Устройство для регистрации температуры в цилиндре поршневой машины Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

/J

4

сл

о:

а

/

31495

Устройство содержит датчик 2 давле- , нйя, подключенный через усилитель 3 и первый автоматический потенциометр 4 к входу первого переключающего устройства 5. Функциональный генератор 6 положения поршня подключен к второ- му входу первого перемножающего устройства через второй автоматический потенциометр 7. Датчик 12 положения впускного клапана соединен с управляющим входом первого и второго электронных ключей 8, 9, вход первого из которых соединен с, выходом усилителя, а выход с управляющим входом первого автоматического потенциометра 4, вход второго электронного ключа соединен с выходом функционального ге,нератора положения поршня, а выход - с управляющим входом второго автоматического потенциометра 7, Датчик температуры газа во .впускном коллекторе связан с входом второго перемножающего устройства, выход которого соединен с регистрирующим устройством 28, а второй вход с выходом первого перемножающего устройства. Выход второго перемножающего устройства связан с входом арифметического блока 14, с входом Делитель схемы деления 16, с входом третьего перемножающего устройЬтва 17 и с входом третьего .электронного ключа 15, который своим выходом связан с регистрирующим устройством. Выход арифметического блока соединен с выходом Делимое схемы деления, с Входом детектора максимума сигнала 19 и с входом четвертого электронного ключа 18, выход которого связан с регистрирующим устройством. Выход схемы деления связан с выходом схемы памяти 20, выход которой через вто рой вход третьего перемножающего устройства связан с входом пятого электронного ключа 21, выход которого связан с регистрирующим устройством. Выход детектора максимума сигнала связан с вторым триггером 24 и третьим триггером 25. При работе устройства повышается точность регистрации температуры -благодаря учету теплоемкости. 3 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, может использоваться для диагностики поршневых двигателей внутреннего сгорания и позволяет регистрировать мгновенную температуру в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания с учетом коэффициента молекулярного изменения рабочего тела. Устройство содержит датчик 2 давления, подключенный через усилитель 3 и первый автоматический потенциометр 4 к входу первого переключающего устройства 5. Функциональный генератор 6 положения поршня подключен к второму входу первого перемножающего устройства через второй автоматический потенциометр 7. Датчик 12 положения впускного клапана соединен с управляющим входом первого и второго электронных ключей 8, 9, вход первого из которых соединен с выходом усилителя, а выход с управляющим входом первого автоматического потенциометра 4, вход второго электронного ключа соединен с выходом функционального генератора положения поршня, а выход с управляющим входом второго автоматического потенциометра 7. Датчик температуры газа во впускном коллекторе связан с входом второго перемножающего устройства, выход которого соединен с регистрирующим устройством 28, а второй вход с выходом первого перемножающего устройства. Выход второго перемножающего устройства связан с входом арифметического блока 14, с входом "делитель" схемы деления 16 с входом третьего перемножающего устройства 17 и с входом третьего электронного ключа 15, который своим выходом связан с регистрирующим устройством. Выход арифметического блока соединен свыходом "делимое" схемы деления, с входом детектора максимума сигнала 19 и с входом четвертого электронного ключа 18, выход которого связан с регистрирующим устройством. Выход схемы деления связан с выходом схемы памяти 20, выход которой через второй вход третьего перемножающего устройства связан с входом пятого электронного ключа 21, выход которого связан с вторым триггером 24 и третьим триггером 25. При работе устройства повышается точность регистрации температуры благодаря учету теплоемкости. 1 п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров, а именно температуры в цилиндре поршне вой машины.

Целью изобретения является повышение точности регистрации температуры .

На фиг.1 представлена схема уст- ройства; на фиг.2 - участки регистрации температуры с различными коэффициентами молекулярного изменения: (Ьх (а) V ок Сб) и ); на фиг.З - зо на возможных значений ftji и аппроксимирующая прямая.

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения: Р - давление в цилинд- ре, Т - температура газа в цилиндре, Lp- угол поворота коленчатого вала, О - начало сжатия, А - начало сгора- ния; В - момент достижения температурой своего максимума, С - момент открытия выпускного клапана, t - температура газа в цилиндре.

На цилиндре 1 двигателя установлен датчик давления. Вырабатьшаемый датчиком 2 электрический сигнал усиливается усилителем 3 и передается

через первый автоматический потенциометр 4 на первый вход первого перемножающего устройства 5. Сигнал с функционального генератора 6 положения поршня подается через второй автоматический потенциометр 7 на второй вход первого перемножающего устройства 5. Задатчик первого автоматического потенциометра 4 связан с выходом усилителя 3 через первый электронный ключ 8, а задатчик второго автоматического потенциометра

7связан с выходом функционального генератора 6 через второй электрон- ньй ключ 9. Управляющие входы первого и второго электронных ключей

8и 9 связаны с датчиком 10 открытия впускного клапана 11. Во впускном коллекторе установлен датчик 12 температуры газа, сигнал с которого подается на первьй вход второго перемножающего устройства 13. Сигнал с выхода первого перемножающего устройства 5 поступает на второй вход второго перемножающего устройства 13. С выхода второго перемножающего устройства 13 сигнал подается на вход арифметического блока 14, третий электронньш ключ 15 вход Делитель схемы 16 деления, первый вход третьего перемножающего устройства 17. С выхода арифметического блока 14 сигнал поступает на четвертый электронный ключ 18, вход Делимое схемы 16 деления, детек- тор 19 максимума сигнала. Сигнал с выхода схемы 16 деления поступает на информационный вход схемы 20 памяти, на управляющий вход которой

20

30

поступает сигнал с детектора 19 максимума сигнала. Сигнал с выхода схемы 20 памяти подается на второй вход 5 третьего перемножающего устройства 17. Выход последнего соединен с пятым электронным ключом 21. С управляющим входом третьего электронного ключа 15 связан выход первого триггера 22, на вход S которого поступает сигнал с датчика 10 открытия впускного клапана 11.

На цилиндре 1 двигателя установлен также .датчик 23 начала воспламенения. Сигнал с этого датчика поступает на вход R первого триггера 22 и-вход S второго триггера 24. Выход последнего соединен с управляющим входом четвертого электронного ключа 18. На вход R второго триггера 24 и вход S третьего триггера 25 подается сигнал с выхода детектора 19 максимума сигнала. Выход третьего триггера 25 соединен с управляющим входом пятого электронного ключа 21. На вход R третьего триггера 25 подается сигнал с датчика 26 положения выпускного клапана 27. Выходы третьего 15, четвертого 18 и пятого 21 электронных ключей соединены между собой и подключены к регистрирующему устройству 28.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал давления газа в цилиндре 1 датчиком 2 преобразуется в электрический аналог, который усиливается в усилителе 3 и поступает на вход первого автоматического потеициомет- Q pa 4. Одновременно с этим в генераторе 6 происходит формирование сигнала, пропорционального величине

---тcoso(+ 2 (l-cosa().

25

дс

35

40

ГБ- 2

откуда сигнал поступает на вход второго автоматического потенциометра 7. В момент закрытия впускного клапана П (начало сжатия) датчик 10 откры55

o

0

0

5

Q

тия впускного клапана подает управляющий сигнал на первый 8 и второй 9 электронные ключи, закрывая их на короткое время, а также на вход S первого триггера 22, устанавливая его тем самым в состояние I. В этот момент сигнал с выхода усилителя 3 проходит через первый электронный ключ 8 и поступает на вход за- датчика первого автоматического потенциометра 4, а сигнал с функционального генератора 6 положения порщня проходит через второй электронный ключ 9 и поступает на вход задатчика второго автоматического потенциометра 7. Одновременно первый триггер 22 переходит в состояние 1 и подает управляющий сигнал на третий электронный ключ 15, замыкая его. Сигнал от усилителя 3 делится в первом автоматическом потенциометре 4 на величину, пропорциональную заданному сигналу Рд,, постоянную 5 на время одного цикла (до начала следующего сжатия), а сигнал от функционального генератора 6 положения поршня делится во втором автоматическом потенциометре 7 на величину, пропорциональную заданному сигналу, также постоянную на время одного цикла. Состав газа в.- цилиндре ДВС и температуру газа на определенном участке процесса сгорания можно связать следующим образом. Изменение коэффициента молекулярного изменения можно выразить зависимостью /з AT + В (фиг.З) от начала сгорания до момента достижения Т своего максимума. Тогда, в этот период (фиг.2а) температуру газа можно определить по уравнению

p-v-To,

P«-VO,PX (AT+B) с откуда получают AT + ВТ - х О,

P-V

тогда

Г« Va :

-в + VB + 4Ах

5

0

5

Т

где X Т,

Т

2 А

С выхода первого автоматического потенциометра 4 сигнал, пропорциональный отношению Р/РС,. поступает на первый вход первого перемножающего устройства 5, на второй вход этого устройства поступает сигнал с выхода второго автоматического потен- , циометра 7, пропорциональный отношению V/Vj,. В результате перемножения этих сигналов на выходе первого

перемножающего устройства 5 присутствует сигнал, пропорциональный

Р V

------- , который подается на-второй

Pfl V о,

вход второго перемножающего устройства 13. На первый вход этого перемножающего устройства поступает сигнал ТЕ, с датчика 12 температуры газа уст.-.-;овлеиного во впускномколлекторе. На выходе устройства 13,таким о,бразом, формируется сигнал,пропорцио- P-V

нальный Т,

Этот сигнал

Po(-Vo,

через открытый первым триггером 22 третий электронный ключ 15 поступает на вход регистрирующего устройства 28 на время продолжения всего участка вычисления Т (фиг.2,а), при этом . Сигнал с выхода второго перемножающего устройства 13 поступает также на вход арифметического блока 14, в котором происходит реализация функции Вида .

-В + VB + 4Ах

Т

2 А

где X - входной сигнал, пропорциоV Р

нальный Т „ ---- ; V d г ef

А И В - коэффициенты аппроксимирующей прямой + В (фиг.З)

Таким образом, на выходе блока 14 формируется сигнал, пропорциональный температуре газа в цилиндре с учетом изменяющегося ft.

С выхода блока 14 данный сигнал поступает на вход четвертого элек ; тронного ключа 18, управляющий вход которого связан с выходом второго триггера 24, вход S которого связан с входом R первого триггера 22, с оптическим датчиком 23 начала воспламенения. Таким образом, в момент Начала, сгорания с датчика 23 поступает сигнал, устанавливающий первый триггер 22 в состояние О (третий электронный ключ 15 размыкается), второй триггер 24 в состояние 1 (четвертый .электронный ключ 18 замыкается) , Сигнал с арифметического блока 14 проходит через замкнутый четвертый электронный ключ 18 на вход регистрирующего устройства 28, в течение участка вычисления Т, при этом х равно текущему значению (фиг.2, б). Сигнал с выхода арифметического блока 14, пропорциональный T, P-V J -iflVo,

поступает на вход

Делимое схемы 16 деления, на вход Делитель этой схемы подается сигнал с выхода второго перемножающего устройства 13, пропорциональный

Р V , таким образом, на выходе

а

PO,-V«

схемы 16 деления присутствует сигнал, пропорциональный / Это текущее значение запоминается схемой 20 памяти. Момент максимального значения Р .у

функции Т а -Г, на выходе ариф « о,

метического блока 14 выделяется де- тектором 19 максимума сигнала, выход которого связан с управляющим входом схемы 20 памяти. С выхода последней сигнал, пропорциональный 1 / /3 РИ AAWKC гмйис (постоянньш На время одного цикла), поступает на второй вход третьего перемножающего устройства 17, на первый вход которого поступает сигнал с выхода второго перемножающего устройства 13, процорциональ- P-V

ный т.

Таким образом, на

0

5

0

0

выходе устройства 17 присутствует сигнал, пропорциональный

р. V

Т . ---, который поступает

PO.-VO,P,(,) на вход пятого электронного ключа

21, управляющий вход которого связан с третьим триггером 25. Вход S третьего триггера 25 связае с входом R второго триггера 24 и с. выходом детектора 19 максимума сигнала

Р V

Т о -Гт- - В момент максимума F oi Vo, Рх

сигнала температуры на выходе арифметического блока I4 происходит установка второго триггера 24 в состоя- третьёго триггера 25 в сосние О, тояние

, третий электронный ключ 21 замыкается и сигнал с выхода трее тьего перемножающего устройства 17-,

Р- V

пропорциональный Т j, ---,

«рх(Г„а.)

поступает на вход регистрирующего устройства 28, в течение всего периода вычисления Т (фиг.2, в), при

(Г«,с.кС ).

Вход R третьего триггера 25 связан с датчиком 26 положения вьтуск- ного клапана 27. В момент открытия клапана 27 сигнал с датчика 26 устанавливает третий триггер 25 в состояние О, пятый электронный ключ 21 размыкается, что характери9

зует конец интервала вычисления Т, (фиг.2,в).

Технико-экономический эффект от использования устройства заключается в ускорении процессов доводки новых образцов двигателей на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых ДВС, так как использование устройства ведет к повышению точности измерения, при температуре в

до 3,5% (фиг.З), а также способствует получению более достоверного, вид зависимость температуры от угла пов рота коленчатого вала.

например цилиндре 2000 С

Формула изобретения Устройство для регистрации температуры в цилиндре поршневой машины, 20 ства связан с входом Делитель схе

содержащее датчик давления, уси- литель, датчик температуры газа во впускном коллекторе, датчик открытия впускного клапана, первое и второе перемножающее устройства, первый и второй автоматические потенциометры, первый и второй электронные ключи, функциональный генератор положения поршня и регистрирующее устройство, причем датчик давления через усилитель и первый автоматический потенциометр подключен к входу первого перемножающего устройства,функциональный генератор положения поршня подключен к второму входу первого перемножающего устройства через второй автоматический потенциометр, дат чик открытия впускного клапана соединен с управляющими входами первого и RTODoro электронных ключей, вход первого из которых соединен с выходом усилителя, а выход - с управляющим входом первого автоматического потенциометра, вход второго электронного ключа соединен с выходом функ- ционального генератора положения поршня, а выход - с управляющим входом второго автоматического потенциометра, датчик температуры газа во впускном коллекторе соединен с входом второго перемножающего устройст

iO

0

на, выход которого связан с регистрирующим устройством, а второй вход - с выходом первого перемножающего устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство включены арифметический блок, третий, четвертый и пятуй электронные ключи, схема памяти, схема деления, третье перемножающее устройство, детектор максимума сигнала, первьй, второй и третий триггеры, датчик начала воспламенения и датчик положения выпускного клапана, при этом связь второго перемножающего устройства с регистрирующим устройством выполнена через арифметический блок и четвертый электронный ключ, выход второго перемножающего устрой5

0

5

с

0

0

мы деления, с входом третьего перемножающего устройства и с входом третьего электронного ключа, который своим выходом связан с регистрирующим устройством, выход арифметического блока соединен с входом Делимое схемы деления и С входом детектора максимума сигнала,- выход схемы деления связан с входом схемы памяти, выход которой через второй вход третьего перемножающего устройства связан с входом пятого электронного ключа, выход которого соединен с регистрирующим устройством, а выход детектора максимума сигнала связан с управляк)- щим входом схемы памяти, с R-входом второго триггера и с S-входом третьего триггера, R-вход которого подключен к датчику положения выпускного клапана, а ВЬЕХОД - к управляющему входу пятого электронного ключа, причем S-вход второго триггера и R-вход первого триггера связаны .с датчиком начала выполнения, а датчик открытия впускного клапана соединен с S-входом первого триггера, выход которого связан с управляющим входом третьего электронного ключа, а выход второго триггера связан с управляющим входом четвертого электронного ключа.

PJ