Цифровой измеритель отношения давлений в двигателе внутреннего сгорания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 750300 (61) Дополнительное к авт. свир-ву (51)М. Кл.з (22) Заявлено 09.1277 (21) 2558507/18-10

G 01 L 15/00

G 01 1. 23/08 с присоерииеиием заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230780. Бюллетень HP 27 (53) УДК 531.787 (088.8) Дата опубликования описания 230780 (72) Авторы изобретения

B А Алексеев, A.È.Ìàðòaøèí, Б.Л.Свистунов и O.H.Сухарев (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ

В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения и контроля давления в цилиндре двига- 5 телей внутреннего сгорания.

Известно устройство для измерения отношения давления, в котором с целью получения угла поворота вала, пропорционального отношению давле- 19 ний, осуществляется механическое логарифмирование и антилогарифмирование промежуточных величин (углов поворота), пропорциональных давлениям P1j .

Недостатком данного устройства является значительная погрешность изме- рителя за счет наличия механических преобразований, а также низкое быстродействие, ограничивающее его ис- 2О пользование при исследовании быстроменяющихся процессов.

Известно также устройство для измерения отношения давлений, которое является наиболее близким по техничес- 25 кой сущности и достигаемому результату к изобретению t2j . устройство содержит. рычаг, к одному плечу которого подсоединен манометрический упругий чувствительный элемент, а к другому — анероидный чувствительный элемент, закреплен- ный на поворотной рамке, датчик положения рычага и сервопривод для поворота рамки. Устройство снабжено двумя электромагнитами с якорями и двумя Функциональными преобразователями "давление-электрический ток", один из которых анероидный, а другой — манометрический. При этом якорь одного электромагнита жестко связан с анероидным чувствительным элементом, а якорь другого — с манометрическим. Выходные клеммы преобразователей "давление — электрический ток" соединены последовательно между собой и с обмотками обоих электромагнитов. При поступлении давлений рычаг поворачивается.

Датчик положения рычага через следящую систему его выравнивает, отрабатывая угол ос. При этом угол ос зависит от отношения давлений Р1 Р, а также от абсолютных значений Р4 и P . Компенсация этой зависимости производится следующим образом. Функциональные преобразователи преобразуют давления в электрические то,ки, поступающие в обмотки электро750300 магнитов, якоря которых изменяют положение рычага.

Недостатком такого устройства является относительно невысокая точность, обусловленная погрешностью электро-механического преобразователя, а также сложность реализации.

Цель изобретения — повышение точности измерения отношения давления.

Это достигается тем, что в измерителе, содержащем датчики давления, фильтры низких частот и вычислительное устройство, последнее содержит аналоговое запоминающее устройство, пропорционально-интегральное звено, дифференциатор, усилитель-ограничитель, формирователь, сравнивающее устройство, триггер, ключ и узел цифрового измерения интервалов времени, причем выход первого датчика подключен через первый фильтр параллельно ко входам аналогового запоми- 20 нающего устройства и дифференциатора, выход которого через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и формирователь подключен к одному входу триггера, соединенно- 25 го с управляющими входами ключа, аналогового запоминающего устройства и входам узла цифрового измерения интервалов времени, другой вход триггера соединен с выходом сравнивающего устройства, входы которого подключены к выходам пропорциональноинтегрального звена и второго фильтра, выход которого соединен через ключ с ВХОдОм пропорционально-интегрального звена, вход которого соединен с выходом аналогового запоминающего устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового измерителя; на Фиг.2— временные диаграммы, поясняющие рабо- 40 ту цифрового измерителя.

Измеритель содержит датчики давления 1 и 2, фильтр низких частот 3, аналоговое запоминающее устройство 4, дифференциатор 5, усилитель-ограни- 45 читель б, формирователь 7, триггер 8, ключ 9, фильтр 10, пропорциональноинтегральное звено 11, сравнивающее устройство 12, узел 13 цифрового измерения интервалов времени. 50

Выход первого датчика 1 подключен через фильтр 3 параллельно ко входам аналогового запоминающего устройства

4 и дифференциатора 5, выход котороrcpt через усилитель-ограничитель б и формирователь 7,последовательно соединенные, подключен к одному входу триггера 8,соединенного с управляющими входами ключа 9 и аналогового запоминающего устройства 4, а также со входом узла 13. Другой вход триг- 60 гера 8 соединен с выходом сравнивающего устройства 12, один вход которого подключен к выходу пропорционально-интегрального звена 11, а друГой — К ВЫХОДУ СОЕДИНЕННОГО С ВЫХО- 5 дом второго датчика 2 второго фильтра 10, выход которого соединен через ключ 9 с интегрирующим входом пропорционально-интегрального звена 11,пропорциональный выход которого соединен с выходом аналогового запоминающего устройства 4.

Цифровой измеритель работает следующим образом. ИзменяющеЕся за цикл давления Р в цилиндре двигателя внутреннего сгорания фиксируется первым датчиком 1 давления, например индуктивным. Давление Р, соответствующее линии атмосферного давления, Фиксируется вторым датчиком 2 давления. С выхода датчика 1 переменное напряжение подается на вход первого фильтра

3, где выделяется огибающая напряжения, повторяющая закон изменения давления Р . Она выделяется фильтром

3, напряжение с которого подается на вход устройства 4 и на вход дифференциатора 5. На выходе последнего напряжение в моменты, соответствующие экстремальным точкам давления Р, равно нулю. С выхода дифференциатора

5 напряжение подается на вход усилителя-ограничителя б, где оно преобразуется в напряжение прямоугольной формы. Данное напряжение подается на вход формирователя 7, выделяющего импульс, соответствующий задйему фронту выходного напряжения усилителя-ограничителя 6, т.е. моменту

P = Р„, „. Этот импульс перебрасывает триггер, своим выходным уровнем разрешающий запоминание выходного напряжения фильтра 3 на устройство

4 и открывающий ключ 9.

Для Фиксирования давления Р, соответствующего линии атмосферного, служит второй датчик 2,второй фильтр

10. Это давление можно считать постоянным в пределах каждого цикла работы двигателя внутреннего сгорания.

Напряжение с выхода фильтра 10 подается через открытый ключ 9 на интегрирующий вход пропорционально-интегрального звена 11., выполненного, например, на основе операционного усилителя. На пропорциональный вход звена 11 подается напряжение с выхода устройства 4. Выходное напряжение пропорционально-интегрального звена

11 имеет следующий вид:

Это напряжение подается на один вход сравнивающего устройства 12, на другой вход которого подается напряжение U . Момент срабатывания сравнивающего устройства 12 может быть определен иэ соотношения откуда длительность импульса на выходе триггера 8, возвращаемого в исход750300 формула изобретения

6мхад ное состояние импульсом сравнивающего устройства 12, при С = С =С, пропорциональна отношению13 „фо, т.е. п ах о дФ, = = ЯС = К AC (K=conet) ) па х Prnaх о о

Длительность этого импульса измеряется с помощью узла 13,выходным сигналом которого (и всего устройства) является цифровой код, пропорциональный искомому отношению

Й- IC (, - c0n et}.

О

Смена выходного уровня триггера 8 служит сигналом для сброса напряжения, запомненного в устройстве 4, а также д я закрытия ключа 9. Схема возвращается в исходное состояние.

В следующем цикле работа происходит аналогично рассмотренной.

Техническая эффективность изобретения состоит в том, что задача повышения чувствительности выполняется без применения механических и электромеханических функциональных узлов.

Цифровой измеритель отношения 30 давлений в двигателе внутреннего -сгорания, содержащий датчики давлений, фильтры низких частот и вычислительное устройство, о т л и ч а ю щ и йс я тем,, что, с целью повышения точности, в нем вычислительное устройство содержит аналоговое запоминающее устройство, пропорциональноинтегральное звено, дифференциатор, усилитель-ограничитель, формирователь, сравнивающее устройство, триггер, ключ и .узел цифрового измерения интервалов времени, причем выход первого датчика подключен через первый фильтр параллельно ко входам аналогового запоминающего уСтройства и дифференциатора, выход которого через последовательно соединенные усилительограничитель и формирователь подключен к одному входу триггера, соединенного с управляющими входами ключа, аналогового запоминающего устройства и входом узла цифрового измерения интервалов времени, другой вход триггера соединен с выходом сравнивающего устройства, входы которого подключены к выходам пропорционально-интегрального звена и второго фильтра, выход которого соединен через ключ со входом пропорциональноинтегрального звена, соединенного с выходом аналогового запоминающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 4354á8, кл. G 01 L 15/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 336550, кл. G О! L 23/08, 1972 (прототип).

lf -l(Р1

ЛЗУ

Составитель А.Зражевский ,Редактор В.Фельдман Техред М.Петко Корректор М.Коста

Заказ 4621/32 Тираж 1019 Подписное

ЦИНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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