Функциональный преобразователь хода поршня

 

Союз Советских

Социалистических

Респуолик (11) 5 31650 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено18.06,75 (21) 2145353/10 (51) M. Кл."G 01 L 23/30 с присоединением заявки _#_ (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам нзооретений и отнрытий (43) Опубликовано 05.10.76.Б7оллетень Лг 37 (45) Дата опубликования описания 15.02.77 (53} УДК 531.787 (088.8 ) (?2) Авторы изобпетени:,< В„С, Овчинников, В. В. Овсянников, В. A. Устинов и В, В. Цагин

Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ХОДА ПОРШНЯ!

Изобретение относится к методам контроля режимов работы поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего

=горания, и может найти применение в системах и устройствах автоматического контроля, регистрации и регулирования их параметров, При исследовании работы двигателей внутреннего сгорания возникает необходимость определения среднего индикаторного давле-,и ния. Для этого используют следующее уравнение:,= — „ 1-=, ", где V — объем цилиндра;

5 — ход поршня.

Или в преобразованном виде

t 7l

Ф ((P = — W()W(V)dV= — ) Р(Ч ),т (4)Д Р, (2) г г

1-б

- T -Г где R — радиус кривошипа.

Л в.(т 2 + (V7 =кто=R- Вид 9 а (37 где д — отношение радиуса криеошипа к дикие шатуна; 25,Хт {g) -функция, связывающая смещение поршня от верхней метровой точки с углом поворота коленчатого вала двигателя. Учитывая, что подкоренное выражение очень близко к единице, чаще всего для,-П (Р) используют более простую формулу ,О (9) = S ò) .+ S m 2 .

Л

z (4)

Теоретическая погрешность упрощения в определении Р„ в большинстве случаев не превышает 0,1 + Оу5уз ь° Однако для снижения общей погрешности аппаратурного определения Р„. следует использовать преобразователи, выходной сигнал которых позволяет моделировать функцию +(9) по более точной формуле (3), Известно устройство, выходной сигнал которого моделирует функцию г l { г ) в упрощенном виде по формуле (4) (1), Это устройство, представляющее собой переменный конденсатор, ротор которого жестко связан с коленчатым валом двигателя, требует сложной технологии производства и применения при эксплуатации специальной вторичной аппаратуры.

531050

Известен также преобразователь хода поршня f2(который состоит из корпуса, панели с ламелями, щетки, делителя напряжения и блока питания. Движение поршня в нем преобразуется в импульсы напряжения, различные по длительности и амплитуде в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Однако наличие пар ламель-щетка значительно снижает его долговечность и надежность; отсутствие устройств, обеспечивающих получение аналогового сигнала, снижает точность преобразователя и не позволяет применять его в системах аналогового перемножения; наличие устройства дискретной установки величины коэффициента Я сужает диапазон применения.

Liens изобретения — повышение точности и надежности преобразователя и расширение области его применения. Это достигается тем, что в нем коммутатор выполнен в виде последовательно соединенных магнитоуправляемых ключей, расположенных равномерно по окружности статора, и взаимодействующих с ними электромагнитов, закрепленных на роторе под углом установки кривошипов кривошипно- шатунных механизмов двигателя, а делитель напряжения выполнен в виде параллельно включенных потенциометров, подвижные контакты которых через диоды и сглаживающий фильтр соединены с выходом преобразователя, при этом магнитоуправляемые ключи, число которых соответствует числу потенциометров, подключены к блоку питания через делитель, напряжения, а обмотки эпектромагнитов— через переключатель. Такое выполнение преобразователя хода чоршня позволяет моделировать функцию,О (Ч) по формуле (3).

Величина М устанавливается в делителе напряжения потенциометрами, включенными в цепь соответствующих магнитоуправляемых ключей, Сдвиг выходного напряжения по фазе при исследовании различных цилиндров двигателя осуществляется соответствующим переключением электромагнитов, расположенных в роторе под углом заклинки кривошипов, Включенный на выходе преобразователя сглаживающий фильтр выраэнивает ступенчатое напряжение.

На чертеже представлена принципиальная блок-схема преобразователя хода порш» ня.

Преобразователь содержит коммутатор со статором 1 с укрепленными в нем равномерно по окружности магнитоуправпяемыми ключами 2 и ротором 3, жестко связанным с коленчатым валом двигателя и посредством кривошипно-шатунного механизма 4 с поршнем 5, эпектромагниты 6, расположенные в роторе 3 строго под углом заб

l0

ld

29 ее

3О

И

40 клинки кривошипов, блок питания 7, делитель напряжения 8, состоящий из потенциометров 9 и диодов 10, переключатель11 и сглаживающий фильтр 12, Каждый потенциометр 9 может подключаться к источнику питания 7 с помощью ключей 2, например герконов. Количество потенциометров 9, а значит и герконов, определяется требуемой точностью воспрсизведения функции М(Ю) согласно формуле (3), Например, при 60 потенциометрах и

60 герконах, последние должны располагаться в статоре 1 через 6о, а функция 69)будет представлена 60 дискретными значениями, Согласно этим значениям выставляются скользящие контакты потенциомеров 9. Чтобы предотвратить шунтирование потенциометров 9 друг другом используются диоды 10.

При исследовании различных цилиндров форма выходного напряжения остается постоянной, à его фаза сдвигается на угол заклинки кривошипов. Это достигается установкой в роторе 3 электромагнитов 6 под углом заклинки кривошипов, На чертеже ус= ловно показаны четыре электромагнита 6 под углом 90о. При таком варианте возможно исследовать двигатели, цилиндры которых работают через 90 (180) . Питание на электромагниты 6 подается с блока питания 7 через переключатель 11, которым можно замыкать цепь питания того или иного электромагнита 6 в зависимости от исследуемого цилиндра, При этом электро» магнит 6, находящийся под током, воздействует на ключ 2, который под дей. вием электромагнитной силы замыкается, и соответствующий потенциометр оказывается подключенным к источнику 7.

Преобразователь работает следующим образом.

При работе двигателя синхронно с коленчатым валом вращается ротор 3, В период исследования какого-либо цилиндра переключателем 1 1 включается соответствующий электромагнит 6, который заставляет последог.ательно срабатывать ключи 2. В свою очередь ключи 2 замыкают цепь потенциометров 9, скользящий контакт которых настроен на свое конкретное значение в с оответствии заранее пр отабул ир ованн ой функцией (3), Таким образом, потенциоме.трами 9 можно установить требуемый закон выходного напряжения и регулировать величину путем перестройки скользящих контактов потенциометров 9.

Диоды 10 предотвращают шунтирование потенциометров друг другом, При полном обороте ротора 3 на выходе преобразователя напряжение с блока питания 7 ослаб ляется потенциометрами 9 согласно форму531050 ле (3) ° Фильтр 12 позволяет избавиться от ступенчатого выходного напряжения и получать на выходе сигнал аналоговой формы в точном соответствии с заданным законом 0(Ч) . При последуюшем врашении цикл снова повторяется. Переключателем 11 можно включать тот или иной электромагнит 6, при этом выходное напряжение сдвигается по фазе, отображая движение поршня 5 соответствуюшего цилиндра. Наличие магнитоуправляемых ключей 2 значительно увеличивает долговечность и надежность преобразователя. Наличие в делителе напряжения 8 потенциометров 9 устанавливает требуемую величину Д простым способом (врашением ручки потенциометра 9), что значительно упрошает обслуживание преобразователя и создает воэможность установки его на любые типы двигателей.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь хода поршня, содержаший коммутатор со статоро р ом и ротором связанным с коленчатым

Э валом двигателя, и делитель напряжения, подключенный к блоку питания, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразователя и расширения области его применения, в нем коммутатор выполнен в виде последовательно соединенных магнитоуправляемых ключей, расположенных равномерна по окружности статора, и взаимодействуюших с ними электромагнитов, закрепленных на роторе под углом установки кривошипов кривошипн шатунных механизмов двигателя, а делитель напряжения выполнен в виде параллельно включенных потенциометров, подвижные контакты которых через диоды и сглаживаюший фильтр соединены с выходом преобразователя, при этом магнитсуправляемые ключи, число которых соответствует числу потенциометров, подключены к блоку питания через делитель напряжения, а обмотки электромагнитов — через переключатель, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Проспект фирмы "Eussy Transducer тпол о61,2enXmav1c ЭЬо,1969, стр.15-17.

2. Авторское свидетельство СССР

М 340923, кл. G 01 Ъ 23/08, 1970.

Составитель О, Полев

РеаактоР О. Фкаепаоаа ТекРеа М. Леакокак КоРРекзоРД. Я4жоакяяекко

Заказ 5407/145 Тираж 1029 Подписное

1!НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

r.о делам изобретений и открытий

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

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