Устройство для регистрации параметров в цилиндре поршневой машины Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова для измерения параметров, а именно температуры в цилиндре поршневой ма шины. Известно устройство для регистра ции параметров в цилиндре поршневой мапшны, содержащее датчик давления, усилитель, первое и второе перемножающие устройства, функциональный генератор положения поршня, потенци метр и регистратор, причем функьщональный генератор соединен с первым перемножающим устройством, датчик давления через усилитель и первое п ремножающее устройство связан с регистрирующим прибором, с которым со динено второе перемножающее устройс во. Устройство включает в себя датчик давления, установленный в цилиндре поршневой машины, усилитель, дифференцирующую цепочку, первую и вторую перемножающие схемы, первый и второй-резисторы, осциллограф (регистрирующий прибор), функциональный генератор сигналов положения поршня, первый и второй потенци метры, причем, осциллограф связан параллельно с первой перемножающей схемой через первый резистор и со второй перемножающей схемой через второй резистор, датчик через усилитель подключен- к первой перемно-жающей схеме непосредственно и ко второй схеме - через дифференцирующую цепочку, а функциональный генератор соединен с первой перемножающей схемой через потенциометр, а со второй перемножающей схемой через второй потенгр ометр ГО. Однако известное устройство не может быть применено для регист раци температуры в цилиндре поршневой машины, так как не учитывает началь ные параметры состояния газа и их и менения, в зависимости от режима ра боты поршневой маимны, а выполнение функциональньк связей конструктивны элементов не позволяет получать в конечном результате функции, пропори ональной температуре газа в ци линдре . Целью изобретения является устранение указанных недостатков, расширение области применения устройст ва, повышение точности измерения и увеличение функциональньк возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство для регистрации параметров в цилиндре поршневой машины, содержащее датчик . давления, усилитель, первое и второе перемножающие устройства, функциональный генератор положения поршня, потенциометр и регистрирующий прибор, причем функциональный генератор соединен с первым перемножающим устройством, датчик давления через усилитель и первое перемножающее устройство связан с регистрирующим прибором, с которым соединено второе перемножающее устройство, дополнительно содержит датчик температуры газа во впускном коллекторе, датчик положения впускного клапана и электронный ключ, причем, датчик температуры газа во впускном коллекторе соединен с вторым перемножающим устройством, включенным в связь первого перемножающего устройства с регистрирующим прибором, датчик положения впускного клапана подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого связан с выходом усилителя, а выход с управляющим входом потенциометра, и последний включен в связь усилителя с первым перемножаю1цим устройством. На чертеже схематично изображено предложенное устройство. На цилиндре двигателя 1 установлен датчик 2 давления. Вьфабатываемый датчиком 2 электрический сигнал усиливается усилителем 3 и .подается через автоматический потенциометр 4 на первое перемножающее устройство 5. С валом двигателя жестко связано устройство 6 (генератор функции ) вырабатывающее сигнал в виде sin ot , который поступает на вход функционального генератора положения поршня. Функциональный генератор 7 положения поршня состоит из известных интегральных схем на операционных усилителях. Сигнал с функционального генератора 7 подается на второй вход первого перемножающего устройства 5. Выход первого перемножающего устройства 5.связан со входом второго перемножающего устройства 8. Второй вход второго перемножакяцего устройства связан с датчиком температуры во впускном коллекторе 9. Выход второго пере311229множающего устройства 8 связан с регистрирующим прибором 10 (например, осциллограф). Задатчик автоматического потенциометра А связан с выходом усилителя 3 через электронный ключ 11,5 управляющий вход которого связан с датчиком 12 положения впускного клапана 13. Работа устройства основана на следующих положениях.10 Известно уравнение состояния газа PV MPT , где Р - давление газа, V - объем газа, М - масса газа, Т - температура газа, R - газовая постоянная для 1 кг, Запишем уравнение (1) для газа 20 в цилиндре порганевой машины в момент начала сжатия Р« « л „Р«т„ где индексы а относятся к условиям начала сжатия. Уравнение (1) будет справедливо для любого текущего состояния газа в цилиндре поршневой машины. Тогда Р - давление газа в цилиндре: V - объем газа в цилиндре; М - масса газа в цилиндре, Т - температура газа в цилиндре, R - газовая постоянная газа для 1кг. Разделим уравнение (1) на уравнение (2) PV MRT Отношение на участке и сжатие-сгорание-расширения, т.е. от момента закрытия впускного клапана (начало сжатия) до момента открытия выпускного клапана (конец расширения можно принять равным единице (клапаны закрыты). 13 рав мен и н мер выч где топ объ гн 0 гсо Го TN, где нен

0, 123 18.+0, 136.44+0,156 -32+0,585-28 29,32 кг кмоль

ЛЛЙ 8314

281 Откуда R MCM 29,32 4 THoaieHHe R /R тоже можно принять ым единице, так как оно будет ться только в период сгорания незначительную величину. Напри, R для чистого воздуха можно слить. Р MR MR - универсальная газовая поспостоянная, равная 8314 кмольКМ - молекулярная масса воздуха, равная 28,96 кг/кмоль. р 5-П1 287 продуктов сгорания нефтяного лива обьтно даются следующие емные соотношения. 0,123, 0. 0,156 0,585 По известной формуле: . , Г - объемная доля i-го компоты, М; - молекулярная масса i-ro компонента; молекулярная масса смеси продуктов сгорания. Чо оЧЧЧ о/Ч Если значение R принять как среднее арифметическое от R и К то принятое значение будет отличаться от действительного не более чем на 1%. Объем газов в цилиндре V равенV.V, + -|-( ).. где v/c - объем камеры сжатия, V. - действит.объем, D - диаметр цилиндра, l-co5oi-f- смещение поршн от верхней мертвой точки при данном угле поворота кривошипа ct . После преобразований .-t-- (l-cos о6+- )V L/ П . Z /1-cosot+ )(lCos J L w с 4 I где V| - рабочий объем цилиндра, Voi - полный объем цилиндра Получаем где С.(/УС - степень сжатия. Определим отношение jVc)i -sH 4 -) ))(- ° т ЧПосле преобразований получим .....л, Подставляя выражение (5) в формулу (4) и учитывая ранее сделанны выводы получаем T T tfir-d -V i-- l На основании полученной формулы (6) возможна регистрация температу в цилиндре поршневой машины по угл поворота коленчатого вала. Эта регистрация будет объективна на учас ках сжатия, сгорания и расширения, т.е. при закрытых газообменных устройствах (клапанах). Сигнал давления газав цилиндре 1 датчиком 2 преобразуется в электрический аналог, который усиливается в усилителе 3 и поступает на вход автоматического потенциометра 4. В момент закрытия впускного клапана 13 (начало сжатия) датчик положения впускного клапана 12 подает управляющий сигнал на электронный ключ 11, замыкая его на короткое время. В этот момент электрический сигнал с выхода усилителя 3 проходит через электрический ключ 11 и поступает на вход задатчика автоматического потенциометра 4. Сигнал от усилителя 3 делится в автоматическом потенциометре 4 на величину пропорциональную заданному сигналу Р е постоянную на время одного цикла (до начала следующего цикла ежатия). С выхода автоматического потенциометра 4 сигнал пропорциональный отношению Р/Р поступает на вход первого перемножающего устройства 5. Одновременно, генератор 6 сигнала пропорционального функции подает сигнал на вход функционального генератора положения поршня 7, в котором происходит формирование функции iiLriii.- /;:;;; 2Е U-1 откуда сигнал, пропорциональный данной функции поступает на второй вход первого перемножающего устройства 5. На выходе первого перемножающего устройства 5 получается сигнал, пропорциональный величине m(. T.. Тт4 ТТЧ Т5Ч ГТ ТЭШл- ГЧ1 Т- / который подается на вход второго перемножающего устройства 8. На второй вход второго перемножающего устройства 8 подается сигнал, пропорциональный температуре Тд, в начале сжатия от датчика температуры во впускном коллекторе 9. На выходе из второго перемножающего устройства 8 получаем сигнал, пропорциональный величине (,(1-.„с(, который подается на вход регистриующего прибора 10. Ожидаемый от использования устойства технико-экономический эффект

заключается в ускорении процессов доводки, новых образцов двигателя на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых две, так как использование устройст-. ва по сравнению с базовым - малоинерционной термопарой, ведет к повьшению точности измерения и обеспечению возможности испытаний двигателей при различных климатических условиях и на различных режимах работы. Кроме того, срок службы термопары в условиях высоких температур в цилиндре двигателя внутреннего сгорания не превьвпает 2,0-2,5 час, в то время как средний срок службы датчика давления, ограничивающего ресурс предлагаемого устройства, составляет 25,0-30,0 час непрерывной работы, благодаря возможности охлаждения его чувствительного элемента без искажения характеристик.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕгаСТРАТЩИ ПАРАМЕТРОВ В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ, содержащее датчик давления,, усилитель, первое и второе перемножающие устройства, функ1щональный генератор положения поршня, потенциометр и регистрирующий прибор, причем функциональный генератор соединен с первым перемножающим устройстBOMj датчик давления через усилитель и первое перемножающее устройство связан с регистрирую1щм прибором, с которым соединено второе перемножакщее устройство , отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьгаения точности, устройство дополнительно содержит датчик температуры газа во впускном коллекторе, датчик положения впускного клапана и электронный ключ, причем, датчик температуры газа во впускном коллекторе соединен с вторым перемножаюп м устройством, включенным в связь первого перемножающего устройства с регистрирующим прибором, датчик положения впускного § клапана подключен к управляющему вхо(Л ду электронного ключа, вход которого связан с выходом усилителя, a выход с управлякщим входом потенциометра, и последний включен в связь усилите- Q ля с первым перемножающим устройством 1С to ;о со