Система для определения дискретных значений фазовых диаграмм периодических процессов Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

I

Известны системы для опредепення дискретных значений фазовых диаграмм перноднческих процессов, например, в двигателях внутреннего сгорания, содержащие соединенные между собой датчики отс четного момента, перекпючатепи, блоки временной дискриминации с вентилями и делителями напряжений, цифровые счетчики с входными клапанами, формирователи, стробоскоп и триггер с подключенным к нему индикатором.

Предлагаемая система отличается тем что в ней к входам триггера подключены система поджига стробоскопа и поспадовательао соединены формирователи и блоки временной дискриминации, вентвлн KOTO{ ix через мультивибраторы, формирователи и переключатели присое- дннены к блокирующим датчикам, подключенным через другие переключатели к индикатору, системе поджига стробоскопа н управляемым входам клапанов цифровых счетчиков. К тем же входам упомянутого триггера дополнительно присоединены генератор, импульсов и через усилители, делители амплитуды, формнрователи и вентили блоков временной дискриминации датчики отсчетного момента, причем между делителями и клапанами цифровых счетчиков включены время-импульсные преобразователи. Это позволяет расширить функциональные возможности и повысить точность и надежность системы.

На фиг. 1 показана функциональная схема системы; ва фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы системы при измерении фазовых параметров текущего колебательного сигнала.

Система содержит датчики 1 и 2 &тсчетного момента, которые служат для преобразования пульсирующих колебаний потоков газов во впускном и выпускном коллекторах или картере двигателя в электрическое натфяжение текущего колебательного сигнала, и блокирующие датчики 3-6, фиксирующие моменты в интервалах колебаний (пульсаций) теку-

щего сигнала, импульсы которых пршназначены дпя временной блокировки колебаний (пульсаций) импупьса текущего колебательного сигнала. В качестве блокирукхних датчиков могут использоваться датчики, регистрирующие процессы, протекающие синхронно с колебаниями текущего сигнала (например, впрыск топлива форсункой), которые также требуют измерения, или контактные датчики с управляемым моментом замыкания.

Датчики 1 и 2 TeKjouero колебательного сигнала через переключатели 7 и 8 подключены к входам блоков 9 и 10 временной дискриминации.

Выходы блоков 9 и 10 через формирователи 11 и 12 соединены с входами триггера 13, который служит для измерения фазовых сдвигов между импульсами текущего колебательного сигнала путем преобразования их в прямоугольные импульсы напряжения. Выходи триггера 13 через переключатели 14 а 15 подключены к индикатору 16 и управляющим клапанам 17 и 18 цифровых счетчиков 19 и 2О.

Датчики 3-6 через переключатели 21-26 подключены к формирователям 27 и 28 блоков 9 и 10, через переклю чатепи 29 и ЗО к вентилям 31 и 32 тех же блоков и через переключателя 14 и 15 к стрелочному индикатору 16 и клапанам 17 н 18 циф1эовых счетчиков 19 и 2О, а также через переключатель 33 к системе поджига стробоскопа 34. Стробоскоп 34 служит дпя ааблюде ния момента зак ыкшия управляемого контактного датчика блокировки относительно ошэрной метки, а также для определения фазового сдввга импульса текущего колебательного сигнала.

Делители 35 и 36 напряжений блоков 9 и 10 через переключатели 37 и 38 подключены к емя-импульсным преобразователям 39 и 4О и через переключатели 14 и 15 к стрелочному индика.тору 16 и клапанам 17 и 18 счетчиков 19 и 2О, Генбратор 41 импульсов подключен через переключатель 42 к входам триггера 13.

Исходя из требуемых; задач измерения Ьистема обеспечивает измерение в сле укнцих режимах:

1. Измерение параметров текущего колебательного сигнала (например, пулььаввей потока газов во асасывакшем и выхлопном коллекторах или картере двнателя) и фазового сдвига относительо опорного момента.

2. Измерение параметров импульсов . вух одновременно текущих колебательных процессов и фазового сдвига между ними и опорным моментом.

3.Измерение параметров блоквру их процессов и фазовых сдвигов между ними и опорным моментом.

4.Измерение ускорения протекающего процесса.

При работе системы в первом режиме импульсы текущего колебательного сигнала Uj (см. фиг.3), вырабатываемые датчиком 1, при положении переключателя 7 поступают в блок 9 временной дискриминации.

Одновременно импульсы Uj , Ujj- , Jff (см. фиг. 2), вырабатываемые блокирующими датчиками 3-6, при положении с Переключателей 21-24 поступают на формирователь 27, который вырабатывает стартовые импульсы от каждого датчика и запускает ждзтций мультивибратор 43. Мультивибратор 43 вырабатывает импульс блокировки (см. фиг. 2) от каждого поступакядего импульса, длительность которого isr равна ин тервалу пульсаций проверяемого цилиндра. Этот импульс подается на вентиль 31 и блокирует прохождение импульсов U, и фиг.2) по каналу измерения блока 9 временной дискриминации в интервалах пульсаций исследуемого сигнала, которые выбираются переключателями 21-24 датчиков 3-6 блокировки.

При измерении парамётро1в текущего сигнала (пульсируюшего потока) в требуемом интервале один из переключа телей блокирующих датчиков, например 23, устанавливают-в положение ff. В этом случае в интервале импульсы измерительной схемы иф пройдут через вентиль 31 и с формирователя 11 поступят на вход триггера 13.

На другой вход триггера 13 от датчика 2 отсчетного момента арн положении переключателя 8 по каналу блока 9 поступит опорный импульс ф. Триггер 13 вырабатывает прямоугольный импульс, пропорциональный фазовому сдвигу между импульсами )j,и Уф . Имйульс при положении переключателей 14 и 15 поступает на клапаны 17 и 18 и индикатор 16. Счетчики 19 и 20 и индикатор 16 измеряют фазовый сдвиг Ч импульса текущего сигнала UTP относитепъно опорного сигна ,, При положении Л переключателя 33 импупьс Уф поступает в систему поджига стробоскопа 34. С помощью стробоскопа можно наблюдать на вращакщемся шкиве Двигателя фазовый сдвиг текуше- го сигнала относительно неподвижной метки на корпусе двигателя. При положении S переключетеля 8 по каналу блока 10 временной дискриминации на вход триггера 13 будут поступать импульсы от блокирующего дат чика 3 и таким образом будет измерять ся фазовый сдвиг импульса текущего сигнала относительно импульса U, , сформированного от уровня блокирующего датчика (например впрыска топлива в цилиндр двигателя). В случае, если в качестве блокирую|щего датчика используются управлямые контактные датчики, блокирующий импульс при положении б переключателя 29 поступает на вентиль 31. Одновременно блокирующий импульс с контактного датчика при положении -6 переключателей 14 и 15 поступает на стрелочный индикатор 16 и управляющие клапаны 17 и 18 цифровой индикации. При этом измеряется длительность сигналов, вырабатываемых контактными датчиками. При положенииЗ переключателя 33 импульс с контактного датчика поступае в систему под жига стробоскопа 34. Освещая стробоскопом метку на шкиве двн гателя, настраивают соответствутоший контактный датчик на требуемый отсчетный момент, относительно которого измеряют фазовый сдвиг импульса текущего сигнала. Таким образом, при трех включенных датчиках 3-6 можно измерять фазовый сдвиг относительно и тульса впрыска илв отсчетного момента и величину импульса пульсирующего потока исследуемо го интервала (цилиндра двигателя). При измерении параметров двух текущих значений колебательного сигнала Uт и и JJ (см.фиг. 3) и фазового сдвига между ними текущие сигналы с датчиков 1 и 2 при положении Q переключателей 7 и 8 поступают в. блоки 9 и 1О временной дискриминации, а блокирующие , сигналы U -Од-.при положении О переключателей 21-24 к формирова-гедям 2 в 28 импульсов. ся непосредственно к вентилям 31 и 32 блоков 9 и 1О. При трех включенных блокирующих датчиках 3-6 можно измерять величину и фазовый сдвиг между импульсами текущих сигналов. Аналогично описанному выше при положении и 2 переклкм чателя 33 импульсы текущих сигналов поступают в систему поджига стробоскопа, и таким образом можно измерять фазовый сдвиг текущих сигналов относительно опорного момента. При измерении параметров импульсов блокирующих процессов (например, впрыск топлива в дизеле) и фазовых сдвигов между ними переключатели 7 и 8 уста- навливаются в положение d, а один из проверяемых датчиков 3-6 при положении d переключателей 21-24 подключают к переключателю 7, а другой при положении i тех же переключателей к переключателю 8. При этом импульсы от одного датчика поступают в блок 9 временной дис- криминации, а от другого - в блок 10. Аналогично описанному выше осуществляют измерение величины и фазового сдвига между импульсами. Измерение величины ускорения процесса основано на том, что при увеличении скоростного режима величина амплитуды импульсов текущего сигнала (например, пульсаций во всасывающем и выхлопном коллекторах или давлении впрыска) возрастает, а при уменьшении скоростного режима- уменьшается. При измерении ускорения вначале намеряют величины амплитуды импульсов и и UjjB блоках 9 и 10 в крайних точках измеряемого диапазона скорости (например, 500 об/мин и 2ООО об/мин). Затем устанавливают соответствующим делителем величину амплитуды импуль- са UT в блоке 9, пропорциональной максимальному значению амплитуды при И 5ОО об/мин, а в блоке 10 U|f величину, соответствующую максимальному значению амплитуды при И ООО об/мин. Затем обороты двигателя устанавливают ниже 50О об/мин. При этом прибор перестанет показывать, так как импульсы не будут-проходить, пока величина их амплитуды не возрастет до значений, установленных делителями 35 и 36. Установив переключатель 14 в поло-

дет соответствовать 500 об/мин, амппитуда импульсов Uj Б блоке 9 достигнет уровня ограничения, и на триггер 13 поступит первый иктульс, который откроет клапан 17, и от генератора 41 импульсов в счетчик 19 начнут поступать тактовые импульсы. При достижении скорости 2000 об/мин амплитуда импульса в блоке 10 достигнет установленного уровня ограничения, и на второй вход триггера 13 поступит первый импульс, который его переключит и тем самым закроет клапан 17, а счетчик 19 зафиксирует время ускорения процесса. Для того, чтобы перед началом измерения триггер 131 находился в положении, при котором клапан 17 закрыт, импульсы от генератора 41 при положении переключателя 42 на короткое время подают на вход триггера 13, тем caivibiM подготовив его для первого включ чения. Дальнейший останов поступления тактовых импульсов достигается тем, что импульс, пришедший через блок 10 на вход триггера 13 одновременно при положении переключателей 44 и 45 поступит на триггер 46 останова, который опрокинется и закроет клапан 47. Тем caMbjM прекратится поступление тактовых импульсов от генератора 41 к счетчикам 19 и 20.

Для того, ЧгоС ;й1-..§ Д-- гатапом измерения сбросить показани счетчиков 19 и 2О и триггер 13 установить а положение, при котором кпапав 17 , а триггер 46 останова - в положение, при котором клапан 47 открыт, тактовые импульсы от генератора 41 при положении -6 переключателя 42 на короткое время подают на вход триггера 13, тем самым подготовив его для первого включения, а при положении сГ переключателя 44 и положении О переключателя 45 их подают на вход триггера 46 и. на сбросо вый вход счетчиков 19 и 2О. Перед измерением времени замедления текуше х сигнала (например, время: торможения двигателя или лашины) с помощью блока Ю задают величину вре мени блокировки текуше } сгигнала на заданной максимальной скорюсти процесс (например, П 20ОО об/мин), при которой импульсы текущего сигнала заблокированы и не поступаю - на триггер 13. Делителем 48 с адеют величину временной блокировки на заданной минимальной скорости п|:юцесса (например, П 5ОО об/мин), при которой

296464

все импульсы текущего сигнала через блок 9 заблокированы и не поступают на вход триггера 13.

После этого увеличивают скорость процесса выше максимально установленного значения (П 2000 об/мин) я, переключив на короткое время переключатель 45 в положение (Г , подают тактовые импульсы от генератора 41 на входы триггеров 13 и 46, а также на сбросовый вход счетчиков 19 и 20, тем самьш подготовив триггер 13 к первому включению., Затем переключатель 45 устанавливают в положение (У , а переключатель 14 в положение д и включают торможение процесса. Как только скорость процесса станет меньше установленного предела (ii 2000 об/мин), длительность периода увеличится, и им-. пульсы текущего Сигнала начнут поступать через блок Ю на вход триггера 13. Триггер переключится и откроет клапан 18, через который начнут поступать тактовые и тупьсы от генератора 41 в счетчик 20.

При достижении скорости, меньшей нижнего установленного предела (И 5ОО об/мин), длительность блокировки станет меньше длительности импульса, и на триггеры 13 и 46 поступит первый импульс через блок 9. Триггер 13 переключится и закроет клапан 13, а счетчик 20 зафиксирует время замедления текущего сигнала. Триггер 46 переключится и закроет кпапав 47, тем самым прекратив дальнейшее поступление тактовых импульсов к счетчикам 19 и 2О.

Измерение ускорения или замедления возможно также с вспользованием одного датчика, подключенного одновремевво к двум входам измерительнбго триггера.

Положение задаваемой величины порога блокировки импульсов, поступающих Другой вход, определяется с помощью стробоскопа 34, который подключается к входам триггера 13 при положениях -б и i переключателя 33. Как только стробоскоп перестанет acnii- хивать, импульсы на вход триггера не поступают. Стробоскоп может также использоваться как строботахометр при измерении числа оборотов, например, ротора центрифуги двигателя или других валов мащин. Для этого генератор 41 тактовых импульсов подключается при положении d или б переключателя 42 и положении или 2- переключателя 33 к системе поджига стробоскопа 34.Управпяя частотой генератора импульсов, добивакугся попожевия, при котором весле дуемый вал кажется неподвижным. Частота импульсов генератора определяет скорость врашения исследуемого вапа. нзобретев о р м у л а Система для определения дискрет1аых значений фазожа диаграмм периодических процессов, напр име{н в двигателях внутреннего сгорания, содержащая соединенные между собой датчики отс четно момента, переключатели, блоки временной дискриминации с вентилями и делителями напряжений, цифровые счетчики с входными клапанами, формирователи, стробоскоп и триггер с подключенным к нему индикатором, отличающая и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности и надежности, в ней к входам триггера подключены система поджига стробоскопа и последовательно соединены формирователи и блоки временной дискриминации, вентили котсрых через мультивибраторы, формирователи и переключатели присоединены к блокирук щим датчикам, подключенным через другие переключатели к индикатору, системе тюджига стробоскопа и: управляемым входам клапанов цифровых счетчиков; к тем же входам упомянутого триггера дополнительно.присоединены генератор импульсов и через усилители, делители амплитуды, формирователи и вентили блоков временной дискриминации датчи1Ш отсчешого момента, причем между делителями и клапанами цифровых счетчиков включены/; время-юлхульсные преобразователи, г s..: ;и% A Л A «

I -j :. ; tft-

.vi -. ;

;.

Фиг.З