Устройство для измерения среднего индикаторного давления Советский патент 1976 года по МПК G01M15/00 G01L23/08 

Устройстьо может быть использоваио как нри научно-исследовательских работах и доводке новых образцов, так и при диагностике двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и других поршневых машин, содержаш,их кривошипно-шатунный механизм.

Известны устройства для измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах поршневых машин, содержаш,ие датчики давления и положения поршня, электронно-вычислительный блок и индикатор 1. Область применения таких устройств ограничена, так как они нригодны лишь для крпвошипно-шатунного механизма заданного конструктивного исполнения.

Известны устройства для измерения среднего индикаторного давления, содержаш,ие функциональный преобразователь и датчик давления, связаиный через усилитель с индикатором 2. Такие устройства не применимы для двигателей с различными конструктивными соотношениями кривошинно-шатунного механизма, а применимы лишь для норшневых машин с центральным кривошиино-шатунным механизмом, который характеризуется лишь величиной - отношением радиуса кривошнпа к длине шатуна, характеризуюш,ейся так называемой поправкой Брикса. Применение контактного преобразователя в датчике полол енпя поршня снижает надежность, долговечность и увеличивает погрешность измерения из-за воздействия на быстроскользяп;ий контакт вибраций, атмосферных условий и других факторов.

Известны устройства, содержаш,не функциональный преобразователь, выполненный в внде датчика ноложения поршня, собранного но ,1остовой схеме нз активных резисторов и установленных на изоляционной подложке фоточувствительных элементов, источника иараллельных лучей света и установленного между последними оптического модулятора в виде жестко связанного с валом двигателя диска с радиальной ш,елью, и датчик давления,

соеднненный через усилитель с индикатороминтегратором, подключенным к диагоналям мостовой схемы функционального преобразователя 3. Такие устройства характеризуются понинсенной точностью нзмерення при работе с поршневыми машинамн, имеюищми различные конструктнвные соотношения кривошипно-шатунного механизма, а именно отношения радиуса кривошипа к длине шатуна, особенно с машинами, имеюш,ими дезаксажиые механизмы, приценные шатуны, с машинами с расходяшимися поршнями, с крейцкопфиыми механизмами и т. д.

Цель изобретения - новышение точности измерення путем учета исходных конструктивных соотнои 1еннй крнвошипно-шатунного механизма - достигается тем, что изоляционная подложка снабжена механизмами линейного и углового смещения, между источником параллельных лучей света и оптическим модулятором размещен доиолнительный диск с кольцевыми щелями нерсмениого радиусг, фоточувствительные элементы выполнены в виде радиальных иолос, ширииа фотоактивиого слоя V которых изменяется на ностоянном радиусе по закону V sin а + Лор sin 2а, а но длине радиуса но закону v sin а + + Лcpsin2(a + p}, где а - угловое положение вала,

ср - среднее значение нриведепной ионравки Брнкса, р - дополнительный угол.

На чертеже изображена нриицнннальная кинематическая схема устройства для измерения среднего индикаторного давления с кинематической схемой кривои1ипио-шатуииого механизма дезаксажиой V-образной поршневой машины.

Устройство состоит из датчика 1 давления, усил1ггеля 2, резисторной полумостовой схемы 3, магнитоэлектрического индикатора-интегратора 4, датчика 5 ноложення поршня, преобразователя 6, оптического модулятора 7, жестко связанного осью 8 с валом испытуемой машины 9, доиолннтельного диска с кольцевой щелью 10 ностояпиой ширины и переменного радиуса, радиальное ноложенне которой задается задатчиком дополнительного угла (Р), выполненного в виде двойной подвижной диафрагмы, источника 11 параллельных лучей света, червячных передач 12 и 13, с иомощью которых задается нриведепиая поправка Брикса (Л) и начальный угол ((3).

Перед производством измерений в датчик 5 иоложения иоршня вводятся исходные данные конструктнвиой особенности испытуемой машииы: приведенная иоправка Брикса (Л), иачальный (j3) н доиолнительный (р) углы в соответствии с тином кривошиг но-шатуп1юго механизма.

Электрический сигнал датчика давлеиия 1 усиливается усилителем 2, иоступает на полумостовую резисториую схему 3 и фоторезисторный преобразователь 6. В диагональ образованной ими мостовой схемы включен индикатор-интегратор 4, измеряющий среднее значение ироходящего через него тока. Вращение коленчатого вала машины 9 передается модулятору 7, который при помощи оптической щели иаиравляет луч света па иоле преобразователя 6, в результате происходит преобразоваиие электрического спгиала но закону

V (() sin -I- ) + Л sin 2 (at +.;+ p),

где со - угловая скорость вала, t - время. Таким образом ироисходит иреобразованне

сигнала из коордииа давление-время в координаты даиленнс-объем, ннтегральное значение которого иронорционально среднему индикаторному давлению. Следовательно, шкала указателя градуируется неиосредственно в

едииицах давления.

Формула изобретения

Устройство для измереиия среднего индикаториого давления, например, двигателя внутреннего сгорання, содержащее функциональный преобразователь, выполпенный в виде датчика положения иоршня, собранного по мостовой схеме из активных резисторов и установленных на нзоляциоииой подложке фоточувствнтельных элс.ментов, источника иараллельиых лучей света и установлепного между последними оитического модулятора в виде жестко связаиного с валом двигателя дпска с радиальной щелью, н датчик давления, соединеииый через усилитель с индикаторомиитегратором, иодключеииым к диагоналям мостовой схемы фу11кционального нреобразователя, отличающееся тем, что, с целью

новышения точности измерения иуте.м учета исходных конструктивных соотношений кривошипно-шатунного механизма, изоляционная подлол ка снабжена механизма.ми линейного и углового смещения, между источником нараллельных лучей света и оптическим модулятором разхмещеи дополнительный диск с кольцевыми щелями неременного радиуса, а фоточувствительные элементы вынолиены в виде радиальных полос, ширина фотоактивного

слоя V которых изменяется на ностоянном радиусе ио закоиу sin а + Лср sin 2а, а по длнне радиуса по закоиу v sina + Лcp sin2(a + Р), где а - угловое положение вала,

ЛСР - среднее значение приведенной поправки Брикса, р - доиолнительный угол.

Источии информации, принятые во вниманне ири экснертизе

1.Патеит США № 3815410, Кл. 73-115, 1973 г.

2.Авт. св. АО 340923, М. Кл.2 G OIL 23/00, 1972 г.

3. Описанне анализатора Engine Analysis Wave forms, иросиект фирмы Textronix, Inc., 1973, стр. 4-12 (нрототии).