Устройство для измерения среднего индикаторного давления двигателей внуреннего сгорания

 

189225О

Союз Советск ик

Социапистическик

Республик

ОР.ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 04. 80 (21) 2916156/18-10 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет (51)М, Кл.

G 01 L 23/08

Гооударстааннь!й комитет

СССР (53) УДК531.787 (088. 8) Опубликовано 23.12.81 ° Бюллетень Юе 47 оо делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 23. 12.81

М (72) Авторы изобретения

A.Ñ.Êðàñêî и A.À.Ïëàâèëüùèêîa (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО

ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам и системам для испытания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известны устройства для измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах двигателей внутреннего

-сгорания 1 .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения .среднего индикаторного давления (СИД), содержащее датчик давления, выход которого соединен с одним из входов цифроаналогового преобразователя (ЦАП), второй вход ЦАП соединен с выходом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), вход ПЗУ подключен к выходу преобразователя угла поворота вала в код, выход ЦАП соединен с входом анлого-цифрового преобразователя (ЛЦП), выход которого подключен к входу сумматора-накопителя (2 .

Недостатком этого устройства является то, что в нем не обеспечивается воэможность измерения СИД без изменения положения преобразователей угла поворота вала в код относительно вала в цилиндрах ДВС с различными углами между пространственным расположением кривошипов, что замедляет процесс измерений, при этом измерение среднего индикаторного дав.пения в цилиндрах ДВС с различными значениями отношения радиуса кривошипа к длине шатуна сопряжено с увеличением числа ПЗУ.

Целью изобретения является ускорение процесса измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах

ДВС с различными углами между кривошипами и с различными отношениями радиуса кривошипа к длине шатуна.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик давления, цифроаналоговый преобра, зователь, постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, сумматор-накопитель, индикатор, блок управления, причем выход датчика давления соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу постоянного запоминающего устройства,. выход сумматоранакопителя соединен с первым входом индикатора, первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к первым входам аналого-цифрового преобразователя и сумматора-накопителя и ко второму входу индикатора, введены датчик угловых меток, датчик верхней мертвой точки, два дополнительных цифроаналоговых преобразователя, два программных переключателя, дополнительное постоянное запоминающее устройство, суммирующий усилитель, преобразователь кода, реверсивный счетчик, переклю-— чатель входов, дешифратор, два триггера, схема совпадения, два дешифратора нуля, вычитающий счетчик и группа вентилей, а блок управления снабжен двумя входами, причем выход датчика угловых меток соединен с первыми входами вычитающего счетчика и схемы совпадения выход схемы совпадения подключен к первым входам блока управления и переключателя входов, два выхода которого соединены с двумя входами реверсивного счетчика, второй вход блока управления подключен к выходу датчика верхней мертвой точки, к первому входу первого триггера и к первому входу группы вентилей, второй вход которой соединен с выходом первого программного переключателя, а выход соединен с вторым входом вычитающего счетчика, выход вычитающего счетчика через первый дешифратор нуля подключен к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с выходом второго дешифратора нуля, а выход1 со вторым входом схемы совпадения, выход реверсивного счетчика подключен ко входам второго дешифратора нуля, двух постоянных запоминающих устройств и дешифратора, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу переключателя входов и к первому входу преобразователя кодов, второй вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, а

892250 выход — со вторым входом сумматоранакопителя, выход дополнительного постоянного запоминающего устройства подключен к первому входу первого дополнительного цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход — с первым входом второго дополнительного цифроаналогового

10 преОбразователя, второй вход которого подключен к выходу второго программного переключателя, а выход— к первому входу суммирующего усилите" ля, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход — со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход которого подключен к третьим входам преобразователя кода и сумматора-накопителя.

На чертеже представлена блок-схе- Ma предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 давления, датчик 2 угловых меток, отметчик 3 верхней MepTBQH точки (BNT) пОршня ОднОго из цилиндров, принятого за опорный, вычитающий счетчик

4, группу вентилей 5, программный переключатель 6, два блока 7 и 8 постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) ! дешифратор 9 нуля, триггер 10, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)

11 и 12, реверсивный счетчик 13, переключатель !4 входов, схему 15 совпадения, ЦАП 16,суммирующий усили 35 тель 17, дешифратор 18 нуля, программный .переключатель 19, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 20, дешифратор 21, триггер 22, преобразователь 23 кода, сумматор-накопитель

24, блок 25 управления и индикатор

26, причем выход датчика 1 давления соединен с входами ЦАП 11 и 12, другие входы которых подключены к выходам блоков ПЗУ 7 и 8 соответст45 венно, выход ЦАП 11 соединен с входом ЦАП 16, другой вход которого подключен к программному переключателю 19, а выход — к входу суммирующего усилителя !7, другой вход ко50 тОрого соЕдинен с выходом ЦАП 12, а выход — с входом АЦП 20, другой вход АЦП 20 подключен к первому выходу блока 25 управления, выход датчика 2 угловых меток соединен с пер55 выми входами вычитающего счетчика

4 и схемы 15 совпадения, выход схемы 15 совпадения подключен к первым входам блока 25 управления и пере892 где Ч вЂ” угол поворота коленчатого вала ДВС, P(— зависимость внутрицилиндромГ вого давления от Г, И(щ- функция хода поршня, ), — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Перед началом работы осуществляется программирование устройства при помощи программных переключателей б и 19. С помощью переключателя 6 осуществляется синхронизация двух функций: сигнала давления в -ом цилиндре и функции И(ч) Записав значения функций з1п Ч и

sin 2Г для конкретных значений ар5 ключателя 14 входов, два выхода которого соединены с двумя входами реверсивного счетчика 13, второй вход блока 25 управления подключен к выходу датчика BMT 3, к первому входу триггера 22 и к первому входу группы вентилей 5, второй вход которой соединен с выходом программного переключателя 6, а выход — со вторым входом счетчика 4, выход счет- te чика 4 через дешифратор 9 нуля подключен к входу триггера 10 второй вход которого соединен с выходом дешифратора 18 нуля, а выход — со вторым входом схемы 15 совпадения, выход счетчика 1.3 подключен к входам дешифратора 18 нуля, двух блоков

ПЗУ 7, 8 и дешифратора 21, выход которого соединен со вторым входом триггера 22, выход триггера 22 под- р11 ключен к второму входу переключателя 14 входов и к первому входу преобразователя 23 кода, второй вход которого соединен с первым выходом

АЦП 20, первый вход сумматора-како- 2з пителя 24 подключен к второму выходу о блока 25 управления, второй вход— к выходу преобразователя 23 кодов, третий вход — к второму выходу АЦП 20 и третьему входу преобразователя 23 кодов, а выход — к входу индикатора

26, другой вход которого соединен с третьим выходом блока 25 управления.

Устройство при измерении СИД реализует следующий алгоритм обработки сигнала давления

250 6 гумента Ч в память, можно затем воспроизводить эти функции синхронно с процессом изменения давления в любом из цилиндров. Для этого на выходе переключателя 6 выставляется код угла между пространственным расположением кривошипов исследуемого и

:опорного цилиндров, что обеспечивает необходимую задержку при воспроизведении функции М(М) относительно .ВМТ. На выходе переключателя 19, в соответствии с типом исследуемого

ДВС, выставляется код обратной величины от 1 /2. При поступлении импульсного сигнала с выхода датчика

BMT 3, с началом каждого цикла работы ДВС, осуществляется установка в исходное состояние триггера 22 и за- пись кода с выхода переключателя 6 через разблокированную группу венти/ лей 5 в реверсивный счетчик 4, на счетный вход которого поступают импульсы с выхода датчика 2 угловых меток. Датчик 2 угловых меток (например, датчик частоты вращения, устанавливаемый напротив зубьев ма- ховика, с умножителем частоты на выходе) формирует на своем выходе импульсы через определенные значения угла поворота коленчатого вала ДБС.

При поступлении на счетный вход счетчика 4 числа импульсов, равного коду предварительной установки последнего, срабатывает дешифратор 9 нуля (так как при этом на выходе счетчика 4 формируется код нуля). Дешифратор 9 нуля формирует на своем выходе короткий импульс, который поступает на первый вход триггера 10, устанавливая последний в состояние

"1" на его выходе. При этом разблокируется схема 15 совпадения и импульсы с выхода датчика 2 угловых меток начинают поступать на первые входы переключателя 14 входов и блока 25 управления.

Импульсы, поступившие на вход пере ключателя 14, проходят на один из

его выходов, подключенный к суммирующему входу счетчика 13. Код с выхода счетчика 13 поступает на адресные входы ПЗУ 7 и 8, в ячейках которых хранятся значения функции з1п 2Ч и sint, соответственно, для фиксированных значений угла поворота коленчатого вайа. Поскольку функция М(Ж симметрична относительно начала координат, с целью сокращения н два ра892250

40

50 за объема ПЗУ 7 и 8 в них записываются фиксированные значения функций

s1n 2× и з1пЧ, необходимые для воспроизведения только одной ветви функции М(Ч).

При .воспроизведении второй ветви функции М(Ч) используются соответствующие значения функций з1п 2Ч и

sinP, хранящиеся в ПЗУ 7 и 8, с учетом знака при последующей обработке.

Содержимое ячеек ПЗУ 7 и 8 опрашиваемых последовательно, в соответствии с кодом адреса, формируемым на выходе счетчика 13, считывается в ЦАП 11 и 12 соответственно. С помощью

ЦАП 11 и 12 реализуется перемножение текущего значения давления в цилиндре, представленного в аналоговой форме, с фиксированными значениями функции з1п 2Ч и з1п, представленными в цифровой форме. При этом напряжение с выхода датчика 1 используется в ЦАП 11 и 12 в качестве опорного, а на цифровые входы последних из ячеек ПЗУ 7 и 8 поступают коды обратных величин от значений функций

" "iп 2Ч и, s1nЧ (таким образом, в ячейках ПЗУ 7 и 8 записываются коды значений функций 1/sin 2Ч и 1/з1пЧ для определенных значений аргумента Ч).

Напряжение с выхода ЦАП 12 поступает на один из входов суммирующего усилителя 17, а напряжение с выхода

ЦАП 11 умножается в ЦАП 16 на код величины 1/4Щ, который формируется на выходе переключателя 19. Напряжение с выхода ЦАП 16 поступает на второй вход усилителя 17, напряжение. на выходе которого равно сумме напряжений поступающих на два его входа.

С выхода усилителя 17 напряжение поступает на вход AIgI 20 который запускается импульсамн с первого выхода блока 25 управления. Импульсы на первом выходе блока 25 управления формируются с задержкой по отношению к импульсам, поступающим на его пер" вый вход. Величина задержки определяется временем считывания информации из ячеек ПЗУ 7 и 8. а также переходными процессами в ЦАЛ 11, 12, 16 и усилителе 17.

По окончании преобразователя входного напряжения в код АЦП 20 формирует на своем втором выходе короткий импульс, по переднему фронту ко- ss торого преобразователь 23 кода начинает преобразование кода, сформированного на первом выходе АЦП 20, а по заднему — сумматор-накопитель 24 начинает операцию сложения очередного отсчета с суммой предшествующих при воспроизведении одной ветви функции М(1,1и операцию вычитания при воспроизведении другой ветви этой функции. Переход от операции суммирования к операции вычитания осуществляется с помощью преобразователя

23 кода, управляемого триггером 22.

Действительно, и операция сложения,и операция вычитания реализуются с помощью сумматора, с той лишь разницей, что при сложении оба слагаемых представляются в прямом коде, а при вычитании вычитаемое представляется в дополнительном коде.

При окончании опроса всех ячеек

ПЗУ 7 и 8 (воспроизведения одной ветви функции М{Ч) срабатывает дешифратор 21, который формирует на своем выходе импульсный сигнал, тогда, когда код адреса на выходе счетчика

13 равен числу ячеек в ПЗУ 7и 8, Этот импульс устанавливает триггер 22 в противоположное состояние. При этом переключатель 14 входов подает импульсы, поступившие на его вход, на выход, соединенный с вычитающим входом счетчика 13, а преобразователь 23 кодов переводится в режим, при котором коды, поступившие на его вход, преобразуются в дополнительные. В результате этого ячейки ПЗУ ? и 8 начинают опрашиваться в обратной последовательности, а сумматор-накопитель

24 начинает вычитать из суммы предыдущих отсчетов каждый текущий.

Процесс измерения СИД закончен, когда вторично опрошены первые ячейки ПЗУ 7 и 8, которые имеют нулевой код адреса, при этом срабатывает дешифратор 18 нуля, который формирует на своем выходе импульсный сигнал в момент равенства нулю кода на его входе. Этим импульсом триггер 10 переводится в противоположное состояние и блокирует схему 15 совпадения. При этом прекращается поступление импульсов угловых меток на выход схемы 15, а на выходе сумматора-накопителя представляется в виде кода значение СИД исследуемого цилиндра, С каждым новым циклом работы ДВС описанный выше процесс повторяется.

С началом каждого цикла по импульсу, поступившему íà его второй вход. блок 25 управления формирует на свс

892250

Формула изобретения ем втором выходе импульс, которым осуществляется сброс результата предыдущего измерения в регистре сумматора-накопителя 24. По окончании измерения блок 25 управления формирует на своем третьем выходе сигнал, поступающий на второй вход индикатора 26 и раэрешанйций индикацию результата измерения. Переход к измерению

СИД в следующих цилиндрах ДВС осуществляется просто и оперативно путем переключения устройства к сост" ветствующему датчику давления и формирования соответствующего кода на выходе переключателя б. Переход к исследованию ДВС с другим значением осуществляется также просто и оперативно путем формирования соответствующего кода на выхода переключателя 19.

Таким образом, устройство обеспечивает возможность измерения СИД в цилиндрах с различными углами между пространственным расположением кривошипов (без изменения положения преобразователя угла поворота вала в (код относительно вала), а также с различным соотношением радиуса кривошипа к длине шатуна (без увеличения объема ПЗУ), что ускоряет процесс диагносцирования ДВС.

Устройство для измерения среднего индикаторного давления двигателей внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, цифроаналоговый преобразователь, постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, сумматорнакопитель, индикатор, блок управления, причем выход датчика давления соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу постоянно запоминающего устройства, выход сумматора-накопителя соединен с первым входом индикатора, первый, второй и третий выходы блока управ-. ления подключены соответственно к первым входам аналого-цифрового преобразователя и сумматора-накопителя и ко второму входу индикатора, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения процесса измерения среднего индикаторного давления в, цилиндрах двигателей с различными

Зо

55 углами между кривошипами и с различными отношениями радиуса кривошипа к длине шатуна, в него введены датчик угловых меток, датчик верхней мертвой точки, два дополнительных цифроаналоговых преобразователя, два програмных переключателя, дополнительное постоянное запоминающее устройство, суммирующий усилитель, преоб,разователь кода, реверсивный счетчик, переключатель входов, дешифратор, два триггера, схема совпадения, два дешифратора нуля, вычитающий счетчик

I и группа вентилей, а блок управления снабжен двумя входами, причем выход датчика угловых меток соединен с первыми входами вычитающего счетчика и. схемы совпадения, выход схемы совпадения подключен к первым входам блока управления и переключателя входов, два выхода которого соединены с двумя входами реверсивного счетчика, второй вход блока управления подключен к выходу датчика верхней мертвой точки, к первому входу первого триггера и к первому входу группы вентилей, второй вход которой соединен с выходом первого программного переключателя, а выход соединен со вторым входом вычитающего счетчика, выход вычитающего счетчика через первый дешифратор нуля подключен к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с выходом второго дешифратора нуля, а выходсо вторым входом схемы совпадения, выход реверсивного счетчика подключен ко входам второго дешифратора нуля, двух постоянных запоминающих устройств и дешифратора, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу переключателя входов и к первому входу преобразователя кода, второй вход которого соединен с первым выходом аналогоцифрового преобразователя, а выход— со вторым входом сумматора-накопителя, выход дополнительногo запоминающего устройства подключен к первому входу первого дополнительного цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход — с первым входом второго дополнительного цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу второго программного переключателя, а выход — к первому входу суммиру892250

Составитель И.Сумцов

Техред А. Савка Корректор M.Äåì÷èê

Редактор И.Николайчук

Заказ 11216 62 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ющего усилителя, второй вход котораго соединен с вьиодом цифроаналогово-. го преобразователя, а выход - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход которого подключен к третьим входам преобразователя кода и сумматора-накопи- теля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 505921, кл. G 01 L 23/08, 1974.

2. Патент США Р 4111041, кл. G 01 М 15/00, -HK 73-115, 1978 (прототи ).