выходами счетчиков импульсов, прямой вход операционного усилителя связан через резистивную матрицу с выходами счетчиков импульсов, другой вход операционного усилителя - с выходом датчика давления, а преобразователь кодов выполнен в виде двух микросхем, содержащих постоянное запоминающее устройство и схему сравнения, при этом вход преобразователя кодов подключен к выходу регистра, его выходы - ко входу дешифратора и цифровым индикаторам, а светодиодные индикаторы присоединены к выходу дешифратора. Изобретение направлено на обеспечение автоматического измерения давления в конце такта сжатия, а также оценки состояния цилиндропоршневой группы и регулировочных параметров. 2 ил.

Изобретение относится к области диагностического оборудования для двигателей внутреннего сгорания машин и может использоваться для оценки регулировочных параметров топливной аппаратуры и состояния цилиндропоршневой группы.

Известен отметчик верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания (авторское свидетельство СССР N 1024767, МКИ G 01 L 23/30, 1983 г. ), содержащий датчик давления, усилитель, два формирователя временного интервала, формирователь импульсов, клапан и цифровой пороговый элемент. Недостатком указанного устройства является то, что оно позволяет определять только момент верхней мертвой точки поршня, но не позволяет получать при этом значение величины давления в цилиндре двигателя и оценивать регулировочные параметры.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения давления начала впрыска топлива в двигателях внутреннего сгорания (авторское свидетельство СССР N 600406, МКИ G 01 L 23/24, 1978 г. - прототип). Устройство содержит датчик давления, подключенный к усилителю, датчик вибраций, установленный на форсунке и фиксирующий шум при впрыске топлива, формирователь импульсов, измеритель, а также устройство выборки и запоминания сигналов датчика давления, синхронизатор, детектор, пороговые устройства.

Однако данное устройство обладает ограниченной областью применения, а именно, устройство может использоваться только для определения давления начала впрыскивания топлива, для чего в нем имеются отдельные специфические элементы функциональной схемы (датчик вибрации, синхронизатор, детектор и др. ). Устройство не позволяет измерять максимальное давление в цилиндре в конце такта сжатия и оценивать регулировочные параметры.

Кроме того, величина давления оценивается отдельно после измерения фиксируемого на цифровом вольтметре напряжения, пропорционального давлению начала впрыска. Устройство не обладает достаточной наглядностью представления результатов измерения и возможностью автоматизированной оценки состояния цилиндропоршневой группы.

Изобретение направлено на обеспечение автоматического измерения давления в конце такта сжатия, а также оценки состояния цилиндропоршневой группы и регулировочных параметров.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для измерения давления и оценки регулировочных параметров, содержащее датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, который включает генератор тактовых импульсов, счетчики импульсов, подключенные последовательно, резистивную матрицу, операционный усилитель и регистр, дополнительно введены преобразователь кодов, дешифратор, два цифровых индикатора и три светодиодных индикатора состояния двигателя, причем стробирующий вход регистра соединен с выходом операционного усилителя, два других входа регистра - с выходами счетчиков импульсов, прямой вход операционного усилителя связан через резистивную матрицу с выходами счетчиков импульсов, прямой вход операционного усилителя связан через резистивную матрицу с выходами счетчиков импульсов, другой вход операционного усилителя - с выходом датчика давления, а преобразователь кодов выполнен в виде двух микросхем, содержащих постоянное запоминающее устройство и схему сравнения, при этом вход преобразователя кодов подключен к выходу регистра, его выходы - к входу дешифратора и цифровым индикаторам, а светодиодные индикаторы подсоединены к выходам дешифратора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения давления и оценки регулировочных параметров, на на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства, (вариант).

Устройство для измерения давления и оценки регулировочных параметров (фиг. 1) содержит датчик 1 давления, аналого-цифровой преобразователь 2, преобразователь 3 кодов, дешифратор 4, два светодиодных цифровых индикатора 5 и 6.

Датчик 1 давления - потенциометрический, малогабаритный, имеет диапазон измерения в конце такта сжатия в пределах 0...4,0 МПа (типа МД-40 ТС). Совместно с наконечником и перепускным шариковым клапаном (на чертежах не показаны) датчик 1 устанавливается в гнездо манометра дизельного компрессометра.

Аналого-цифровой преобразователь 2 состоит из генератора 7 тактовых импульсов, двух последовательно подключенных двоичных счетчиков 8 и 9 импульсов, резистивной матрицы 10 типа R-2R, выполненной на элементах R3...R18 (фиг. 2), операционного усилителя 11, регистра 12.

Преобразователь кодов 3 выполнен на двух микросхемах 13 и 14 типа К573РФ2 и содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и схему сравнения, дешифратор 4 - на одной микросхеме типа К155ИД10. Генератор 7 импульсов может быть выполнен на микросхеме типа К361ТЛ1, счетчики 8 и 9 импульсов - на микросхеме типа К561ИЕ10, операционный усилитель 11 - на микросхеме типа К533УД, регистр 12 - на микросхеме типа К555ИР23, дешифратор - на микросхеме типа К155ИД10. Кроме того, устройство содержит три светодиодных индикатора 15, 16 и 17 состояния двигателя.

Электрический выход датчика 1 подключен к электронной схеме устройства (к прямому входу генератора 7 импульсов и входу операционного усилителя 11). Выход генератора 7 тактовых импульсов подсоединен ко входу первого счетчика 8 импульсов, а выход его - ко входу второго счетчика 9 импульсов. Выходы счетчиков 8 и 9 образуют шину данных аналого-цифрового преобразователя 2 и подсоединены к резистивной матрице 10 и входу регистра 12. Выход резистивной матрицы 10 подключен к прямому входу операционного усилителя 11. Другой вход усилителя 11 соединен с выходом датчика давления 1. Выход операционного усилителя 11 соединен с стробирующим входом регистра 12.

Выход регистра 12 соединен с адресной шиной (входами микросхем 13 и 14 ПЗУ) преобразователя 3 кодов. Выходы преобразователя 3 кодов соединены с индикаторами 5 и 6 и подключены к входам дешифратора 4. Индикаторы 15, 16 и 17 состояния двигателя подсоединены напрямую к выходам дешифратора 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В процессе измерения давления конца такта сжатия при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя напряжение с датчика 1 давления, отображающее изменение давления внутри цилиндра двигателя, поступает на вход генератора 7 импульсов и один из входов операционного усилителя 11 аналого-цифрового преобразователя 2.

Генератор 7 импульсов с изменением поступающего на его вход напряжения U₁ (напряжение может изменяться в диапазоне 0...5 В, что соответствует изменению давления в цилиндре в диапазоне 0...4,0 МПа) периодически формирует тактовые импульсы определенной длительности τ. Импульсы с выхода генератора 7 поступают на счетный вход, как уже отмечалось, заключенных последовательно двоичных счетчиков 8 и 9.

Резистивная матрица 10, подключенная к выходам счетчиков 8 и 9, обеспечивает учет весового множителя на них и осуществляет цифро-аналоговое преобразование. В зависимости от количества поступивших импульсов на счетчики 8 и 9 на выходе резистивной матрицы 10 получают напряжение U₂. С выхода резистивной матрицы ступенчато возрастающее напряжение U₂ поступает на прямой вход операционного усилителя 11, работающего в режиме компаратора напряжения. Как только напряжение U₂ на выходе резистивной матрицы 10 сравняется с выходным напряжением U₁ датчика 1 давления, на выходе усилителя 11 появляется опорный сигнал высокого уровня. Сигнал поступает на стробирующий вход регистра 12 и в регистр записываются соответствующие значения счетчиков 8 и 9. На этом цикл аналого-цифрового преобразования заканчивается. После переполнения счетчиков 8 и 9, их значения обнуляются и цикл аналого-цифрового преобразования (измерения) может быть повторен. В ПЗУ преобразователя 3 кодов записаны коды значения измеряемых и регулировочных параметров. Код полученного значения сравнивается с записанными в ПЗУ кодами контрольных значений. Измеренное (полученное) и контрольное значения параметров высвечиваются на семисегментных светодиодных индикаторах 5, 6 типа КЛЦ202В.

При соответствии регулировочных параметров норме (к примеру, по результатам эксперимента давление в конце такта сжатия в цилиндре дизеля КамАЗ-740 находится в пределах P=3,6...3,8 МПа при измеряемом устройством диапазоне изменения давления P_изм= 0...4,0 МПа) загорается один из индикаторов, например 15. При необходимости регулировки установочного угла опережения впрыскивания топлива, давления начала подъема иглы форсунки и номинальной цикловой подачи топлива (давление P=3,1...3,6 МПа) загорается другой индикатор, например 16.

При неисправном состоянии цилиндропоршневой группы (давление P≤3,1 МПа) загорается третий индикатор, например 17.

Путем изменения адресного пространства ПЗУ можно осуществлять индикацию различных оцениваемых параметров (давления в конце такта сжатия, соответствующего ему угла опережения впрыскивания топлива, давления начала подъема иглы форсунки и величины номинальной цикловой подачи топлива). В зависимости от полученного значения оцениваемого параметра дешифратор 4 подключает один из светодиодов 15, 16 или 17 состояния двигателя, свидетельствующие о техническом состоянии цилиндропоршневой группы. 1 Кроме того, в условиях неустойчивых показаний на второй вход генератора импульсов 7 через отдельный переключатель (на схеме не показан) и сопротивление R2 (фиг.2) может подаваться напряжение низкого уровня, прекращающее работу генератора. В этом случае на индикаторах 5,6 происходит фиксация полученного значения давления или другого оцениваемого параметpa. При подаче тем же переключателем сигнала высокого уровня на второй вход генератора 7 импульсов вновь разрешается его работа.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления и оценки регулировочных параметров, содержащее датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, который включает генератор тактовых импульсов, счетчики импульсов, подключенные последовательно, резистивную матрицу, операционный усилитель и регистр, отличающееся тем, что оно снабжено преобразователем кодов, дешифратором, двумя цифровыми индикаторами и тремя светодиодными индикаторами состояния двигателя, причем стробирующий вход регистра соединен с выходом операционного усилителя, два других входа регистра - с выходами счетчиков импульсов, прямой вход операционного усилителя связан через резистивную матрицу с выходами счетчиков импульсов, другой вход операционного усилителя - с выходом датчика давления, преобразователь кодов выполнен в виде двух микросхем, содержащих постоянное запоминающее устройство и схему сравнения, при этом вход преобразователя кодов подключен к выходу регистра, его выходы - к входу дешифратора и цифровым индикаторам, а светодиодные индикаторы подсоединены к выходам дешифратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2