Цифровое устройство для измеренияпараметров двигателей внутреннегосгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТБЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республнк ю797066 (6f ) Дополнительное к авт. свкд-sy (22) Заявлено 1б0239 (2f) 272б305/18-21

:(51) . Кд з

Н 03 К 13/20

f осударствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиия и открытий с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 15.0181. бюллетень Ю 2 (53} УДК 621 374 (088. 8) Дата опубликования описания 180 181 (72) Авторы изобретения

В. Г. Чернов, В. M. Дерябин и Е. Н.. Кокорев

Владимирский политехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ HAPAMET

ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ %pa, Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для автоматизации процесса измерения параметров двигателей внутреннего сгорания..

Известно устройство, которое представляет собой набор аналоговых измерительных приборов различных конструкций, обеспечивающих измерение температуры, числа оборотов, давления,. уровня. Основное его назначение .предупредительная сигнализация и выдача сигнала на аварийную защиту.

Выборочное измерение предназначено для выяснения причин появления преду- f5 предительного сигнала и оценки степени аварийности обнаруженного сигиализатором параметра (1)

Недостатком этого устройства является то, что оно может-обеспечить 20 только выборочное измерение контролируемых величин (температура, число оборотов, давление . и уровень) и, кроме того, при измерении числа оборотов принято многоступенчатое преобра-25 зование число оборотов-частота- постоянное напряжение - стандартный токовый сигнал, что значительно увеличивает погрешность измерения и усложняет конструкцию., 30

Известно также устройство, представляющее аналого-цифровой измерительный преобразователь с,промежуточным преобразованием во временной интервал, который определяется по времени разряда емкости через сопротивление измерительных датчиков.Получение цифрового отсчета достигается заполнением временного интервала импульсами эталонной частоты 2

Недостатками этого устройства являются ограниченный набор измеряемых величий (температура, давление и уроень масла или топлива), невысокую точность измерения иэ-за отсутствия коррекции нелинейности характеристик датчиков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое устройство Soiàrtron Compact-33 Data бо„ger, выпускаемой фирмой Solartron Group Limited (Product Data 1972,каталог фирмы), состоящее из индикатора допускового контроля, соединенного с устройством допускового контроля, выходного регистра с индикацией, программного устройства, переключателя каналов, линеаризатора характеристик датчиков, измерительного преобразователя, ком797066 мутирующих ключей, аналоговых датчиков (токовых, потенциальных, резистивных1которые через коммутирующие ключи, управляемые переключателем каналов, соединены с измерительным преобразователем, выход которого подключен к линеаризатору характерис.тик датчиков и связан одновременно с выходным регистром с индикацией и устройством допускового контроля, причем шины управления узлов соединены с выходами программного устройства (3)

Недостаток устройства состоит в том, что оно рассчитано на работу только с аналоговыми датчиками, точность устройства ограничивается лине- 15 аризатором характеристик датчиков, так как при используемом методе линеариэации увеличение точности значительно усложняет конструкцию линеариэатора, и, кроме того, отсутствует 2О воэможность определения в процессе цикла измерения тех характеристик двигателя, которые не могут быть непосредственно измерены.

Цель изобретения — повышение точности за счет применения автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразователя и улучшение линеариэации датчиков, расширение класса измеряемых параметров, состоящее в определении непосредСтвенно в цикле измерения характеристик двигателя, которые не могут быть непосредственно измерены(например, эффективной мощности, крутящего момента, среднего эффективного давления, коэф- З5 фициента избытка воздуха и т.д.).

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для измерения параметров двигателя внутреннего сгорания, содержащее анало- 4р новые датчики, подключенные через коммутирующие ключи к измерительному преобразователю, переключатель каналов, выходы которого подключены к управляющим входам коммутирующих ключей, программное устройство, выходной регистр и -индикатор допускового контроля, дополнительно введены оперативное запоминающее устройство, арифметическое устройство, постоянное запоминакщее устройство и дискретные датчики, которые через ксммутирующие ключи соединены с информационными входами первого, второго и третьего вентилей, с которыми одновременно связан выход измеритель- 55 ного преобразователя, при этом выход первого вентиля связан с выходным регистром, управляющие входы вентилей соединены соответственно с первой; второй, третьей и четвертой выходны- ц ми шинами программного устройства, причем вторая, третья и четвертая выходные шины программного устройства соединены с управляющими входами оперативного запоминающего устройства, пятая-с шйной управления запоминающим.и арифметическим устройствами, шестая с шиной управления переключателя каналов, седьмая — с шиной управления измерительного преобразователя.

Информационный вход арифметического устройства соединен с выходами постоянного и оперативного запоминающих устройств ко входу последнего подключены выходы второго, третьего и четвертого вентилей, информационный вход четвертого вентиля связан с . выходом арифметического устройства, подключенного одновременно к индикатору допускового контроля и выходному регистру.

На чертеже приведена функциональная схема цифрового устройства для измерения параметров двигателей внутреннего сгорания.

Устройство состоит из аналоговых

1 и дискретны 2 датчиков коммутирующих ключей 3, измерительного преобразователя 4, переключателя 5 каналов, первого 6, второго 7, третьего 8 и четвертого;9 вентилей, программного устройства 10, оперативного запоминающего устройства 11, арифметического устройства 12, постоянного запоминающего устройства 13, выходного регистра 14, индикатора 15 допускового контроля.

Работа устройства происходит следующим образом.

Измеряемые параметры воспринимаются датчиками 1 и 2. Дискретные датчики 2 подключаются ко входам одного из трех вентилей 6,7 и 8 через коммутирующие. ключи 3 непосредственно, а аналоговые датчики 1 — через коммутирующие ключи 3 и измерительный преобразователь 4, представляющий собой простейший линейный преобразователь аналог-код. Переключение коммутирующих ключей осуществляется переключателем 5 каналов.

Все датчики как аналоговые, так и дискретные, разбиваются на три группы.

Датчики, статистические характеристики которых не нуждаются в линеа1 ризации, и их выходные сигналы под-. лежат только регистрации. Сигналы от этих датчиков проходят через первый вентиль 6.

Датчики, статистические характеристики которых не нуждаются в линеаризации, но участвуют в процессе экспресс-обработки, т. е. вычисления тех характеристик двигателей, которые не могут быть непосредственно измерены. Сигналы от этих датчиков проходят через второй вентиль 7.

Датчики, статистические характеристики которых нуждаются в линеаризации. Сигналы от этих датчиков проходят через третий вентиль 8. Эта группа датчиков делится на две подгруппы: датчики, выходные сигналы

797066 ко орых только регистрируются в выходном регистре 14 с индикацией1 датчики, выходные сигналы которых регистрируются и должны запоминаться для экспресс-обработки.

Разделение на подгруппы произво5 дится с помощью четвертого вентиля

9, через который выход арифметического устройства 12 соединяется со входом оперативного эапомииакщего устройства 11. управление четвертым вентилем 9 осуществляется от четвертой шины программного устройства 10.

Четвертый вентиль 9 открывается только тогда, когда в арифметическом устройстве 12 обрабатываются сигналы от соответствующих датчиков (группа 2 и вторая подгруппа

Сигналы от датчиков первой группы в виде кода поступают в выходной регистр, который может быть снабжен индикацией. Сигналы от .датчиков вто- 20 рой группы запоминаются по определенным адресам в оперативном запоминающем устройстве 11, откуда они переносятся в регистры арифметического устройства 12 для выполнения соот- р ветствующих операций по определению характеристик, не поддающихся измерению; одновременно они выводятся в выходной регистр 14. Хранятся эти сигналы в оперативном запоминающем устройстве 11 в течение одного цикла измерений. Для датчиков третьей группы, если сигналы после линеаризации только регистрируются, информация, поступающая в оперативное запоминающее устройство 11, переносится в арифметическое устройство 12, где производится линеаризация и затем переписывается в выходной регистр

14. При этом соответствующая информация в оперативном запоминающем уст- 40 ройстве 11 может быть стерта. Если сигналы датчиков кроме линеариэации используются для вычислений, то.с помощью четвертого вентиля 9 линеари зованное значение возвращается из 4 арифметического устрой тва 12 в оперативное запоминающее устройство 11 по тому же адресу, где оно хранилоаь до линеаризации. Линеаризованное значение выводится также в выходной регистр 14. При выполнении вычислений информация из оперативного запоминающего устройства 11 переносит-. ся в арифметическое устройство 12, где и обрабатывается. Результат фиксируется в выходном регистре 14. Хранение информации в оперативном запоминающем устройстве 11 расчитано на,, один цикл измерений.

В арифметическом устройстве 12 также производится допусковой конт- щ роль, во время которого измеренная (или вычислейн ая) вел ичин а срав Нивается с предельными допустимыми значениями, которые хранятюся в постоянном запоминающем устройстве 13. Результат сравнения выводится на индикатор 15 допускового контроля.

Процесс автоматической коррекции измерительного преобразователя заключается в том, что с помощью вспомогательных измерений в арифметическом устройстве вычисляются аддитивная и мультипликативная .погрешности измери тельного преобразователя, а затем коррекция вносится в результаты измерений. Вспомогательные измерения производятся один раз в каждом цикле измерений.

B устройстве прототипа в качестве измерительного преобразователя используется отдельный прибор - вольтметр, имеющий сложную внутреннюю структуру, а в предлагаемом устройстве можно использовать простейший преобразователь аналог-код, функция преобразования которого линейна.

Процесс линеаризации состоит в вычислении обратной функции для функции преобразования датчика, которая с большой степенью точности описывается уравнениями порядка не выше третьего для подавляющего большинства датчиков. Нахождение решения такого уравнения не вызывает затруднений с точ си зрения технической реализации, причем такое решение имеет большую точность, чем линеаризация по методу кусочно-линейной аппроксимации. введение арифметического устройства, оперативного и постоянного запоминающих устройств позволяет обеспечить вычисление характеристик двигателя, которые не могут быть непосредственно измерены, то есть выполняется экспресс-обработка полученной информации.Для этой цели в зависимости от типа двигателя программируется проГраммное устройство, которое представляет собой микропрограммируемое цифровое логическое устройство, и постоянное запоминающее устройство, в котором запоминаются соответствующие константы.

Формула изобретения

Цифровое устройство для измерения параметров двигателей внутреннего сгорания, содержащее аналоговые датчики, подключенные через коммутирующие ключи к измерительному преобразователю, переключатель каналов, выходы которого подключены к управляющим входам коммутирующих ключей, программное устройство, индикатор допускового контроля и выходной регистр, о т л и ч а ю.щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения класса измеряемых параметров, в устройство дополнительно введены оперативное запоминающее устройство, арифметическое устройство, постоянное запоминающее устройство и дискрет797066

ВНИИПИ Заказ 9801/78 Тираж 999 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, йые датчики, которые через коммутирующие ключи соединены с информационными входами первого, второго и третьего вентилей, к которым одновременно подключен:выход измерительного преобразователя, при этом выход первого вентиля связан с выходным регистром, управляющие входы вентилей подключены соответственно к первой, второй, третьей и четвертой выходным шинами программного Устройства, о причем вторая, третья и четвертая выходные шины программного устройства одновременно соединены с управляющими входами оперативного запоминающего устройства,. пятая - с шиной управления постоянным запоминающим и арифметическим устройствами, шестая — с шиной управления переключателя каналов,/ седьмая — с шиной управления измерительного.преобразователя,. информационный вход арифмети- 20 ческого устройства соединен с выходами постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминающегс устройства, к информационному входу которого подключены выходы второго, третьего и четвертого вентилей, информационный вход четвертого вентиля соединен с выходом арифметического устройства, подключенного одновременно к индикатору допускового контроля и выходному регистру.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Борис Я. Б., Кац 3. N., Каэдеки О. A. Система унифицированных приборов дистанционного контроля основных параметров дизелей, "-Приборы и системы управления", 1968, М 5.

2. Заявка Великобритании М 1466490, кл.Н 3 Т, опублик.1977.

3. Цифровое, устройство Solartron

Compact - 33, "„Data Logger "Product

Оаta 1972". Каталог. фирмы So1artron

Group Limited.