Устройство для индицирования двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК G01L23/10 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к электрометрическим устройствам для индицирования двигателей внутреннего сгорания.

Известна система согласования выхода пьезодатчиков с ЭВМ, которая содержит пьезоэлектрические датчики давления, преобразователи зарядов в напряжение, блок связи, включающий стабилизированные источники питания и элементы дистанционной установки нулей каналов,

Недостатком известного устройства является то, что установка нулей в измерительных каналах осуществляется вручную.

Известен микропроцессорный измеритель максимального давления сгорания в цилиндрах дизеля, который содержит датчики давления,блок усилителей заряда,анало- говый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, микроЭВМ, электромагнитные клапаны. Для повышения надежности датчики давления переодически подключаются к полости цилиндра на время измерения с помощью электромагнитных клапанов. Для исключения дрейфа нуля, характерного для пьезодатчиков и усилителей заряда, производится периодическое закорачивание цепи обратной связи (усилитель обнуляется). Недостатком такого измери- теля является то, что обнуление производится периодически через несколько рабочих циклов, что снижает достоверность результатов, так как между рабочими циклами может произойти уход нуля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее датчик давления, масштабную емкость, механический включатель-кнопку, электрометрический, усилитель, электронный осциллограф, усилитель-ограничитель, схему задержки, электронный ключ, который осуществляет закорачивание контактов механического включателя-кнопки и тем самым разряжает масштабную емкость (производит обнуление) после каждого рабочего хода поршня. Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения обнуления без ручной регулировки длительности импульса ждущего

сл

с

XI О

со ю

00

мультивибратора на различных скоростных режимах двигателя, что не позволяет использовать устройство на переходных режимах, а также в широком диапазоне изменения скоростей вращения. Кроме того, известное устройство не обеспечивает обнуление электрометрического усилителя в процессе статической тарировки пьезок- варцевых датчиков на гидравлических прессах.

Цель изобретения - повышение точности измерений в независимости от режима работы двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что усиленный сигнал пьезоэлектрического преобразователя давления проходит через выделитель экстремума и поступает в логическую схему, где определяется середина между двумя экстремумами, что соответствует ВМТ в фазе продувки, и в этот момент с помощью ключа производится закорачивание входа электрометрического усилителя, т.е. перед проведением измерения производится автоматическая установка элементов измерительной цепи в исходное состояние. Для этого в устройство индици- рования двигателя внутреннего сгорания, включающее пьезоэлектрический преобразователь, масштабную емкость, ключ, снабженный управляющим входом и включенный параллельно масштабной емкости, электрометрический усилитель и регистрирующий прибор дополнительно введены выделитель экстремума, формирователь уровня, блок управления, схема Й-НЕ, схема И, генератор, первый и второй счетчики, схема совпадений, делитель частоты и ждущий мультивибратор. Такое выполнение предлагаемого устройства позволяет независимо от скоростного режима работы двигателя производить путем закорачивания разряд масштабной емкости до нулевого потенциала в положении ВМТ в фазе продувки, когда давление в цилиндре близко к атмосферному, причем длительность обнуление свести к единицам мс, что позволяет свести к минимуму погрешность при интегрировании (дифференцировании) индикаторной диаграммы, что особенно существенно при работе на ЭВМ.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы преобразования измеряемого сигнала.

Устройство для индицирования двигателей внутреннего сгорания содержит электрометрический усилитель 4, вход которого соединен с пьезоэлектрическим преобразователем 1 и масштабной емкостью 2, парал- лельно которой подсоединен ключ 3,

снабженный управляющим входом, а выход - с регистрирующим прибором 5 и входом блока выделения экстремума 6, выход которого подключен к формирователю уровня 7

и входу блока управления 8, снабженного тремя выходами, выход формирователя уровня соединен с первым входом схемы И-НЕ 9, второй вход которой подключен к первому выходу блока управления 8; гене0 ратор 4, выход которого соединен с входом первого счетчика 12 и с вторым входом схемы И 10, первый вход которой подключен к второму выходу блока управления 8, третий выход последнего соединен с входом

5 уст.О первого счетчика 12; выход схемы И 10 через делитель 15 соединен с счетным входом второго счетчика 16, установочный вход которого подключен к выходу схемы И-НЕ 9; выходы первого 12 и вто0 рого 16 счетчика подключены соответственно к первому и второму входу схему совпадения 13, выход которой связан со входом ждущего мультивибратора 14, выход последнего подключен к входу управления

5 ключа 3. Ключ представляет собой магнито- управляемый контакт, выполненный в стеклянном корпусе, что обеспечивается сопротивлением изоляции в обесточенном состоянии 10 - 1C15 Ом, Управление осу0 ществляется подачей тока на обмотку.

Устройство работает следующим образом.

Электрический заряд, возникающий на преобразователе давления 1, приводит к по5 явлению на масштабной емкости 2, а следовательно, и на входе электрометрического усилителя 4 электрического сигнала (эпюра А, фиг. 2), пропорционального давлению в камере сгорания двигателя. Усиленный

0 электрометрическим усилителем 4 сигнал поступает на регистрирующий прибор 5 и на выделитель экстремума б. Выделитель экстремума 6 при достижении максимума давления вырабатывает короткий импульсный

5 сигнал (эпюра Б, фиг. 2). Этот сигнал проходит на формирователь уровня 7, на выходе которого появляется напряжение соответствующее логической 1 (эпюра В фиг. 2), которое снижается, где г- постоянная вре0 мени падения напряжения выбирается из расчета обеспечения нормальной работы схемы И-НЕ на самых низкооборотных режимах дизеля. Одновременно импульсный сигнал с выделителя экстремума 6 поступа5 ет на вход блока управления 8, в котором на первом потенциальном выходе формируются через экстремумы короткие импульсы логического О (эпюра Г, фиг. 2), на втором выходе формируются прямоугольные им- пульсы (эпюра Д, фиг. 2), на третьем выходе

короткие импульсы предварительной установки первого счетчика (эпюра Е, фиг. 2). Сигнал логической 1 с выхода 3 блока управления 8 производит установку первом счетчике 12. Сигнал установки О во втором счетчике 16 вырабатывается схемой И-НЕ9.

Генератор 11 начинает работать одновременно с включением прибора. Прямоугольные импульсы с частотой fa поступают в первый счетчик и на вход схемы И 10 - (эпюра Ж, фиг. 2). Таким образом, в первом счетчике 12 счет импульсов происходит каждый рабочий цикл заново, т.к. с каждым сигналом экстремума в счетчик поступает импульс установки 0 (эпюра И, фиг. 2).

Одновременно с этим через схему I/I 10 с периодичностью через один рабочий цикл проходит счетные импульсы с генератора 11 на второй счетчик 16, предварительно де- ленные на 2 в делителе 15. такая периодичность обусловлена тем, что для прохождения импульсов через схему 10 необходим также разрешающий сигнал с второго выхода блока управления 8 (эпюра К, фиг. 2). Таким образом, во второй счетчик через каждый рабочий цикл поступает и запоминается количество импульсов в два раза меньше, чем в то же время в первый счетчик (эпюра Л, фиг. 2). Сброс информа- ции во втором счетчике осуществляется через цикл, Информация с первого и второго счетчика поступает в схему совпадения 13, которая выдает сигнал на ждущий мультивибратор 14 при условии равенства инфор- мации в обоих счетчиках. Из графиков фиг. 2 видно, что условия равенства информации в счетчиках возникает дважды: в начальный момент счета, когда в счетчиках отсутствует информация и в середине между двумя экс- тремумами через один рабочий цикл. Чтобы исключить ложный сигнал со схемы совпадения в первом случае во второй счетчик при установке О вводят число 2 т.е. в момент ti в первом счетчике после установ- ки О произойдет сброс всей информации, а во втором установится 2. За период Ti в первом счетчике наберется число импульсов равное NT f2T2, а во втором наберется

и запомнится N2 :

f2 -Ti

-2.

Во второй период Т2 цикл набора информации в первом счетчике повторится, а во второй информация не поступает, а сохраняется набранная в первом периоде,

f2 Ti

т.е.

- 2 (эпюра М, фиг. 2). Это позволяет получать равенство информации в двух счетчиках через один рабочий цикл в сере5

0 5

0 5 0 5 0 5

0

5

дине между экстремумами с точностью 2-3 счетных импульсов, т.е. в ВМТ в фазе продувки (эпюра Н, фиг. 2). При этом надо иметь ввиду, что частота генератора на 2-3 порядка выше частоты основного процесса.

Схема совпадений при равенстве информации первого и второго счетчика выдает сигнал на срабатывание ждущего мультивибратора 14, который с помощью ключа 3 производит кратковременное закорачивание (обнуление) масштабной емкости 2 (эпюра 0, фиг. 2).

Кратковременное закорачивание измерительной схемы в фазе продувки не оказывает какого-либо влияния на погрешность измерений, так как этот процесс занимает около 3 град, поворота коленвала при давлении в камере сгорания 1-2 кг.

При статической тарировке производимой оператором на гидравлическом прессе нет необходимости в автоматическом обнулении, поэтому схему обнуления отключают.

Устройство позволяет повысить точность измерений на любом режиме работы двигателя, уменьшить число повторных измерений, снизить затраты времени на обработку индикаторных диаграмм, а в сочетании с электрическим усилителем позволяет создать преобразователь давления для измерительно-вычислительных комплексов, предназначенных для комплексной автоматизации испытаний ДВС.

Формула изобретение

Устройство для индицирования двигателей внутреннего сгорания, содержащее пьезоэлектрический преобразователь с масштабной емкостью, электрометрический усилитель, ключ, снабженный управляющим входом, регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и независимости от режима работы двигателя в устройство введены дополнительно выделить экстремума, блок управления, формирователь уровня, схема И-НЕ, схема И, генератор, первый счетчик импульсов, делитель числа импульсов, второй счетчик импульсов, схема совпадений, ждущий мультивибратор, при этом выход электрометрического усилителя сое-} динен с входом выделителя экстремума, выход которого подключен к формирователю уровня и входу блока управления, снабженного тремя выходами, выход формирователя уровня соединен с первым и входом схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к первому выходу блока управления, генератор, выход которого соединен с входом первого счетчика и вторым входом схемы И, первым входом которой подключен к

второму выходу блока управления, третий выход последнего соединения с входом Установка 0 первого счетчика, выход схемы И через делитель соединен с счетным входом второго счетчика, установочный вход которого подключен к выходу схемы И-НЕ, выходы первого и второго счетчиков подключены соответственно к первому и второму входам схемы совпадения, выход которой связан с входом ждущего мультивибратора, выход последнего подключен к входу управления ключа.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследованиях и испытаниях двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение точности индицирования двигателя внутреннего сгорания в независимости от скоростного режима работы двигателя. Цель достигается тем, что устройство определяет момент времени, соответствующий ВМТ в фазе продувки, и в этот момент с периодичностью через один рабочий цикл работы цилиндра производит закорачивание входной масштабной емкости электрометрического усилителя. 2 ил.

Фиг.1

и Ц усилителя

б U Выдер. ЭКЛ1Ц

8 Осрормир урйВня

2 0, блока упрабл.

д с/ Злака упрадл.

6 U3 йлока упраВл.

Ж d генератора

/2

„ U схема И-НЕ (элемент 9)

ц Цсчетчика-1

к U схемы И л (элемент Ю)

л U схемы двлитвля

М исчетчцка

Н U схемы совпадения

О Uж.д нуль- muS