SU785665A1 - Устройство дл индицировани двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области информационно-измерительной техники и может найти широкое применение при разработке и усовершенствовании порш невых машин, двигателей внутреннего сгорани , компрессоров и т.д. Известны устройства дл  индициро вани  двигателей внутреннего сгорани ,, содержащие датчик параметра с формирователем и датчик угла поворота вала, усилитель, счетчики меток и выборок, формирователь, ключ режим триггер управлени , аналоговое запоминающее устройство (АЗУ), аналого во-цифровой преобразователь (ЛУП), усилитель-согласователь, транскритор и регистратор, причем датчик параметра через усилитель св зан с АЗУ, на другом входе которого включен счетчик меток, а на выходе через последовательно соединенные усилитель-согласователь итранскриторрегистратор , при этом формирователь импульсов соединен параллельно с триггером управлени , счетчиком мег ток и счетчиком выборок, который соединен также с триггером управлени  1 , Недостатком индикатора  вл ютс  узкий круг решаемых задач, малый диапазон рабочих скорсстей MCJJJHHH из-за отсутстви  согласовани  быстродействи  регитсратора со скоростью вращени  колеЕ валг,- спохкость дешифратора , особенно 1ФЙ увеличен ;;-; числа градиций-по ушу; иэбытсчнос:гь информации об из.мер емой величине при значени х угла поворотг; ко.т: ей вала из области нижней мертвой точки,, низка  точность измерений s режиме насосных ходов. Целью изобретени   вл етс  обеспечение возможности индикации параметров в широком диапазоне скоростных режимов и на заданном участке хода поршн . Указанна  цель достигаетс  тем, чао устройство дополнительно содержит первую и вторую задержки, схему вычитани  единищл,, схему И и триггер пересчета, причем разрешающий выход регистратора соединен с его управл ющим входом через последова тельно соединенные схемы задержки, перва  из которых включена меж,цу счетчиком меток и АЦП, другой выход регистратора через последовательно соединенные схему вычитани  единиш.,1 и триггер пересчета соединен со чиком меток, триггер управлени  под-ключей к одному из йходов схемы И, ругой вход которой св зан с датчиком угла, а выход - со схемой вычитани  единицы. Кроме того, в устройство ополнительно введены селектор верхней , мертвой точки, включенный между атчиком угла и ключом режима, и спусковое устройство, входы которого оединены с выходом ключа режима, атчиком угла и триггером управлени , выход - с третьим входом схемы И, В устройство, кроме того, введен усилитель-ограничитель и ключ масшта ба, включенные последовательно датчиком .параметра и АЗУ, причем ключ 1асштаба св зан также с усилителем .

На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 - схема временных сигналов.

Датчик 1 содержит на оси колеивала диск с меткамиугла в виде, например, радиальных щелей, а с двух сторон диска установлена фотопара (светодиод и фотодиод), Сигнал с фотодиода поступает на фотоэлектрический преобразователь 2 угла поворота .

Фотоэлектрический преобразователь 2 содержит три фотопары и осуществл в ет формирование трех последовательностей импульсов: импульсов верхней мертвой точки (BMf), импульсов нижней мертвой точки (НМТ) и рабочих импульсов (метки угла) (фиг, 2),

В рабочую камеру двигател  внутреннего сгорани  (две) вмонтирован пьезоэлектрический датчик давлени  3, выходной сигнал которого через ключ масштаба 4 поступает на вход усилител  5 п-ъезотоков и усилител ограничител  6 насосных ходов, Bыxoд ное напр жение усилител  5 пъезотоков , пропорциональное величине давлени  в цилиндре поступает на аналоговое запоминающее устройство 7 (АЗУ), которое осуществл ет выборку мгновенных значений измер емого давлени  в соответствии с сигналами с устройства управлени , формируемыми по управл ющим импульсам поворота колен вала. Выход АЗУ соединен со входом аналого-цифрового преобразовател  8 (АЦП), цифровой выход которого через усилитель-согласователь 9 и транскриптор 10 поступает на вход регистра тора 11, например, перфоратора,

Работа АЗУ, АЦП и перфоратора осуществл етс  выходными импульсами управлрющего устройства. Управл ющее устройство предлагаемого индикатора рабочих процессов в поршневых машинах позвол ет в отличие от аналогов , исследовать рабочие процессы с различными периодами рабочих циклов, например, в компрессорах с периодом 360 угла поворота коленвала или с периодом 720 угла поворота в две или дизел х, причем в

последнем случае характеризуетс  возможностью селективного исследовани  ходов рабочего цикла: рабочего или насосного хода с соответствующим изменением параметров устройства индицировани , е этой целью на входную  чейку И 12-управл ющего устройства поступают импульсы угла поворота коленвала, а также импульсы НМТ через спусковое устройство 13 и импульсы ,ВМТ через селектор ВМТ 14 ключ 15 режима и спусковое устройство 13, Выход. чейки И через схему 16 вычета единицы и триггер 17 пересчета соединен со входом счетчика 18 меток. Выход счетчика 18 соединен с управл ющим входом 7 АЗУ через перву схему 19 задержки соединен с управл ющим уходом 8 АЦП и через вторую схемузадержки 20 соединен с управл ющимвходом перфоратора 11 (ПЛ-150), Импульсный выход перфоратора соединен со входом счетчика

21импульсов выборок и с управл ющим входом схемы 16 вычитани  единицы .

Вход формировател  импульсов 22 соединен с кнопками Начальна  установка и Пуск и выход импульсов Начальна  установка соединен с установочными входами схемы- 16 вычета единицы, счетчика 18 меток угла, счетчика 21 импульсов выборок и триггера управлени  23, Выход имп.ульса Пуск формировател

22соединен с управл ющим входом триггера 23 управлени .

Работа устройства осуществл етс  следующим образом.

Claims (3)

1. Исходно ключ 4 масштаба давлени  и ключ 15 режима синхронно устанавливаютс  в требуемое положение рабочий ход или б - насосный ход. Нажатием кнопки Начальна  установка формирователь 22 выдает импульс Начальна  установка , по которому счетчики 18 и 21, схема 16 вычитани  единицы и триггер 23 устанавливаютс  в исходные состо ни , при которых счетчик, 18 полностью заполнен , счетчик 21 сброшен в ноль, а с триггера 23 поступают на вход -спускового устройства 13 и схему И -12 запрещающие сигналы, в результате чего на счетчик 18 не поступают импульсы меток угла. После нажати  кнопки Пуск формирователь 22 выдает импульс пуска на триггер 23, который устанавливаетс  в положение, разрешающее работу спускового устройства и прохождение импульсов меток угла через схему И 12, Спусковое устройство 13 воспринимает первый импульс ВМТ, отсчитывает от него следующий по времени импульс НМТ, и в этот Момент открываетс  схема И 12, позвол кица  импульсам меток угла проходить через схему 16 и триггер пересчета 17 на счетчик 18 меток угла. Первый же импульс после НМТ переполн ет счетчик 18, и выходной, сигнал его (перепад 0 - Ч)  вл етс  запускающим дл  ДЗУ, которое осуществл ет точечную выборку из сигнала U(P) давлени . Напр жение Uj(Р) хранитс  в АЗУ и с помощью АЦП 8 преобразуетс  в код. Дл  этого через врем  задержки формируемое первой схемой 19 задержки и необходимое дл  завершени  процесса выборки АЗУ, даетс  схемой 19 импульс запуска на АЦП-8 в течение времени осуществл ет преобразование .напр жени  ( в цифровой код,кот рый требуетс  зарегистрировать на перфоленте. Дл  этого через врем  задержки необходимое дл  срабатывани АЦП и формируемое второй схемой 20 задержки, последней выдаетс  импульс запуска на перфоратор 11. После того, как перфоратор 11 закончил регистрацию первого значени  напр жени  Ui (Р) давлени , он вы т  Л ш дает импульс вычитани  на схему 16, Схема 16 выбивает один, импульс из последовательности импульсов отметок угла поворота и возвращаетс  в исходное состо ние. Кроме того, на вход счетчика 21 поступает первый импульс выборки. Таким образом, происходит сдвиг по фазе сигнала на выходе счетчика 18, то есть импульса запуска АЗУ, по отношению к отметкам ВМТ и НМТ. АЗУ будет выбирать теперь из сигнала и (Р) следующее второе значение О(Р Измерение второго значени  давлени, задерживаетс  на врем , необходимое дл  завершени  регистрации его значени  перфоратором. Это обеспечиваетс  запрещающим сигналом с выхода перфоратора, пока идет процесс регистрации, на схему 19, по которому запрещаетс  прохождение импульсов запуска на АЦП. Когда процесс регистрации закончен с выхода перфоратора на схему 1 поступает сигнал, разрешающий задуск АЦП, второй счетный импульс выборки на счетчик 21 и сигнал на схему 16 вычитани  единицы, т.е. производитс  сдвиг на.следующую третью точку и т.д. После того, как будет зарегистрирован полный период дайлени , т.е. осуществлены все выборки давлени , .число которых определ етс  числом меток угла на диске т.е. коэффициентом делени  счетчи1 а 21, выходной сигнал 21 (перепад О -.) опрокидывает триггер 23, при этом импульсы меток угла поворота перестают поступать на сч«г чик 18, и процесс измерени  и регистрации останавливаетс . Дл  возобновлени  цикла работы системы необходимо нажимать последо вательно кнопки Начальна  установка и Пуск,при этом ключи масштаба 4 и хода 15 должны находитьс  в требуемом положении (рабочий или насосный).Переключатель может быть: как ручным, так и автоматическим. Предлагаемое устройство скомплектовано ив стандартных блоков. Так, в качестве АЦП, усилител -согласовател  и транскриптора использованы блоки информационно-измерительной системы промьшшенного назначени  типа К 200, Это АЦП Ф 203, транскриптор Ф 253, усилитель-согласователь Ф 270. В качестве регистратора использован перфоратор типа ПЛ-150. с Давление в камере сгорани  измер етс  с помощью пъезокварцевых датчиков давлени  ЦНИДИ сноминальной чувствительностью 0,2 10 тСо/Па. разработаны усилители пъезотоков 5 и 6 с номинальной чувст|вительностью S о , 340 В/Кл и S . Они обеспечивают два .режима - записи и контрол  всей диаграммы (рабочий ход) - усилитель 5 или увеличенной в 10 раз ее нижней части (насосные хода) - усилитель 6. Анализ исследований рабочих процессов в поршневых машинах, -проводимых как у нас в стране, так и за руЪежом , показывает, что дл  измерений теплоэнергетических параметров машин с погрешностью пор дка дискретизаци  по углу поворота коленвала должна быть не более одного градуса, что соответствует 360 значени м в цикле, например,.температуры в рабочей полости компрессора или 720 значени м давлений в цилиндре две в полном цикле. Априорные сведени  об исследуемом процессе давлени  показывают, что в рабочем хода Поршн  имеетс   вно выраженный пик давлени  в области ВМТ, т.е.Участок с большой производной , который не превышает 90 поворота коленвала и расположен не более, чем за 30 до ВМТ и после ВМТ. Именно на этом участке требуетс  измер ть исследуемый сигнал давлени  (температуры) с минимальным шагом по углу не более 1°, На остальной части информационного периода (рабочего хода 270) давление измен етс  плавно в небольших пределах. Чтобы не вносить избыточности в результаты измерений , достаточно при заданной точности C.Ki + 2%) производить измерени  с шагом по углу не менее 10, т.е. адаптироватьс  к характеру изменени  исследуемого процесса. Такую адаптацию коленвала производ т нанесением соответствующих меток (прорезей) в диске (фиг.1 или 2),что и осуществлено в предлагаемом устройстве.Преимущества данного устройства очевидны, так как вместо 360 точек регистрируютс  117 точек, при этом в три раза уменьшаетс  врем  измерени , во столько же раз экономитс  перфолент при сохранении той же точности изме рени . К тому же и аппаратура несколько упрощаетс  за счет меньшей емкости счетчиков (18-и 21), Исследуемые процессы в ДВС нос т периодический характер, с периодом, равным двум оборотам коленвала, т.е 720, причем наиболее интересный . рабочий -ход поршн , на который приходитс  пик давлени , составл ет 360 (фиг. 2). Вторую половину цикла составл ет насосный ход. В процессе исследований наибольший интерес представл ет именно рабочий ход, В предлагаемом устройстве осуществл е с  избирательность режима измерени  вручную или автоматически с помощью соответствующих ключей 4 и 15 (фиг. и простейшего усовершенствовани  путем введени  пересчетного триггер 17 на входе счетчика 18 импульсов м ток угла с коэффициентом делени  К г 117.Выбор рабочего хода в качестве информативного обеспечиваетс  с пом щью селектора ВМТ. Дл  регистрации рабочего хода нужно выделить ВМТ насосного хода и начать измерение со следующей по времени метки НМТ. Дл  регистрации насосного хода нужно выделить ВМТ рабочего хода (по большому уровню давлени ) и начать измерение с НМТ. Сказанное вы:ие осуи ествл етс  с помощью селектора. ВМТ 14, ключа 15, спускового устройства 13 и схемы И 12 (фиг. 1). На насосных ходах уровень давлени  существенно меньше .пика давлени  более, чем в 10 раз, i Поэтому при- регистрации давлени  на сосных ходов дл  обеспечени  выкодного сигнала пъезоусилител , соизмеримого с нормальным входным напр жением АЦП, пъезоусилитель б име коэффициент усилени  в 10 раз выше номинальной чувствительности усилител  5, В этом режиме рабочий ход не  вл етс  информативным и пъезоусилитель б работает в режиме ограничени  пика давлени , В про-цессе разработки поршневых машин исследовани  их провод тс  в Широком диапазоне скоростей вращени  коленвала двигател , по крайней мере 300 + 3500 об/мин. При использовании перфоратора ПЛ-150 на номинальной скорости вращени  двигател  врем  -регистрации определ етс  быст родействием перфораторе. При малых скорост х вращени  коленвала двигател , врем  регистрс.ции обуславливаетс  уже скоростью двигател . Дл  обеспечени  устойчивой работы устро ства на разных скорост х вр-ащени  коленвала управл ющий им11ульсный выход перфоратора соединен с управл ющигл вхс.-дом cxeivM задержки 19 пуска АЦП 17. Таким образом, при скорости -регистрации перфоратора ПЛ-150 150 строк/сек, врем  регистрации 5-ти разр дного числа составл ет не более 70 мс, и врем  регистрации одного цикла составл ет пор дка 45 с при скорости двигател  300 об/мин, при этом производитс  выборка точек из 117 информационных периодов. При скорости двигател  3500 об/мин врем  регистрации составл ет пор дка 8 с и выборка точек производитс  из 234 информационных периодов, поскольку перфоратор нэ успевает работать в темпе работы двигател . При исследовании многоцилиндровых двигателей (дизелей), дл  индицировани  процессов в каждом цилиндре фото датчик устанавливаетс  на черв чном колесе,которое с помощью черв чной передачи поворачиваетс  относительно диска с метками угла, жестко, установленного на коленвале двигател , что позвол ет использовать один фотодатчик угла. Таким образом, фотодатчик может быть точно совмещен с положением ВМТ любого из цилиндров двигател . После выставки.фотодатчика черв чное колесо жестко стопоритс . Малое врем  регистрации индикаторной д.иагра1у1мы (8 сек при номинальных оборотах) позвол ет в течение сравнительно короткого интервала времени (2-5 минут) зарегистрировать дес ток и более индикаторных диаграмм, что позвол ет с помощью ЭВМ осуществить статическую обработку результатов измерени  и получить наиболее достоверные характеристики рабочего процесса поршневой машины. Предлагаемое устройство исключает избыточную информацию ипозвол ет без потери точности экономить машинное врем  на обработку информации и, по меньшей мере, в три раза уменьшить потребление носител  информации (перфоленты) и в три раза выиграть в быстродействии подобных устройств с перфоратором в качестве регистратора . Формула изобретени  1, Устройство дл  индицировани  двигател  внутреннего сгорани , содержащее датчик параметра с формирователем и датчик угла поворота вала, усилитель, счетчики меток и выборок, формирователь, ключ режима, триггер управлени , аналоговое запоминающее устройство (АЗУ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), усилитель-ссУгласователь транскриптор и регистратор, причем датчик параметра через усилитель св зан с

   АЗУ, ни другом входе которого включен счетчик меток, а на выходе через последовательно соединенные усилитель-согласователь и транскриптор-регистратор , приэтом формирователь импульсов соединен параллельно с триггером управлени , счетчиком меток и счетчиком выборок, который соединен также с триггером управлени , отличаютИ йс  тем, что, с целью индикации параметров в широком диапазоне скоростн режимов и на заданном участке хода поршн , устройство дополнительно содержит первую и вторую схемы задержки , схему вычитани  единицы, схему И и триггер пересчета, причем разрешающий выход регистратора соединен управл ющим входом через последовательно соединенные схемы задержки, перва  из которых включена между счетчиком меток и АЦП, другой выход регистратора через последовательно соединенные схему вычитани  единицы и триггер

   пересчета соединен со счетчиком меток , триггер управлени  подключен к одному из входов схемы И, другой вход которой св зан с датчиком угла, а выход- со схемой вычитани  единицы.
2. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, в него дополнительно введены селектор ssepxней мертвой точки, включенный между датчиком угла и ключом режима, и спусковое устройство, входы которого

   o соединены с выходом ключа режима, датчиком угла и триггером управлени , а выход - с третьим входом схегчы И,
3. 3.Устройство по п.п. 1 и 2, отличающеес  тем, что в

   5 него дополнительно введен усилительограничитель и ключ масштаба, -включенные последовательно меиэду датчиком параметра и АЗУ, причем ключ масштаба св зан также с yci-шителем.

   Источники информации,

   0 прин тые во внимание при экспертизе

   1. Motorteclinisctie zeitsctirif t, 1975, 36, № 2, с 33-38.

   ВМТ f/afpvux ходоб