Устройство для определения зависимости мощности двигателя от числа оборотов Советский патент 1980 года по МПК G01L3/24 

Настоящее изобретение относится к области контрля и может быть испол зовано для испытаний двигателя внутреннего сгорания. Известно устройство для измерения мощности на валу двигателя внутренне го сгорания, содержащее импульсный датчик оборотов, приводимый в действие от контролируемого вала, генератор временных импульсов, про17раммный переключатель, управляющий блок и два электронных счетчика, не обеспечивает требуемой точности измерения l . Наиболее близким по технической, сущности к настоящему изобретению является устройство для определения зависимости мощности двигателя от числа оборотов, содержащее импульсный датчик углового положения вала, формирующее устройство, вход которог подключен к выходу импульсного датчи ка, а выход - к селектору уровня, оди выход которого соединен с программным переключателем, один из входов которого подключен к генератору вре.менных импульсов, блок синхронизации выход которого соединен с формирующим устройством, а выход подключен ко второму входу программного переключателя, блок управления подачей топлива и вычислительный блок, вход которого соединен с прогргиФ1ным переключателем. К недостаткам известного устройства- относится низкая точность. Цель настоящего изобретения заключается в повышении точности определения зависимости мощности двигателя при разгоне и выбеге от числа оборотов в широком диапазоне изменения угловой скорости. Указанная цель достигается тем, что в, устройство введены переключатель, регистр Пс1мяти, блок переписи информации, блок управления дроссельной заслонкой и блок управления зажиганием, причем один вход регистра памяти подключен к выходу вычислительного блока, а второй - к выходу программного переключателя, вход блока переписи информации соединен с выходом регистра пгмятн, выход блока управления зажиганием подключен к одному из входов блока управления дроссельной заслонкой, а вход ттереключателя соединен со вторым выходом селектора уровня, выход подклюен к блоку управления подачей топива, а второй - ко входу блока управления зажиганием и второму входу блока управления дроссельной заслонкой. На чертеже представлено устройство. Устройство состоит из импульсного датчика положения 1, формирующего устройства 2, селектора 3 уровня, блока 4 синхронизации, программного переключателя 5, генератора 6 временных импульсов, блока 7 управления подачей топлива, блока 8 управления зажиганием, блока 9 управления дроссельной заслонкой, вычислительного блока 10, регистра 11 памяти, блока 12 переписи информации, электронновычислительной машины 13 и переключателя 14.

Импульсный датчик положения 1 предназначен для получения импульсов, частота которых пропорциональна скорости вращения коленчатого вала (на чертеже не показан).

Формирующее устройство 2 служит для усиления, ограничения по амплитуде и формирования по длительности импульсов, поступающих на его вход от датчика 1.

Селектор 3 уровня предназначен для включения и выключения вычислительного блока 10, блока 7 управления подачей топлива, блока 8 управления зажиганием и блока 9 управления дроссельной заслонкой при достижении коленчатым валом двигателя установленных верхнего и нижнего уровней скорости вращения.

Блок 4 синхронизации предназначен для вьщеления участков по углу поворота коленчатого вала, в пределах которых требуется измерять величины скоростей и ускорений.

Программный переключатель 5 служит для управления процессом вычисления скорости.

Генератор 6 временных импульсов служит источником электрических колебаний повышенной стабильности.

Вычислительный блок 10 предназначен для непрерывного измерения скорости вращения в процессе разгона и выбега двигателя путем подсчета числа .импульсов генератора за время одного углового интервала и состоит из двух суммирующих счетчиков, которые последовательно друг за другом 1 или через постоянный угол поворота, зад аемый блоком 4 синхронизации, под1О1гочаются программным переключателем 5 к генератору б временных импульсов.

Блок 7 управления подачей топлива предназначен для включения максимальной подачи топлива при достижении вгшом двигателя нижнего заданного уровня скорости вращения и выключения -. при достижении валом верхнего заданного уровня скорости вращения.

Блок 8 управления зажиганием при достижении верхнего заданного уровня частоты вргицения коленчатого вала отключает, .а при снижении до нижнего уровня включает зажигание.

Блок 9 управления дроссельной заслонкой предназначен для фиксации дроссельной заслонки в определенном положении.

Регистр 11 памяти собран из статических триггеров и схем совпадения И-НЕ и предназначен для хранения результатов измерения.

Блок 12 переписи информации собран из схем совпадения И-НЕ и предназначен для переписи результатов измерения из регистра 11 памяти в электронно-вычислительную машину.

Перед началом измерений поршень определенного цилиндра двигателя устанавливается в положение, соответствующее верхней мертвой точке конца такта сжатия. При этом положении устанавливается импульсный датчик положения 1. С помощью задающего устройства селектора 3 уровня задаются верхний и нижний уровни угловой скорости враицения коленчатого вала двигателя. Переключатель 14 замыкают либо на блок 7 управления подачей топлива (при испытании дизельных двигателей), либо на блок 8 управления зажиганием и блок 9. управления дроссельной заслонкой (при испытании карбюраторных двигателей }.

После подключения устройства к двигателю внутреннего сгорания и датчику 1 импульсов, запуска двигателя, подачи питающих устройство напряжений и сигнала Сброс (на фиг,1 не показано) все элементы устройств приходят в исходное состояние. При этом вычислительный блок 10 разобщен с генератором временных импульсов посредством программного переключателя .

Затем у работаклцего на холостых оборотах двигателя выключают зажигание (подачу топлива для дизельных двигателей), В момент достижения валом двигателя нижнего заданного знчения угловой скорости в селекторе 3 уровня формируется импульс, одновременно включающий зажигание, блок 9 управления дроссельной заслонкой, который приводит заслонку в открытое положение, и вычислительный блок.10, который, в свою очередь, управляется блоком синхронизации через программный переключатель 5 (для дизельных двигателей в момент достижения заданной скорости одновременно включаются максимальная подача топлива и вычислительный блок 10), .

С этого момента двигатель начинает разгоняться, а счетчики вычислительного блока 10 фиксируют последовательно время прохождения коленчатым валом одинаковых угловых интервалов, задаваемых блоком 4 синхронизации. Сначала импульсы от генератора 6 через программный переключатель 5 поступают на вход первого счетчика, на выходе которого к концу углового интервала формируется код, пропорциональный измеряемой скорости. Вывод этого кода в регистр 11 памяти происходит через схемы совпадений регистра памяти в момент поступления на вторые входы этих схем импульса от блока 4 синхронизации через прогрс1ммный переключатель 5. Этот импульс, заканчивая работу первого счетчика, обеспечивает установку его в исходное положение. Одновременно импульс от блока 4 синхронизации через программный переключатель 5 поступает на вычислительный блок 10 и в течение следующего углового интервала подсчет импульсов генератора 6 производится вторым счетчиком. При поступлении следующего импульса от блока 4 синхронизации второй счетчик вычислительного блока 10 очищается путем переписи информа- . ции в регистр 1.1 памяти, а импульсы от генератора 6 через программный переключатель 5 начинают вновь поступать на вход первого счетчика, и т.д.

В момент достижения валом двигателя верхнего заданного значения углоBOf скорости вращения в селекторе 3 уровня формируется второй импульс, который выключает зажигание (карбюраторные двигатели), и двигатель переходит в режим выбега.

При достижении двигателем вновь нижнего заданного значения угловой скорости либо цикл разгон-выбег повторяется, либо регистрация значений угловой скорости прекращается.

Аналогичным образом снимается характеристика выбега при закрытой дроссельной заслонке. При этом в момент выключения зажигания блок 8 правления зажиганием формирует импульс, который поступает на бяок 9 управлетгя дроссельной заслонкой и приводит ее в закрытое состояние. Возможность получения таким образом характеристик выбега при открытой и закрытой дроссельной заслонке позволяет произвести оценку технического . состояния цилиндро-поршневой группы как в целом по двигателю, так и отдельных цилиндров.

Устройство позволяет регистрировать мгновенные значения угловой скорости и ускорения как в нескольких тактах, непрерывно следующих друг за другом, так и в рабочих тактах отдельных цилиндров в широком диапазоне изменения угловой скррости. Отсчет участков начинается от основного синхроимпульса, который формируется началом подачи топлива (дизельные двигатели) или включением

зажигания (карбюраторные двигатели) в первом цилиндре. Дальнейшая синхронизация их производится импульсами с формирующего устройства. Синхронная работа цилиндров двигателя и вычислительного блока 10 достигается подсоединением входа блока 4 синхронизации к формирующему устройству 2, а выхода его - к программному переключателю 5.

Одновременность начала разгона

0 двигателя и начала работы вычислительного блока 10 обеспечивается параллельным соединением селектора 3 уровня с блоком 7 управления подачей топлива или блоком 8 управления

5 зажиганием и блоком 9 управления дроссельной заслонкой и программным переключателем 5.

После окончания цикла измерений результаты с помощью блока 12 переписи

0 информац и переносятся из регистра 11 памяти в ЭВМ 13. Полученные результаты позволяют определять угловые ускорения при соответствующих значениях скоростей вращения коленчатого вала вдоль всей характеристики

5 разгона и выбега и по ним находить зависимость мощности двигателя от числа оборотов.

Конструкция датчика углового положения благодаря наличию несколь0ких угловых интервалов в пределах одного такта двигателя, введение регистра памяти, блока переписи информации , блока управления дроссельной заслонкой, блока управления

5 зажиганием, переключателя, соответствующим образом связанных между собой и другими узлами устройства, позволяет последить изменение скорости вращения в пределах тактов,

0 работы двигателя и учесть влияние неравномерности скорости вращения на точность измерений, уменьшить трудоемкость и увеличить точность регистрации динамических характеристик двигателя. Это становится

5 возможным потому, что измерение угловой скорости коленчатого вала как в режиме разгона, так и в режиме выбега производится в нескольких тактах цилиндров, непрерывно

0 следующих друг за другом, и в не- скольких точках в пределах одного такта в широком диапазоне изменения угловой скорости практически для всех дизельных и карбюраторных дви-

5 гателей. Это позволяет получать значения мощности при соответствую-, щей скорости вращения коленчатого вала не только в целом по двигателю, но и определить ее долю, вносимую

0 каждым цилиндром двигателя.

Формула изобретения

Устройстве для определения зави5симости мощности двигателя от числа Оборотов, содержащее импульсный датчик углового положения вала, формирующее устройство, вход которого подключен к выходу импульсного датчика, а выход - к селектору, уровня, один выход которого соединен с программным переключателем, один из входов которого подключен к генератору временных импульсов, блок синхронизации вход которого соединен с формирующим устройством, а выход подключен ко второму входу программного переключателя, блок управления подачей топлива и вычислительный блок, вход которого соединен с программным переключателем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения зависимости мощности двигателя при разгоне и выбеге от числа оборотов в широком диапазоне изменения угловой скорости, в него введены переключатель, регистр памяти, блок переписи информации, блок управления дроссельной заслонкой и блок управления зажиганием, причем один вход регистра памяти подключен к выходу вычислительного блока, а второй - к выходу программного переключателя, вход блока переписи информации соединен с выходом регистра памяти, выход блока управления зажиганием подключен к одному из входов блока управления дроссельной заслонкой, а вход переключателя соединен со вторым выходом селектора уровня, выход подключен к блоку управления подачей топлива, а второй - ко входу блока управления зажиганием и второму входу блока управления дроссельной заслонкой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Змановский В.А, Разработка и исследование динамического метода оце,нки технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Новосибирск,с. 6-11:, (прототип).