Цифровой измеритель максимального давления сгорания в цилиндре двигателя Советский патент 1983 года по МПК G01L23/08 

Изобретение относится к измерительной технике, к методам контроля рабочих параметров поршневых двигателей иможет найти применение на транспорте , энергетике и в других областях народного хозяйства, использующих двигатели внутреннего сгорания.

Известны устройства для измерения максимального давления сгорания, содержащие датчик давленияс усилителем и амплитудный детектор с ий- . дикатором 1.

Однако схемы указанных устройств решены в аналоговом виде, что снижает точность контроля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является цифровой измеритель давления сгорания в цилиндре двигателя, содержащий датчик давления, подключенный к усилителк,аналого-цифровой преобразователь , счетчик рабочих циклов, дешифратор, элемент И и три формирователя 2.

Известное устройство не позволяет измерять максимальное давление сгорания с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности измерения максимального давления в двигателе.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровом измерителе максимального давления сгорания в цилиндре двигателя, содержащем датчик давления, подключенный к усилителю, аналого-цифровой преобразователь,

10 счетчик рабочих циклов, дешифратор, элемент И и три формирователя импульсов ,введены блок сравнения кодов, два регистра памяти, осреднитель кодового сигнала, генератор

15 тактовых импульсов, компаратор,ограничитель уровня и четвертьлй формирователь импульсов, при этом информационный вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу уси20лителя и к входу ограничителя уровня, выходом соединенного с входом компаратора, а выход - к входам первого регистра памяти и к первым входам блока сравнения, выходом соеди25ненного с одним из входов элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу первого формирователя импульсов , а выход - к входу записи первого регистра памяти, выходом соеди30ненного с вторым входом блока оравнения и входом второго регистра памяти, выход которого соединен через осреднитель кодового сигнала и деши ратор с блоком индикации, причем входы первого формирователя и второго формирователя, выходом соединенного с управляющим входом аналого-цифрового .преобразователя, подсоединены к выходу генератора тактовых импульсов, входом соединенног с первым выходом компаратора и входом третьего формирователя имрульсов, выходом соединенного с установочным входом первого регистра и через счетчик рабочих циклов с управляющим входом осреднителя кодово го сигнала, второй выход компаратор подключен через четвертый формирователь импульсов к входу перезаписи второго регистра памяти. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства; на фиг. 2 иЗ диаграммы его работы. Устройство содержит датчик 1 дав ления газов в цилиндре двигателя, соединенный со входом усилителя 2. Выход усилителя 2 соединен со входо аналого-цифрового преобразователя (,АЦП) 3 и через ограничитель 4 уров с входом компаратора 5. Выход АЦП 3 соединен с первыми входами блока 6 сравнения и входами первого регистр 7 памяти, выходы которого соединены с входами второго регистра 8 памяти с вторыми входами блока 6. Выходы р гистра 8 соединены через осреднитель 9 и дешифратор 10 с блоком 11 индикации. Выход блока б сравнения соединен с первым входом элемента И 12, выходом соединенного с входом записи регистра 7. Второй вход элемента И 12 соединен с выходом перво го формирователя 13 импульсов. Выхо второго формирователя 14 импульсов соединен с управляющим входом АЦП . 3, а входы формирователей 13 и 14 при соединены к выходу генератора 15 та товых импульсов.Управляющий вход ге нератора 15 соединен с первым выходом компаратора Бис входом третье го формирователя 16 импульсов. Второй выход компаратора 5 соединен с входом четвертого формирователя 17 импульсов. Выход формирователя 16 соединен с установочным входом регистра 7 и через счетчик 18 количества рабочих циклов с управляющи входом осреднителя 9 ходового сигна ла. Выход формирователя 17 соединен .с входом перезаписи регистра 8. Устройство работает следующим образом. . При работе двигателя давление газов в цилиндре двигателя преобразуется датчиком 1 в пропорциональный электрический сигнал, который поступает в усилитель 2, где усиливается до необходимой величины и поступает на вход АЦП 3 и на ограничитель 4 уровня, который пропускает на выход только верхнюю часть импульса .давления, превышающую напряжение ограничения Uopp(фиг. 2а) . Это необходимо для повьйпения надежности работы устройства, выделения рабочего цикла И получения необходимости времени для обработки полученной информации. При появлении на выходе ограничителя 4 информационного сигнала срабатывает компаратор 5, на первом выходе которого появляется потенциал, т.е. логическая единица. Форма выходного сигнала компаратора 5 показана на фиг. 25. Этот потенциал запускает генератор 15, который начинает вырабатывать импульсы с частотой следования f {фиг. 2д). Одновременно формирователь 16 генерирует импульс (фиг. 2 в),который устанавливает в ноль регистр 7 и фиксируется счетчиком 18. Каждый тактовый импульс своим передним фронтом запускает формирователь 14, который генерирует импульс управления (фиг. За и 36), поступа;ющий на вход запуска (управления) АЦП 3. В результате воздействия первого импульса АЦП 3 преобразует текущее значение поступающего с выхода усилителя 2 аналогового сигнала в цифровой код. По окончанию работы АЦП 3 этот код поступает в блок 6. Поскольку элемент И закрыт и записи в регистр 7 не произошло, а он установлен в состояние ноль, то, очевидно, что число в блоке 6 больше, чем в регистре 7. В результате сравнения чисел на выходе блока 6 появляется потенциал, который открывает элемент И 12 по сигналу формирователя 13, который реагирует на задний фронт тактового импульса (фиг. За и 36), происходит запись кода в регистр 7. Второй тактовый импульс вновь запускает АЦП 3, выходной код которого поступает в блок 6, где происходит сравнение поступившего кода с АЦП и хранившегося (предшествуюего) кода регистра 7. Поскольку происходит, нарастание давления в цииндре (фиг. 2о), то, очевидно, число, записанное с выхода АЦП, также будет больше числа, хранимого в регистре 7. В результате потенциал на выходе блока 6 будет поддерживаться по сигналу формирователя 13, произойдет повторная запись числа в регистр 7. Это будет продолжаться до тех пор, пока действующее напряжение не достигнет точки Р-,(фиг. 2d). Тогда поступивший код, число которого отображает величину записывается в. регистр 7 аналогично рассмотренному выше порядку. Теперь поступиший после этого числовой код с выхода АЦП 3 в блок б будет меньше числа, хранимого в регистре 7. В результате этого потенциал на выходе блока 6 исчезнет, элемент И 12 закроется и записи в регистр 7 не произойдет, т.е. в нем будет храниться максимальное число.

После того, как действующее на- . пряжение на входе ограничителя 4 ста нет меньше р i о закроется и на его выходе напряжение исчезнет. В результате компаратор 5 возвратится в исходное состояние и на его первом выходе образуется логический ноль, который отключает генератор 15 (фиг. 26 и 2а). Одновременно на втором выходе компаратора появляется логическая единица, которая заставляет срабатывать формирователь 17, на выходе которого генерируется короткий импульс (фиг. 21,), который поступает на регистр 8, в результате чего происходит перезапись, числового кода из регистра 7 в ре-Г гистр 8. Этот код может поступать на дешифратор 10, как показано на фиг.1 пунктирной линией, который преобразует его в число, удобное для восприятия человеком. Это число .инди-. цируется блоком 11 в виде величины одного цикла.

дая осреднения PZ по нескольким последовательным циклам, что позволяет исключить влияние нестабильност рабочего процесса, служит осреднитель 9, представляющий собой, например, двоичный сумматор-накопитель с делителем, на входы которого поступают коды величин Р с выхода регистра 8 и код делимого с выхода счетчика 18. После подсчета счетчиком 18 определенного числа рабочих циклов происходит, .деление накопленной суммы на число записанных циклов и счетчик 18. автоматически возвращает себя в исходное состояние.

В результате на дешифратор 10 поступает код, отображающий осредненную по нескольким ииклам.Величину Pjr, котораяиндицируемся блоком 11.

Формула изобретения Цифровой измеритель максимального давления сгорания в цилиндре двигателя, содержащий датчик давления, подключенный к усилителю, аналогоцифровой преобразователь, счетчик рабочих циклов, дешифратор, элемент И и три формирователя импульсов , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения максимального давления в цилиндре путем сравнения предыдущего и послед тощего дискретного значения давления в цилиндре, в него введены блок сравнения кодов, два регистра памяти, осреднитель кодового сигнала, генератор тактовых импульсов , компаратор, ограничитель уровня и четвертый формирователь импульсов , при этом информационный вход аналого-цифрового преобразова- теля подключен к выходу усилителя и к входу ограничителя уровня, выходом соединенного с входом компара- ; тора, а выход - к входам первого регистра памяти и к первым входам блока сравнения, выходом соединенног с одним из входов элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу первого формирователя импульсов, а выход - к входу записи первого регистра памяти, выходом соединенного с вторьм входом блока сравнения и .входом второго регистра памяти, выхо которого соединен через осредни ель кодового сигнала и. дешифратор с блоком индикации, причем входы первого формирователя и второго формирователя, выходом соединенного с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, подсоединены к выходу генератора тактовых импульсов, входом соединенного с первым выходом компаратора и входом третьего формирователя импульсов, выходом соединенного с установленным входом первого регистра и через счетчик.рабочих циклов - с управляющим входом осреднителя кодрвого сигнала, второй выходкомпаратора подключен через четвертый формирователь импульсов к входу перезаписи второго регистра памяти.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 537278, кл. С, 01 U 23/.00,

2.Судовые машины и механизмы.- Сборник научных трудов, вып. XII,

М., 1976, с. 98-103 (прототип).