SU601586A1 - Устройство дл измерени мощности - Google Patents

Description

1

Насто щее изобретение относитс  к области приборостроени  и, в частности, к электронным приборам, предназначенным дл  измерени  мощности преимущественно двигателей внутреннего сгорани  и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве устройства, встраиваемого в диагностическую измерительную систему.

Известное устройство дл  измерени  МОЩ ности, содержащее датчик частоты вращени  селектор уровн , генератор импульсов, счетчик импульсов и блок индексации обладает недостаточной точностью измерени  J .

Наиболее близким по технической сущности к насто щему изобретению  вл етс  . устройство дл  измерени  мощности, содержащее датчик частоты вращени  вала двигател , св занный выходом с селектором уровн , блок формировани  угловых отметок , соединенный выходом со входом распределител  сигналов и управл ющим входом задатчика номера угловой отметки, выход которого подключен к управл ющему входу блока формировани  угловых отме-

ток, генератор импульсов образцовой частоты , св занный со счетным входом счетчика импульсов, вьход которого через вентили подключен к информационному входу вычислител  2j,

Недостатком известного устройства  &л етс  низка  точность измерени .

Целью насто щего изобретени   вл етс  повь шение точности измерени .

Указанна  цель достигаетс  за счет того , что в него дополнительно введены сигнализатор , бпок ключей, входы которого св заны с выходами распредепитеп  сигналов , а выход св зан с входом вентил , блок формировани  начала отсчета угловых отметок, выход которого св зан с входом задатчика номера угловой отметки, блока формировани  угповых отметок и распределител  сигналов, блок синхронизации, вход которого соединен с выходом распределител  сигналов, а выход с входами блока ключей и блока формировани  начала отсчета угловых отметок, и датчик синхронизации, выход которого соединен с входом блока формировани  начала отсчета угловых отметок , причем выход селектора уровн  соединен со входами блока формировани  начала отсчета угловых отметок, блока синхронизации и сигнализатора, а выход блока ключей - со входами вычислител , сигнализатора и задатчика номера угловой отметки. На чертеже приведена блок-схема наст  щего устройства дл  измерени  мощности Устройство содержит датчик 1 частоты вращени , выход которого соединен со вхо дом селектора 2 уровн  и счетным входом блока 3 формировани  угловых отметок; датчик 4 синхронизации, св занный своим выходом через блок 5 формировани  начала отсчета угловых отметок с установочным входом блока 3, первым установочным вхо дом задатчика 6 номера угловой отметки, и установочным входом распределител  7 сигналов выход задатчика 6 соединен с управл ющим входом блока 3 формировани  угловых отметок, а управл ющий вход - с выходом блока 3 формировани  угловых от ток и входом распределител  7 сигналов; блок 8 синхронизации, первый вход которог соединен с выходом селектора уровн  2 и первым входом сигнализатора 9, а выход с управл ющими входами блока 10 ключей и блока 5; генератор 11 импульсов образцовой частоты f Q , св занный со счетным входом счетчика импульсов 12, подключенного через вентили 13 к информационному входу вычислител  14. Первый выход распределител  сигналов 7 соединен со вторым входо блока 8 синхронизации, второй - с установочным входом счетчика импульсов 12, а третий и четвертый выходы через блок Ю ключей соединены соответственно с управл  ющим входом вентилей 13. и со входом управлени  вычислител  14, вторым входом сигнализатора 9 и вторым установочным входом задатчика 6 номера угловой отметки . Индексом 15 обозначен выход сигнализатора 9, индексом 16 - дополнительный управл ющий вход блока 5 формировани  на чала отсчета угловых отметок. Датчик 1 частоты вращени  формирует иутульсы, частота - иовлени  которых пропорциональна угловой скорости вращени  (V вала, а количество Ni углу поворот коленчатого вала двигател . При этом углова  скорость су - определ ете через периодТ - следовани  импульсов датчика частоты вращени  Селектор 2 уровн  непрерывно следит за измен ющейс  угловой скоростью разгон  щегос  двигател  и фиксирует моменты равенства угловой скорости заданным ве личинамии иШд , т.е. формирует всемениой интервэ-;., соответствующий времени нахождени  угловой скорости внутри зоны UJH онаи) ограничивает снизу и сверу интервал изменени  угловой скороси ., на котором измер етс  ускоение и , следовательно, определ етс  мощость . Селектор 2 уровн  может быть выполнен как на основе аналогового, так и цифрового сравнивающего устройства. В первом случае частота импульсов датчика 1 предварительно преобразуетс  в напр жение с помощью преобразовател  частота-напр жение , а во втором - период следовани  Т-; импульсов датчика 1 преобразуетс  в код с помощью преобразовател  период - код. БЛОК 3 формировани  угловых отметок представл ет собой пороговое устройство числа импульсного типа, формирующее на выходе импульс при поступлении на его счетный входМ(||. импульсов. Порог срабатывани  блока 3 задаетс  в виде кода числа Мц)- , поступающего на его управл ющий вход с выхода задатчика 6 номера угловой отметки. Пороговое устройство блока 3 может быть выполнено, например, на базе счетчика с установочным нечетным входами и кодовым выходом, о.одключенным через схему сравнени  кодов к управл ющему входу блока. При этом счетный вход счетчика образует счетный вход блока 3. Задатчик 6 номера угловой отметки представл ет собой устройство хранени  чисел N(- - номеров угловь х отметок - последовательно подключаемых на выход задатчика по командам, поступающим на управл ющий вход задатчика. Датчик 4 синхронизации формирует один импульс за цикл работы двигател . Момент по влени  импульса синхронизации соответствует определенному моменту цикла работы двигател , например, моменту начала подачи или впрыска топлива того или иного цилиндра, т.е. определенному углу Ч поворота коленчатого вала в цикле работы двигател . В качестве датчика 4 синхронизации может быть использован, например, датчик начала подачи или впрыска топлива в один из цилиндров в дизельных двигател х, датчик искры зажигани  одного из цилиндров в карбюраторных двигател х. При сигнале О на входе 16 блок 5 формировани  начала отсчета угловых отметок выдел ет передний фронт импульса датчика 4 синхронизации, а при сигнале 1 на входе 16 - передний фронт импульса селектора 2 уровн , соответствующий моменту достижени  угловой скоростью величи ы (Л)ц. При по влении сигнала на Упра&л ющем входе блока 5, св занным с выходом блока 8 синхронизации, выход блока 5 блокируетс .

Принцип действи  предлагаемого устройства при измерении мощности отдельных цилиндров двигател  без их отключени 

заключаетс  в измерении ускорени  на участке работы только провер емого цилиндра , т.е. измер етс  ускорение, создаваемое работой провер емого цилиндра, а, следовательно, и мощность этого цилиндра. Дл  этого с помощью датчика 1 частоты вращени , датчика 4 синхронизации и задат- чика 6 блок 3 формирует сигналы, соответствующие моментам начала и конца работы провер емого цилиндра. По этк сигналам аналогично описанному выще известному устройству производитс  измерение времени разгона двигатеп Трот начальной Ш, до конечнойШ, угловой скорости вращени , относ щихс  к участку работы только провер емого цилиндра. Значени Ш,Тр и (jOj по мере их измерени  последовательно в виде кoдoв Г ; „ и Kj поступают в вычислитель, где и осуществл етс  вычисление мощности

Ng дл  провер емого цилиндра. Дл  определени  средней за цикл мощности провер емого цилиндра, полученное значение мощное ти необходимо разделить на число цилиндров двигател .

Дл  того, чтобы иметь возможность сравнивать полученные значени  мощностей провер емых цилиндров друг с- другом ,необходимо сохранить идентичность условий работы провер емых цилиндров при разгоне двигател , например, по скоростному режиму и расходу топлива, т.е. на участке измерени  ускорени  все провер емые цилиндры должны иметь близкие друг к другу угловые скорости и расход топлива. Посто нство условий работы провер емых цилиндров сохран етс  путфм ограничени  зоны возможных смещений участков работы провер емых цилиндров по скоростной характеристике разгон ющегос  двигател  снизу величиной Ш и сверху - (JUg, вырабатываемых селектором 2 уровн . Измерение мощности провер емого цилиндра осуществл етс  только в том случае, если его участок работы полностью находитс  внутри зоны Ш.- СУд-Величина5

зоныШц -OUg должна быть с одной стороны достаточно малой (но не менее щирины участка работы провер емого цилиндра), чтобы сохранить идентичными услови  работы провер емых цилиндров, с другой 5 стороны, достаточно больщой, чтобы дл  измерени  мощности заранее выбранного цилиндра иметь минимальное количество разгонов двигател . Практически размер зоны ОУ„ -ЦУдНе должен превыщать изменени 

скоростного режима двигател  за 1 - 1,5 цикла его работы.

При измерении мощности двигател  в целом, устройство запускаетс  сигналом с селектора 2 уровн  в момент достижени  угловой скоростью разгон ющегос  двигател  заранее заданной величиньь-Ш В дальнейщем принцип действи  этого устройства аналогичен принципу действи  описаннго выше известного устройства.

Предположим, что измер етс  мощность цилиндра, участок работы которого характеризуетс  моментами поступлени  после по лени  сигнала датчика 4 синхронизации Мц) -го иМ -го импульсов датчика 1 частоты вращени . Перед началом измерени  вручную по команде оператора или автоматически по командам блока управлени  диагностической измерительной системы в задачик 6 номера угловой отметки ввод тс 

числаNvp ,N4f селектор 2 уровн  ввод тс  уставки, cooi ветствующие угловым скорост м А ц и ш Также вручную или автоматически устанавливаютс  в исходное состо ние блок 8 синхронизации и сигнализатор 9, на выходе задатчика 6 номера угловой отметки устанавливаетс  запрещенна  кодова  комбинаци  и разблокируетс  его первый установочный вход, а на входе 16 блока 5 - сигнал О. При этом блок 10 ключей оказываетс заблокированным, а блок 5 разблокированным сигналом О с выхода блока 8 синхронизации. Сигнал на выходе сигнализатора 9 отсутствует.

Claims (1)

1. Затем резкой подачей топлива двигатель разгон етс  до максимальной угловой скорости . Селектор 2 уровн  по сигналам датчика 1 частоты вращени  непрерывно следит за увеличающейс  скоростью двигагтел . Блок 5 формировани  начала отсчета угловых отметок по переднему фронту сигнала датчика 4 синхронизации вс кий раз формирует на своем выходе импульс, устанавливающий блок 3 формировани  угловых отметок, распределитель 7 сигналов и за- датчик 6 номера угловой отметки в исходные состо ни . При этом код на выходе последнего измен етс  и принимает значение, соответствующее числу iv(y. Соответственно равным этому же числу устанавливаетс  порог срабатывани  блока 3 формировани  угловых отметок, на счетный вход которого поступают импульсы с выхода да чика 1 частоты вращени , следующие с периодом следовани  T-f . При поступлении Мчу., -го импульса с момента установки блока 3 в исходное состо ние, последний срабатывает и формирует на своем выходе импульс, который поступает на управл юший вход задагчика 6 номера угловой отме ки, и на вход распредепигеп  7 сигналов. При эгок-г на выходе задагчика 6 устанавли ваегсЕ код числа Ni -t-l, равного следующему порогу срабатывани  блока 3, а на первом и втором выходах распределител  7сигналов по вл ютс  импульсы. Импульс с первого выхода распредепигеп  7 сигналов поступает на второй вход блока 8 синхронизации , но не измен ет его состо ние, поскольку сигнал на первом входе блока 3 отсутствует, В результате блок 10 ключей остаетс  по прежнему заблокированным, сиг налы, по вл ющиес  на других выходах раопредедител  сигналов 7 при последующих срабатывани х блока 3 формировани  угловых отметок на входы вентилей 13 и вычис лител  14, не проход т и измерени  ускоре ни  не происходит. При достижении угловой скорости tt селектор 2 уровн  срабатывает и формирует на своем выходе сигнал 1, поступающий на первый вход блока 8 синхронизации. В момент очередного срабатывани  блока 3 формировани  угловых отметок при пороге равномЦс., импульс, поступающий с первого выхода распределител  7 сигналов на второй вход блока 8 синхронизации, разблокирует последний и сигнал 1 с выхода селектора 2 уровн  проходит через блок 8на входы блоков 5 и-10. При этом вы ход блока 5 блокируетс , а выходы блока 10 разблокируютс . По вл ющийс  одновременно с импульсом на первом выходе распределител  7 сигналов импульс на втором выходе последнего устанавливает счетчик 12 импульсов в исходное нулевое состо ни К моменту прихода ()-го импульс на вход блока 3 формировани  угловых отметок в счетчике 12 импульсов, на вход которого поступают имульсы с выхода генератора 11 с частотой 1о , будет зафиксировано число N импульсов, равное С -1 Число N обратно пропорционально угловой скорости вращени  вала двигател  вначале участка работы провер емого цилиндра В момент прихода ()-го импульса блок 3 формирует импульс, по которому на выходе задатчика 6 номера угловой отметки устанав7шваетс  код следующего порога срабатывани  блока 3 - число tf а распределитель 7 сигналов вырабатывает импульс на своем третьем выходе. Этот импульс через блок 10 ключей поступает на управл ющий вход вентилей 13 и разблокирует их. При этом код числа N с выхода счетчика импульсов 12 считываетс  в запо минающее устройство вычислител  14. К моменту прихода Rtf« -го импульса а вход блока 3 формировани  угловых отеток в счетчике 12 импульсов будет зафиксировано число N1 импульсов, равное: «--f Число Н) пропорционально времени Тр рохождени  валом двигател  в процессе го разгона участка работы провер емого илиндра, характеризующегос  начальным конечным Нк углами поворота ц ла двигател . В момент прихода Кц -го импульса по сигналу блока 3 формировани  угловых отметок на выходе задатчика 6 номера угловой отметки устанавливаетс  код следующего порога срабатывани  блока 3- число .+1, а распределитель сигналов 7 снова вырабатывает импульс на своем третьем выходе. Вентили 13 оп ть разблокируютс  и код числа N)( переписываетс  в вычислитель 14. Через врем , необходимое дл  уверенной переписи кода счетчика 12 импульсов в вычислитель 14, по вл етс  сигнал на втором выходе распределители 7 сигналов, устанавливающий счетчик 12 импульсов в исходное нулевое состо ние. В результате к моменту прихода (N ц., + + 1)-го импульса на вход блока 3 в счет чике импульсов 12 будет зафиксировано число импульсов, равное: Число Nj обратно пропорционально угловой скорости ( вращени  вала двигател  в конце участка работы провер емого цилиндра. В момент прихода ( N р,, +1)-го импульса на вход блока 3 код числа t{ аналогично описанному выще способу будет переписан в вычислитель 14. При этом на выходе задатчика 6 будет установлен код запрещенной комбинации, блокирующий возможность дальнейщего срабатывани  блока 3. Через врем , необходимое дл  уверенной переписи .кода счетчика 12 импульсов в вь 1ислитель 14, на четвертом выходе распределител  7 сигналов по вл етс  сигнал, который блокирует первый установочный вход задатчика 6 и одновременно вырабатывает команду на вычисление вычислителю 14. Последний производит вычисление мощности провер емого цилиндра по форму- е:J J1,. Ng N-( где ГП - число цилиндров д виг а тел , П номинальные обороты вала, К - посто нный коэффициент. При этом величины Н, Изъ вл ютс  переменными дл  вычислител  14, а величины ш ,..  вл ютс  посто нными дп  данной марки двигател  и ввод тс  в вычислитель 14 перед началом измерений . Одновременно с командой на вычисление сигнал с четвертого выхода распределител  7 сигналов поступает на соответст вующий вход сигнализатора 9 и блокирует его другой вход, св занный с выходом селектора 2 уровн . ЕСЛИ в процессе разгона двигатель достигает угловой скорости CfiJg до момента прихода (Nif +1)-го импульса на участке измерени  мощности провер емого цилин ра, то к моменту по влени  импульса на четвертом выходе распределител  7 сигнал блок 10 ключей оказываетс  заблокированным и команда на вычисление не поступае При этом по заднему фронту сигнала на выходе селектора 2 уровн  сигнализатор 9 вырабатывает на выходе 15 сигнал оператору о необходимости повторить измерени так как интервал работы провер емого цилиндра не уложилс  полностью в зону 1)ц- is) , Допустим, что измер етс  мощность двигател  в целом. Перед, измерением на входе 16 блока 5 формировани  начала отсчета угловых отметок устанавливаетс  сиг нал 1, а в задатчик 6 номера угловой отметки ввод тс  числа, соответствующие приходу первого, второго,, - го и ( +1)-го импульсов датчика 1 частоты вращени  на вход блока 3. При этом число выбираетс  так, что интервал Тр между ио ментом прихода первого и |ро-го импульсов равен или кратен по углу поворота коленчатого вала циклу работы двигател . Работа устройства в целом не отличаетс  от его функционировани  при измерении мощ ности отдельного цилиндра. Единственным отличием  вл етс  то, что сигнал начала отсчета угловых отметок формируетс  блоком 5 по переднему фронту сигнала на выходе селектора 2 уровн , а при вычислеНИИ мощности коэффициент }Ttпринимаетс  равным единице. 10 Формула изобретени  Устройство дл  измерени  мощности, содержащее датчик частоты вращени  вала двигател , св занный выходом с селектором уровн , блок формировани  угловых отметок, соединенный выходом со входом распределител  сигналов и управл ющим входом задатчика номера угловой отметки, выход которого подключен к управл ющему входу блока формировани  угловых отметок, генератор импульсов образцовой частоты, св занный со счетным входом счетчика импульсов , выход которого через вентиль под- ключен к информационному входу вычислител , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него дополнительно введены сигнализатор, блок ключей, входы которого св заны с выходами распределител  сигналов, а выход св зан с входом вентил , блок формировани  начала отсчета угловых отметок, выход которого св зан с входом задатчика номера угловой отметки, блока формировани  угповых отметок и распределител  сигналов, блок синхронизации, вход которого соединен с выходом распределител  сигналов, а выход с входами блока ключей и блока формировани  начала отсчета угловых отметок, и датчик синхронизации, выход которого соединен с входом блока формировани  начала отсчета угловых отметок, причем выход селектора уровн  соединен со входами блока формировани  начала отсчета угловых отметок, блока синхронизации исигнализатора , а выход блока ключей - со входами вычислител , сигнализатора и задатчика номера угловой отметки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидегельсгво № 167332, кл. GOl U 3/24, 1963. 2, Авторское свидетельство К 314088, кл. (01 L 23/08, 1969.