Устройство для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения жесткости работ поршневой машины, например, двигате ля внутреннего сгорания. Известны устройства для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащие датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор,,датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух элек ронных ключей, причем, датчик давления через усилитель двумя параллель ными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, сое диненным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами. В этом устройстве в цилиндре двигателя размещен датчик давления, который соединен с усилителем, подключенным к двум электронным ключам Выходы этих ключей соединены через элементы памяти с дискриминатором, который своим выходом подключен к регистрирующему прибору. Управляющие выходы ключей соединены с датчи ками импульсов, которые взаимодейст вуют с возбудителем, жестко укрепленным на коленчатом валу двигателя с помощью диска. Возбудитель фиксируется на валу таким образом, чтобы прохождение им датчиков при работе двигателя соответствовало положению,поршня в районе верхней мертвой точки. При работе двигателя сигнал от датчика давления усиливается в усилителе и поступает на входы ключей. Одновременно возбудитель воздёйствует на датчики импульсов, которые посыпают импульсы .на управляющие входы ключей, вынуждая их замыкаться на некоторое время. Напряжение с усилителя поступает на элементы памяти. По окончании действия возбуждающих импульсов ключи размыкают ся, и происходит разряд конденсаторов через входы дискриминатора, который вьщеляет разницу напряжений пропорциональную скорости нарастания давления за один цикл. При новом цикле происходит переразрядка конденсаторов, и регистрирующее устройство производит усреднение напряжений по нескольким циклам (jl Недостатком известных устройств является невысокая точность замеров давления в выбранных точках индикаторной диаграммы, возникающая вследствие весьма кратковременных и меняюпрхся по продолжительности в зависимости от частоты вращения вала двигателя воздействуюпщх импульсов -на электронную схему уст-рсзйс ва. Кроме того, устройства не поз.воляют производить измерение максимального давления сгорания (цикла). Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор, датчики импульсов, возбудители и электронный пе реключатель, вьтолненный в виде двух электронных ключей, причем датчик давления через усилитель двумя паргшлельными цепями, каждая из которых содержит электронньй ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя), а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами, дополнительно введен ключ, элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по два у каждого из датчиков импульсов, а связь одного из максиметров с электронным ключом вьтолнена через ключ. На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - то же пример практического вьтолнения возбудителей и датчиков импульсов устройства; на фиг.З - схема измерения давлений и разности их в заданном угловом интервале индикаторной диаграммы данным устройством. Устройство (фиг.1) имеет датчик 1 давления, размещенный в цилиндре 2 двигателя, который соединен с-усилителем 3. Выход усилителя 3 соединен со входами электронных ключей 4 и 5. Выходы электронных

ключей 4 и 5 соединены с максиметрами 6 и 7, причем один из электронных ключей (например, электронный ключ 5 соединен с соответствующим максиметром 7, через ключ 8. Выходы максиметров 6 и 7 соединены со входами дискри-; минатора 9, выход которого соединен с регистрирующим прибором 10. Управляняцие входы электронных ключей 4 и 5 соединены с датчиками 11 и 12 импульсов, размещенными в ппоркости вращения дисков 13 и 14 собтвётст . венно в непосредственной близости от окружностей этих дисков, которь ё кинематически связаны с валом дви--У гателя так, чтр при работе на двухтактном двигателе число оборотов дисков с возбудителями равно числу оборотов вала двигателя, а при работе на четырехтактном двигателе в два раза меньше. Это может достигаться связью между дисками и валом двигателя с помощью, например , редуктора. На дисках 13 и 14 размещены возбудители 15-18, по два на каждом диске. При этом возбудители 15 и 17 устанавливаются так, что момент взаимодействия их с датчиками 11 и 12 импульсов не соответствовал такту расширения цикла двигателя, в котором давление на определенном участке может быть больше текущей величины давления в процесс сгорания в такте сжатия, а возбудители 16 и 18 устанавливаются так, чтобы прохождение ими датчиков 11 и 12 импульсов соответствовало положению поршня в районе верхней мертвойточки. Между возбудителями 17 и 18 расположены конденсорные линзы 19 и 20.

Устройство работает следующим образом.

Ключ 8 установлен в положении, при котором электронный ключ 5 соединен с максиметром 7.

Сигнал давления газов в цилиндре датчиком 1 преобразуется в электрический сигнал, пропорциональней величине давления, который поступает к усилителю 3, где усиливается до необходимой - величины и поступает на входы ключей 4 и 5. Одновременно возбудители 15 и 17 взаимодействуют с датчиками импульсов, соответственно 11 и 12, которые посыпают сигнал на управлякяцие входы электронных ключей 4 и 5, заставляя их замыкаться. Сигнал

давления поступает на входы максиметров 6 и 7, где запоминается максимальная величина электрического сигнала. В момент взаимодействия возбудителей 16 и 18 с датчиками 11 и 12 импульсов последние посылаютимпульсы на управляющие входы электронных ключей 4 и 5, вынуждая их размыкаться. После чего электрические сигналы с максиметров 6 и 7 поступают на входы дискриминатора 9, где выделяется их разность, пропорциональная скорости нарастания давления (жёсткости) на участке измерения, определяемая по регистрирующему прибору.10.Участок измерения, на котором определяется жесткость, определяется угловым положением возбудителей 16 и 18 относительно друг друга и относительно вала двигателя. Минимальныйугловой сдвиг между возбудителями 16 и 18 (т.е. минимальный угол поворота вала двигателя, на котором измеряется скорость нарастания давления) целесообразно принять равным 1°. Максимальный угловой сдвиг между возбудителями 16 и 17 можно принять, исходя из угловой продолжительности, сгорания от момента воспламенения до момента достижения максимального давления цикла, равным 40-50°.

Следует отметить, что увеличение углового сдвига между возбудителями 16 и 18 более указанной величины (до 180 для двухтактных двигателей и до 360°для четьфехтактных) не отразится на результате измерения. Зная угловое расстояние между возбудителями 16 и 18 (лoil и получив на регистрирующем приборе 10 величину, равную приращению давления за этот промежуток (dP/ делением определяется величина скорости нарастания давления по углу поворота вала двигателя лР/Лс - , Для получения скорости нарастания давления по времени достаточно заменить Лоб на вьфажение Ai-- 6п, где п - число оборотов вала двигателя в минуту.

При отключении максиметра 7 от электронного ключа 5 ключом 8 и положении датчика 12 импульсов в районе угла максимального давления цикла oip (с точностью, равной угловому расстоянию между возбудителем 17, и возбудитеjieM 18) регистрирующий прибор 10 буде фиксировать максимальное давление цик ла. С валом двигателя кинематически связаны диски 13 и 14 с возбудителями 15 и 16 в виде прорезей, В качестве датчиков 11 и 12 импульсов использова ны пары фотодиодов с возбудителями 17 и 18 в виде осветителей (источника ми света) с установленными между ними конденсорными; линзами 19 и 20, Оптические оси фотодиод-конденсор-осветитёль проходят через прорези соответст вующих дисков. При прохождении начала прорезей в дисках 13 и 14 оптических осей датчик 11 - линза 19 - возбудитель 17 и датчик 12 - линза 20 - возбудитель 18 соответственно, свет от осветителей попадая на фотодиоды, вызывает импульс в управляющих входах электронньк ключей 4 и 5, что вызывает.их замыкание. При прохождении КОНЦОВ, прорезей в дисках 13 и 14 опти ческих осей соответствующих фотодиодов, осветителей и конденсаторов прекращается воздействие света на датчики 11 и 12 импульсов в виде фото диодов - импульс на управляющих входах электронных ключей 4 и 5 отсутствует, следовательно, ключи размыкаются . Функции возбудителей выполняют начала и концы прорезей в светонепроницаемых дисках. Точка А на индикаторной диаграмме (фиг.З) соответствует замыканию элекТ ройных ключей (в данном случае, для простоты, они замыкаются одновременно что необязательно) . Тсучки В и Всоответствуют размыканию одного и второго электронных ключей соответственно. Один из элементов памяти запоминает значение величины давления в точке В - (PgJ а второй в точке в-(Р|) Продолжительность замкнутого состояния электронных ключей изображена отрезками АВ и АВ на ининдикаторной диаграмме (соответственно кривые 1 и 2). Разностьизмеренных давлений составит 4р Р Угловая разность между моментами paз ыкaния одного электронного ключа от другого (или замерами давлений Р„, и Pg ) составит чИз данной схемы видно, что скорость нарастания давления пропорцио Лнальная величине otj-ot На фиг.З также показаны, максимальное давление цикла Р2 и угол достижения максимального давления цикла otp. Измерения каждым элементом памяти (максиметром) производятся на угловой протяженности, равной угловому расстоянию между возбудителями, расположенными на соответствзшщих дисках, и, следовательно, величина измеряемого сигнала за этот период изменяется плавно (в соответствии с изменением давления в цилиндре), что снижает абсолютную величину погрешности измерения каждым элементом памяти (максиметром), которая при нелинейном характере изменения давления в далиндре двигателя бу дет разной для каждого элемента памяти (максиметра), а следовательно не может быть устранена корректировкой регистрирующего прибора, если измерения проводятся на различных частотах вращения вала, а также вследствие неравномерности его вращения в течение цикла. Снижается также в силу указанного и величина погрешности измерения, вызываемая ограничением быстродействия прибора. Ожидаемый от использования устройства технико-экономический эффект заключается в ускорении процессов доводки новых образцов двигателей на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых две, так как использование устройства ведет к повьшению точности измерения и расширению функциональных возможностей вследствие измерения максимального давления цикла. Изобретение позволяет не только повьюить точность определения искомой величины, но и существенно сократить время измерения, а возможность непосредственного измерения максимального давления цикла - существенно увеличить информативную ценность устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор, датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей, причем, датчик давления через усилитель двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство дополнительно содержит ключ элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по два у каждого из датчиков импульсов, а связь одного из максиметров с электронным ключом выпол(Л нена через ключ. to со 4;