Устройство для измерения максимального давления сгорания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнвмнстнчвскнх

Республик

<и>938034 (8! ) Дополнительное к авт. саид-sy - (22) Заявлено 04; 12. 80 (21)3211696/1810 с прмсоедимемием заявки М— (23) Приоритет(5t)M. Кл.

6 01 1. 23/08

9аударатаенныВ камнтет

СССР но делан нзааретеннй н аткрытнй

ОпУбликовамо 23.06.82. Бюллетень P@ 23 (53) УДК531.787 (088. 8) Дата опубликования описания 23.06.82./ - я. »

l ÷ » (72) Автор изобретения

А. Н. Пойда

1: т (Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. 8. И. Ленина (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАКСИИАЛЬНОГО

ДАВЛЕНИЯ СГОРАНИЯ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения максимальных давлений в цилиндрах и топливных системах дви. гателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для измерения максимального давления сгорания (1).

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения максимального давления сгорания, со" о дернтащее датчик давления, датчик числа циклов, два счетчика импульсов связанных с дешифратором, компенсиру ющую пневмосистему с электропневмоклапанами и регистратор. Устройство также снабжено двумя дополнительными дешифраторами и преобразователем давление-код, соединенным с компенсирующей пневмосистемой и регистратором, при этом входы дополнительных 2о дешифраторов соединены с выходами счетчиков импульсов, электрически связанных между собой, выход одного дешифратора соединен с впускным электропневмоклапаном, выход другогосвязан с выпускным электропневмокла" паном, а выход третьего - подключен к преобразователю давление-код (2$.

Недостатком известноГо устройства является невысокая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство, содержащее датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов и счетчик циклов, снабжено усилителем, дифференциатором, фильтром, триггером Шмидта, ключом и D-триггером, причем выход датчика давлениЯ через усилитель связан с входом ана" лого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен со счетным входом счетчика циклов и через последовательную цепочку.из ключа, триггера Шмидта, фильтра и дифференциатора соединен с выходом 3 93803 усилителя, управляющий вход ключа соединен с выходом D-триггера, на

О-вход которого подано напряжение логической единицы, его С-вход соединен с выходом счетчика циклов, а установочные входы О-триггера, счетчика циклов и счетчика импульсов объ единены и имеют общий вывод.

Совокупность всех признаков позволяет повысить точность измерения, о так как с высокой достоверностью определяется момент достижения максимума давления и это давление в каждом рабочем цикле представляется соответствующим числом импульсов, полу- 1 чаемых на выходе аналого-цифрового преобразователя с время-импульсным принципом преобразования. Сумма импульсов, поступивших в счетчик импульсов за все время измерения, деленная на число рабочих циклов, считанных счетчиком циклов, равна осред- ненному значению максимального давления сгорания.

На фиг. 1 приведена схема устрой- р ства для измерения максимального давления сгорания; на фиг.2. - диаграмма, поясняющая процессы, происходящие в аналого-цифровом преобразователе с время-импульсным принципом преобразования; на фиг.3 - диаграм мы, поясняющие работу блока управления.

Устройство для измерения максимального давления сгорания содержит датчик 1 давления, соединенный через усилитель 2 с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 3 с время-импульсным принципом преобразования, выход которого подключен к счетному входу счетчика 4 импульсов, и блок 5 управления, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 3 и счетным входом счетчика 6 циклов.

Блок управления содержит включенные последовательно дифференциатор 7, фильтр 8 нижних частот, триггер Шмидта 9, связанный с ним одним входом ключ 10 к другому вхо"

Р

56 ду которого подключен 0-триггер ll.

Причем вход дифференциатора 7 соединен с выходом усилителя 2, выход счетчика б циклов соединен с

С"входом D-триггера 11, на 0-вход которого постоянно подано напряжение логической единицы, а установочный вход его объединен вместе с установочными входами счетчика 4 импульсов и счетчика 6 циклов и служит входом внешнего управления. При этом выход ключа 10 является выходом блока 5 управления.

Работа устройства заключается в следующем.

Датчик 1 давления, установленный на двигателе, сообщается с рабочей полостью цилиндра и на его выходе воспроизводится электрический сигнал, пропорциональный давлению в цилиндре, Этот сигнал усиливается уси-. лителем 2 и поступает на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 3 и на вход дифференциатора 7, являющегося первым звеном блока 5 управления. В блоке 5 управления фор-, мируются прямоугольные импульсы, которые поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 3 и управляют его работой.

При поступлении прямоугольного импульса на управляющий вход аналогоцифрового преобразователя 3 он преобразует мгновенное значение напряжения, поступившего на его аналоговый вход с выхода усилителя 2, в число электрических импульсов, которые поступают на вход счетчика 4 им пульсов и считываются им. Так как спад прямоугольного импульса на выходе блока 5 управления соответствует максимальному давлению сгорания, то в аналого-цифровом преобразователе

3 преобразуется мгновенное значение напряжения, соответствующее именно этому моменту. Процесс преобразования аналогового сигнала в число импульсов можно изобразить графически (фиг. 21 .

В течение времени, пока на управляющий вход подан прямоугольный импульс положительной полярности, напряжение на запоминающей емкости аналого-цифрового преобразователя 3 изменяется по такой же зависимости как и напряжение на выходе усилителя 2. По спаду управляющего импульса напряжение на емкости уменьшается по линейному закону и на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 появляются импульсы, число которых пропорционально времени разряда конденсатора. формирование прямоугольных импульсов в блоке 5 управления, спад которых соответствует моменту достижения максимального давления, основано на свойствах первой производной функции

938034 давления. Так как сигнал с выхода усилителя 2 поступает на вход дифференциатора 7, то на его выходе воспроизводится первая производная этого сигнала. Известно, что первая про" s изводная функция равна нулю там "где функция достигает максимума или минимума. Следовательно, при максимальном давлении первая его производная равна нулю. 1Î

Диаграммы на выходе усилителя 1 и фильтра 8 нижних частот, который необходим для подавления высокочастотных помех, возникающих в результате электрического дифференцирования )s сигнала усилителя 2 дифференциатором 7, приведены на фиг.3. Сигнал с выхода фильтра 8 поступает на вход триггера Шмидта 9, который формирует из него прямоугольный импульс. Так щ как от начала сжатия до максимального давления сгорания первая производная положительная, то прямоугольный импульс на выходе триггера Шмидта имеет положительную полярность имен- 2s но на этом участке и спад этого импульса соответствует максимальному давлению сгорания. Прямоугольные импульсы с выхода триггера Шмидта 9 поступают на вход ключа 10, управляющий З0 вход которого подключен к инверсному выходу D-триггера 11. Триггер 11 играет роль управляюцего органа, на его

D-вход постоянно приложено напряжение логической единицы, а С-вход связан с выходом счетчика 6 циклов. Поэтому в исходном состоянии на инверсном выходе триггера 11 логический нуль, который запрещает прохождение прямоугольных импульсов с триггера Шмидта 40

9 на выход ключа 10.

Если на установочный вход "0" триггера 11 подать импульс логического нуля, то на его инверсном выходе установится потенциал логической единицы, который разрешит прохождение импульсов с триггера Шмидта 9 на выход ключа 10. Одновременно с этим счетчик 4 импульсов и счетчик 6 циклов устанавливаются в нуль, так как

S0 их установочные входы объединены с установочным входом триггера 11. По этому сигналу происходит преобразование мгновенного максимального значения. напряжения в пропорциональ.ss ное число электрических импульсов, поступаюцих далее на вход счетчика 4 импульсов и считывается им. Таким образом, в счетчик 4 записано число, соответствующее максимальному давлению в цилиндре в данном цикле.

Чтобы обеспечить статистическую обработку максимальных давлений сгорания за несколько рабочих циклов двигателя, сигналы с выхода блока 5 управления поступают на вхОд счетI чика б числа циклов, выход которого соединен с С-входом триггера 1). Счетчик 6 циклов считывает сигналы блока 5 управления, соответствующие максимальному давлению в каждом цикле, т.е. считывает число рабочих циклов. Как только это число дости" гает значения числа, установленного в счетчике б или момента перехода счетчика в нуль, на С-вход триггера

11 с выхода счетчика 6 циклов поступает сигнал запрета и прекращается подача управляющих сигналов на аналого-цифровой преобразователь 8 сигналов на счетчик 6 циклов.

Таким образом, блок 5 управления и счетчик б циклов задают интервал времени, в течение которого с аналого-цифрового преобразователя 3 на вход счетчика 4 импульсов поступают импульсы, число которых соответствует максимальному давлению в каждом цикле и суммируется в счетчике 4i Сле довательно, за весь интервал времени, задаваемый блоком 5 управления и счетчиком б циклов, s счетчик 4 импульсов записывается число, соответ" ствующее сумме максимальных давле" ний сгорания за то число рабочих циклов, которое установлено в счет- чике циклов. Разделив число, записанное в счетчике 4 импульсов на число, установленное в счетчике 6 циклов получают определенное давление за число рабочих циклов, установленное в счетчике числа циклов.

В блоках 4 и 6 можно использовать десятичные счетчики, что упрощает обработку результатов. Так, например, при счете до 10 до 100 счетчиком 6 числа циклов, достаточно перенести запятую .s счетчике 4 числа импульсов соответственно на 1 или

2 разряда, и отсчитывать по показанию счетчика соединенное значение давления.

Схема устройства полностью реализуется на интегральных микросхемах широкого применения, что обеспечивает его низкую стоимость. Упрощс" ние конструкции, в частности исключение пневмосистемы, позволяет отка7 93803 заться от баллонов со сжатым воздухом, компрессора для заполнения баллонов и сократить обслуживающий персонал. формула изобретения

Устройство для измерения максимального давления сгорания, содержащее датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов и счетчик циклов, о т л и ч а ю щ ее с .я тем, что, с целью повьаения точности измерений, оно снабжено уси- g лителем, дифференциатором, фильтром, триггером Шмидта, ключом и 0-триг" гером, причем выход датчика давления через усилитель связан с входом аналого-цифрового преобразователя, yn" равляющий вход которого соединен со счетным входом счетчика циклов и через последовательную цепочку из ключа, триггера Шмидта, фильтра и дифференциатора - с выходом усилителя, управляющий вход ключа соединен с выходом О-триггера, на D-вход которого подано напряжение логической единицы его С-вход соединен с выходом счетчика циклов, а установочные входы О-триггера, счетчика циклов и счетчика импульсов объединены и имеют общий вывод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

Авторское свидетельство CCCP 609994, кл. G 01 L 23/00, 1976

2, Авторское свидетельство СССР и 494637, кл. G 01 L 23/08, 1974 (прототип).

938034

ВмхЗ

Фиг.8

Составитель И. Сумцов

Редактор A. Шишкина Техред N.Тепер Корректор О. Билак, ыс= Заказ 4444/60 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4