Устройство для измерения максимального давления сгорания Советский патент 1982 года по МПК G01L23/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ СГОРАНИЯ

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения максимальных давлений в цилиндрах и топливных системах двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для измерения максимального давления сгорания lj.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения максимального давления сгорания, со- ю дермгащее датчик давления, датчик числа циклов, два счетчика импульсов связанных с дешифратором, KOMneHCMpit. йщую пневмосистему с электропневмоклапанами и регистратор. Устройство is также снабжено двумя дополнительными дешифраторами и преобразователемдавление-код, соединенным с компенсирующей пневмосистемой и регистратором, при этом входы дополнительных 20 дешифраторов соединены с выходами счетчиков импульсов, электрически связанных между собой, выход одного дешифратора соединен с впускным электропневмокЛапаном, выход другого связан с выпускным электропневмоклапаном, а выход третьего - подключен к преобразователю давление-код f2j.

Недостатком известноТо устройства является невысокая томность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик давления, аналого-цифровой преобразователь , счетчик импульсов и счетчик циклов, снабжено усилителем, дифференциаторо1ч, фильтром, триггером Шмидта, ключом и D-триггером, причем выход датчика давления через усилитель связан с входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен со счетным входом счетчика циклов и через последовательн цепочку из ключа, триггера Шмидта, ({жлътра и дифференциатора соединен с выходом 3 9 усилителя, управляющий вход ключа соединен с выходом D-триггера, на О-вход которого подано напряжение логической единицы, его С-вход соединен с выходом счетчика циклов, а установочные входы D-триггера, счет чика циклов и счетчика импульсов объ единены и имеют общий вывод. Совокупность всех признаков позволяет повысить точность измерения, так как с высокой достоверностью оп ределяется момент достижения максимума давления и это давление В каждом рабочем цикле представляется со ответствующим числом импульсов, пол чаемых на выходе аналого-цифрового Преобразователя с время-импульсным принципом преобразования. Сумма импульсов, поступивших в счетчик импульсов за все время измерения, де ленная на число рабочих циклов, счи танных счетчиком циклов, равна рсре ненному значению максимального давления сгорания. На фиг. 1 приведена схема устрой ства для измерения максимального да ления сгорания; на фиг.2. - диаграмма, поясняющая процессы, происходящие в аналого-цифровом преобразователе с время-импульсным принципом преобразования; на фиг.З - диаграммы, поясняющие работу блока управления. Устройство для измерения макси мального давления сгорания содержит датчик 1 давления, соединенный чере усилитель 2 с аналоговым входом ана лого-цифрового преобразователя 3 с время-импульсным принципом лреобра™ зования, выход которого подключен к счетному входу сметчика k импульсов и блок 5 управления, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 3 и счетным входом счетчика 6 циклов. Блок 5 управления содержит включенные последовательно дифференциатор 7, фильтр 8 нижних частот, триггер Шмидта 9, -связанный с ним одним входом ключ 10, к другому вхо ду которого подключен D-триггер 11. Причем вход дифференциатора 7 соединен с выходом усилителя 2, выход счетчика 6 циклов соединен с С входом D-триггера П, на D-вход которого постоянно подано напряжени логической единицы, а установочный вход его объединен вместе с установочными входами счетчика Ц импульсо и счетчика 6 циклов и служит входом внешнего управления. При этом выход ключа 10 является выходом блока 5 управления. Работа устройства заключается в следующем. Датчик .1 давления, установленный Н9 двигателе, сообщается с рабочей лолостью цилиндра и на его выходе воспроизводится электрический си|- нал, пропорциональный давлению в цилиндре. Этот сигнал усиливается уси-. лителем 2 и поступает на аналоговый вход аналого-цифрового преобразователя 3 и на вход дифференциатора 7 являющегося первым звеном блока 5 управления. В блоке 5 управления форт мируются прямоугольные импульсы, которые поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 3 и управляют его работой. При поступлении прямоугс льного им пульса на управляющий вход аналогоцифрового преобразователя 3 он преоб- разует мгновенное значение напряжения, поступившего на его аналоговый вход с выхода усилителя 2, в число электрических импульсов, которые поступают на вход счетчика k импульсов и считываются им. Так как спад прямоугольного импульса на выходе блока 5 управления соответствует -максимальному давлению сгорания, то в аналого-цифровом преобразователе 3 преобразуется мгновенное значение напряжения, соответствующее именно этому моменту. Процесс преобразования аналогового сигнала в число импульсов можно изобразить графически (фиг. 2J . В течение времени, пока на управляющий вход подан прямоугольный импульс положительной полярности, напряжение на запоминающей емкости аналого-цифрового преобразователя 3 изменяется по такой же зависимости как и напряжение на выходе усилителя 2, По спаду управляющего импульса напряжение на емкости уменьшается по линейному закону и на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 появляются импульсы, число которых пропорционально времени разряда конденсатора. Формирование прямоугольных импульсов в блоке 5 управления, спад которых соответствует моменту достижения максимального давления, основано на свойствах первой производной функции давления. Так как сигнал с выхода усилителя 2 поступает на вход дифференциатора 7, то на его выходе воспроизводится первая производная этого сигнала. Известно, что первая про изводная функция равна нулю тамУгде функция достигает максимума или минимума. Следовательно, при максималь ном давлении первая его производная равна нулю. Диаграммы на выходе усилителя 1 и фильтра 8 нижних частот, который необходим для подавления высокочастотных помех, возникающих в результате электрического дифференцирования сигнала усилителя 2 дифференциатором 7, приведены на фиг.З. Сигнал с выхода фильтра 8 поступает на вход триггера Шмидта 9 который формирует из него прямоугольный импульс. Так как от начала сжатия до максимальног давления сгорания первая производная положительная, то прямоугольный импульс на выходе триггера Шмидта 9 имеет положительную полярность именно на этом участке и спад этого импульса соответствует максимальному давлению сгорания. Прямоугольные импульсы с выхода триггера Шмидта Э по ступают на вход ключа 10, управляющи вход которого подключен к инверсному выходу D-триггера П. Триггер 11 играет роль управляющего органа, на ег D-ВХОД постоянно приложено напряжени логической единицы, а С-вход связан с выходом счетчика 6 циклов. Поэтому в исходном состоянии на инверсном вы ходе триггера 11 логический нуль, ко торый запрещает прохождение прямоугольных импульсов с триггера Шмидта 9 на выход ключа 10. Если на установочный вход О триггера 11 подать импульс логического нуля, то на его инверсном выходе установится потенциал логической единицы, который разрешит прохождение импульсов с триггера Шмидта Э на выход ключа 10. Одновременно с этим счетчик- импульсов и счетчик 6 циклов устанавливаются в нуль, так как их установочные входы объединены с установочным входом триггера 11. По этому сигналу происходит преобразование мгновенного максимального значения напряжения в пропорциональное число электрических импульсов, поступающих далее на вход счетчика k импульсов и считывается им. Таким образом, в счетчик 4 записано число. 9 соответствующее максимальному давлению в цилиндре в данном цикле. Чтобы обеспечить статистическую обработку максимальных давлений сгорания за несколько рабочих циклов двигателя, сигналы с выхода блока 5 управления поступают на вхдд счетчика 6 числа циклов, выход которого соединен с С-входом триггера 1J. Счетчик 6 циклов считывает сигналы блока 5 управления, соответствующие максимальному давлению в каждом цикле, т.е. считывает число рабочих циклов. Как только это число достигает значения числа, установленного в счетчике 6 или момента перехода счетчика в нуль, на С-вход триггера 11 с выхода счетчика 6 циклов поступает сигнал запрета и прекращается подача управляющих сигналов на аналого-цифровой преобразователь 8 сигналов на счетчик 6 циклов. Таким образом, блок 5 управления и счеТчик 6 циклов задают интервал времени, в течение которого с аналого-цифрового преобразователя 3 на вход счетчика + импульсов поступают импульсы, число которых соответствует максимальному давлению в каждом цикле и суммируется в счетчике Jk Следовательно, за весь интервал времени, задаваемый блоком 5 управления и счетчиком 6 циклов, в счетчик k импульсов записывается число, соответствующее сумме максимальных давлений сгорания за то число рабочих циклов, которое установлено в счетчике циклов. Разделив число, записанное в счетчике импульсов на число, установленное в счетчике 6 циклов получают определенное давление за число рабочих циклов, установленное в счетчике числа циклов. В блоках i и 6 можно использовать десятичные счетчики, что упрощает обработку результатов. Так, например, при счете до 10 до 100 счетчиком 6 числа циклов, достаточно перенести запятую в счетчике k чиса импульсов соответственно на 1 или 2 разряда, и отсчитывать по показаию счетчика соединенное значение авления. Схема устройства полностью реалиуется на интегральных микросхемах ирокого применения, что обеспечиает его низкую стоимость. Упрощеие конструкции, в частности исклюение пневмосистемы, позволяет откадаться от баллонов со сжатым воздухом, компрессора для заполнения баллонов и сократить обслуживащий персонал. Формула изобретения Устройство для измерения наксимал ного давления сгорания, содержащее датчик давления, аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов и счетчик циклов, о т л и ч а ю (ц ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено уси лителем, дифференциатором, фильтром, триггером Шмидта, ключом и D-триггером, причем выход датчика давления через усилитель связан с входом аналого-цифрового преобразователя,

t

г

Фиг.1 9

ю

ъ

etufiee f xi&Ae tfe А равляющий вход которого соединен со счетным входом счетчика циклов и через последовательную цепочку из ключа, триггера Шмидта, фильтра и дифференциатора - с выходом усилителя, управляющий вход ключа соединен с выходом О-триггера, на D-вход которого подано напряжение логической единицы,I его С-вход соединен с выходом счетчика циклов, а установочные входы D-триггера, счетчика циклов и счетчика импульсов объединены и имеют общий вывод. Источники Информации, принятые вовнимание прГэкспертизе 1, Авторское свидетельство СССР fT 60999, кл. G01 L 23/00, 1976 2. Авторскоесвидетельство СССР № , кл. G01 L 23/08, 197 (прототип).