SU979926A1 - Устройство дл измерени среднего индикаторного давлени двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относитс  к приборостроению , а именно дл  диагностики и контрол  двигateлeй внутреннего сгорани .

Известны устройства дл  измерени  среднего индикаторного давлени , содержащие датчик давлени , датчик угловых положений и датчик опорного -положени , посто нное запоминающее устройство, первый блок умножени , блок суммировани , регистратор , причем датчик давлени  св зан с одним из входов первого блока умножени , к доугому входу KOTODOго подключен выход посто нного запоминающего устройства, а выход блока суммировани  соединен с входом регистратора.

Б этом устройстве датчик угловых положений за один оборот коленчато ,го вала формирует серию импульсов, рассто ние между которыми соответствует определенному углу поворота вала и число которых равно, например , числу металлических штырей, равномерно расположенных по окружности маховика, либо числу зубьев маховика. Датчики такого типа срав .нительно просты, надежны и наход т широкое применение при эксплуатационной диагностике двигателей. Момент начала отсчета импульсов датчика угловых положений определ етс  импульсом датчика оЛорного положени .

В известном устройстве по сигналу датчика угловых положений производитс  выборка из посто нного запоминающего устройства соответствую10 щего данному угловому положению значени  функции и умножение этого значени  на сигнал, пропорциональный TeKyi eMv значению давлени . Результаты умножени  суммируютс , а сумма 15 фиксируетс  регистратором 1.

Одним из недостатков известного устройства  вл етс  егр сравнительно узка  область применени , вызванна  тем, что в посто нном запоми- нающем устройстве могут хранитьс  исходные данные только дл  одного типа двигател , и, следовательно, известное устройство практически не. может быть использовано дл  эксплуатационной диагностики, например, в .услови х тепловозных репс, где требуетс  производить обслуживание различных типов двигателей.

Целью изобретени   вл етс , расши30 рение области применени  устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено вторым блоком умножени , переключателем сигналов, управл емым формирователем импульсов, реверсивными счетчи ком и делителем частоты, причем выход первого блока умножени  соединен непосредственно и через второй блок умножени  с соответствующими входами переключател  сигналов, выход которого подключен ко входу |блока суммировани , выход датчика угловых положений соединен с входом yпpaвл e toгo формировател  импульсов , первый выход которого соединен с управл ющим входом блока суммиро вани , второй и третий выходы соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу посто нного запоминающего устройства и к первому управл ющему входу управл емого формировател  импульсов , выход датчика опорного положени  соединен с вторым управл ющим входом управл емого формировател  импульсов и с управл ющим входом переключател  сигналов через делитель частоты и непосредственно с установочным входом реверсивного счет чика .

При этом управл емый формирователь импульсов содержит умножитель частоты, первый и второй переключатели импульсов и блок дешифраторов, причем вход и.выход умножител  частоты через первый переключатель импульсов соединены с одним из входов второго переключател  импульсов и с блоком дешифраторов, первый и второй выходы которого соединены с управл ющими входами второго переключа тел  импульсов, при этом вход умножител  частоты, третий выход блока дешифраторов, два входа второго переключател  , первый управл ющий вход блока дешифраторов и его второй управл ющий вход, соединенный с управл ющим входом первого переключател  импульсов, служат соответственно входому пеовым, вторым и третьим выходами , первым и вторым управл ющими входами управл емого формировател  импульсов.

Кроме того блок суммировани  содежит инвертирующий усилитель переключатель сигналов и фильтр нижних частот, причем вход и выход инвертирующего усилител  подключены к соответствующим входам переключател  сигналов , выход которого соелинен с входом фильтра нижних частот, при этом вход инвертирующего усилител , управл ющий вход переключател  сигналов и выход фильтра нижних частот служат соответственно входом, управ л ющими входом и выходом блока. j

На чертеже приведена электрическа структурна  схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 давлени , датчик 2 угловых положений, датчик 3 опорного положени , посто нное запоминающее устройство 4, первый блок 5 умножени , блок б суммировани , регистратор 7, причем датчик 1 давлени  св зан с одним из входов блока 5 умножени , к другому входу которого подключен выход посто нного запоминающего устройства 4, а выход блока б суммировани  свединен с входом регистратора 7.

Устройство содержит также второй блок 8 умножени , переключатель 9 сигналов, управл емый Формирователь 10 импульсов, реверсивный счетчик 1l |и делитель 12 частоты, причем выход блока 5 умножени  соединен непосредственно и через второй блок 8 умножени  с соответствующими входами переключател  9 сигналов. Выход последнего подключен к входу блока б суммировани , а выход датчика 2 угла поворота вала соединен с входом управл емого формировател  10 импульсов , первый выход которого соединен .с управл ющим входом блока б суммировани , второй и третий выходы соеди .нены йоответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 11, выход которого подклю-чен к входу посто нного запоминающего устройству 4 и к первому управл ющему входу управл емого формировател  -10 импульсов. Выход датчика 3 опо ного положени  соединен с вторым управл ющим входом управл емого формировател  10 импульсов и с управл ющим входом переключател  9 сигналов через делитель 12 частоты и непосредственно с установочным входом реверсивного счетчика 11.

Управл емый формирователь 10 импульсов содержит умножителе 13 частоты , первый 14 и второй 15 переключатели импульсов и блок 16 дешифраторов , причем-вход и выход умножител  13 частоты через первый переключатель 14 импульсов соединен с одним из входов второго переключател  15 импульсов и с блоком 16 дешифраторов , первый и второй выходы которого соединены с управл ющими входами второго переключател  15 импульсов , при этом вход умножител  13 частоты, третий выход блока 16 дешифраторов , два выхода второго переключател  15, первый управл ющий вхо блока 16 дешифратопов, второй его управл ющий вход, соединенный с управл ющим входом первого переключател  14 импульсов, служат соответст-. венно входом, первым, вторым и третьим выходами, первым и вторым управл ющим входами управл емого формиро вател  10 импульсов. Блок 6 суммировани  содержит инвертирующий усилитель 17, переключа тель 18 сигналов и фильтр 19 нижних частот, причем вход и выход инвертирующего усилител  17, управл юищй вход переключател  18 сигналов и вы ход фильтра 19 нижних частот служат соответственно входом, управл ю щим входом и выходом блока. Блок 16 дешифраторов Аредставл  ет собой обычную комбинационно-логи ческую схему, состо щую, например, из дешифратора, управл ющих кодов на первом управл ющем входе формиро вател  10, соответствующих началу и окончанию режима суммировани  счет чика 11, счетного триггера, начальна  установка которого осуществл етс  по фронту или срезу импульса на втором управл ющем входе, а переключение - в момент начала режима суммировани  счетчика 11, триггеров, уп равл ющих с помощью переключател  15 интервалами суммировани  и вычитани  счетчика 11, причем установка и сбро триггеров осуществл етс  при по влении соответствующих кодов на первом управл ющем входе и синхронизйруетю  импульсами, поступающими на вход блока 16 с выхода переключател  14, Датчик 2 угловых положений формир ет на своем выходе за оборот коленчатого вала серию ИМПУЛЬСОВ, равномерно следующих друг за другом через угол ify 360/i, где i - число импульсов в серии. Датчик 3 опорного положени  форм рует один импульс за оборот коленчатого вала в момент, соответствующий нижней мертвой точке (н.м.т.) поршн  исследуемого цилиндра. Принцип действи  предлагаемого устройства легко по снить уравнением + Л+л ( pW-|-Si Sin24df. -31-Л В течение одного цикла работы двигател  в устройстве осуществл етс  умножение текущих значений фун ции ) на соответствующие значени  S i п Ч и интегрирование результата умножени . В течение другого цик ла работы осуществл етс  умножение текущих значений функции р(Ч ) на соответствующие значени  s in2 V и значение Я/2 с последующим интегрированием и сложением с результатом, полученным на первом цикле. Следова тельно, определение значени  р,- осу ществл етс  в течение двух циклов работы двигател . Устройство работает следующим образом. При работе двигател  мгновенное значение давлени  газов в цилиндре преобразуетс  датчиком 1 в пропорциональный злектрический сигнгш. Этот сигнал поступает в блок 5, где осуществл етс  его масштабирование, причем козффициенты масштабировани  на другом его входе измен ютс  дискретно по углу поворота вала. Значение каждого из коэффициентов соответствует значению синуса угла поворота, выбранному на участке угла между моментами смены коэффициентов масштабировани . Значени  коэффициентов лежат в диапазоне изменени  синуса от О до 90°. Смена коэффициентов масштабировани  на выходе посто нного запоминающего устройства 4 осуществл етс  по сигналам с кодового выхода счетчика 11. При по влении на выходе датчика 3 импульса Н.М.Т., соответствующего началу рабочего цикла в цилиндре , счетчик 11 устанавливаетс  в.исходное состо ние. По сигналу на его выходе, соответствующему исходному состо нию, на выход посто нного запоминающего устройства 4 поступает первый (наименьший) коэффициент, и начинаетс  умножение текущих значений сигнала датчика 1 на этот коэффициент. Одновременно сигнал исходного состо ни  счетчика 11 поступает на первый управл ющий вход формировател  10. В результате оказываетс  разблокированным второй выход последнего, св занный с суммирующим входом счетчика 11. На другой вход формировател  поступает сигнал с выхода делител  12, осуществл ющего деление на два частоты импульсов н.м.т. Скважность импульсов равна двум. ПУСТЬ в момент по влени  на выходе датчика 3 очередного импульса, . устанавливающего счетчик 11 в исходное состо ние, на выходе делител  12 также начинает форьтироватьс  импульс . Этот импульс поступает на второй управл ющий вход формировател  10 и обеспечивает прохождение на суммирующий вход счетчика 11 импульсов с выхода датчика 2. Таким образом, смена коэффициентов масштабировани  осуществл етс  с частотой и в моменты по влени  импульсов на выходе датчика 2 угловых положений. По сигналу конечного состо ни  счетчика 11, соответствующему включению последнего (наибольшего) коэффициента в блоке 4, блокируетс  первый выход и открываетс  второй выход формировател  10. В результате этого счетчик 11 начинает работать режиме вычитани , и включение коэффициентов масштабировани  в блоке умножени  происходит в обратном по- ,р дке,

После возвращени  счетчика 11 в исходное состо ние процесс умножени  до окончани  импульса на выходе делител  12 повтор етс  еще раэ аналогичным образом. Следовательно, в течение первого рабочего цикла, равного длитeльнqcти импульса на выходе делител  12 в блоке 5 происходит ум ножение мгновенных значений функции давлени  на модуль соответствующих значений функции синуса угла поврота коленчатого вала.

С момента окончани  импульса на втором управл ющем входе формировател  10 и до момента по влени  следующего импульса, т.е. в течение второго рабочего цикла, на входы суммировани  и вычитани  счетчика 11 из формировател  10 попеременно поступают импульсы частотой в два -раза большей частоты импульсов датчика 2. В результате, процесс умножени  в блоке 5 в течение второго рабочего цикла повтор етс  четыре раза, т. происходит умножение мгновенных значений функции давлени  на модуль соответствующих значений функции синуса двойного угла.

В течение первого цикла сигнал с выхода блока 5 поступает в блок 6 суммировани  нег)осредственно, а в течение второго цикла через, блок 8, где происходит у множение текущих значений сигнала на значение коэффициента /2, поступающего на второй вход блока 8. В дальнейшем каждые два цикла процесс повтор етс . Это осуществл етс  с помощью переключател  9, управление которым производит делитель 12,

Блок б осуществл ет интегрировани входного сигнала за каждые два рабочих цикла -в цилиндреу причем направление интегрировани  измен етс  на.противоположное в моменты изменени  логического сигнала на управл ющем входе блока 6. Значение этого сигнала поступающего, с первого выхода формир1овател  10, соответству|ет знаку значений функции синуса, воспроизводимой на выходе посто нного запоминающего устройства 4 и изМен етс  в моменты изменени  направлени  счета счетчика 11 с обратного на пр мое. Начальна  установка сигнала на первом выходе формировател Ю , соответствующа  отрицательным значени м синуса, производитс  по фронту или срезу импульса на входе.

Сигнал с выхода сумматора поступает на регистратор 7, например, цифровой вольтметр посто нного тока, где и фиксируетс  значение среднего индикаторного давлени ,

Управл емый формирователь 10 работает следующим образом.

Импульсы с датчика 2, поступающи на вход формировател  10, в течение цикла, определ емого наличием импульса на втором управл ющем входе , проход т через переключатель 14 на вход блока 16 дешифраторов и на вход переключател  15, В течение цикла, определ емого наличием паузы на втором управл ющем входе, через.переключатель 14 поступают импульсы с выхода умножител  13, удваивающего частоту сигнала датчика Блок 16 дешифраторов по сигналам на первом управл ющем входе, соответстющим исходному и конечному состо ни  счетчика 11, блокирует прохождение импульсов через переключатель 15 на один из входов счетчика и обеспечивает их прохождение на другой вхо Состо ние сигнала на первом выходе блока 16 дешифраторов определ етс  сигналaNM на управл ющих входах, ка было описано выше.

Блок 6 суммировани  работает следующим образом.

Сигнал, поступающий в блок суммировани  с переключател  9, проходит на один вход переключател  18 непосредственно , а на другой через инвертирующий усилитель 17 мен ющий пол рность сигнала. С выхода переключател  сигнал поступает на вход фильтра 19. Пол рность сигнала на входе фильтра измен етс  по сигналу с выхода формировател  10 в моменты, соответствующие изменению знака функции синуса, воспроизводимой на выходе посто нного запоминающего устройства 4. Фильтр 19 нижних частот осуществл ет выделение посто нной составл ющей сигнала , значение которой пропорционально среднему индикаторному давлению в цилиндре.

Claims (3)

1. Введение новых элементов; второго блока умножени , переключател  сигналов, управл емого формировател  импульсов, реверсивного счетчика, делител  частоты - позвол ет путем изменени  коэффициента Л/2 на входе второго блока умножени  производить измерени  на двигател х отличающихс  значением отношени  радиуса кривошипа к длине шатуна, В результате расшир етс  область применени  устройства, поскольку оно становитс  пригодгелм к обслуживанию разных типов двигателей, например , в услови х тепловозного депо, где число типов обслужиBaeNbix двигателей определ етс , как правило, числом типов тепловозов, приписанных к данному депо. Формула изобретени  1. Устройство дл  Измерени  среднего индикаторного давлени  двигател  внутреннего сгорани , содержащее датчик давлени , датчик угловы положений и датчик опорного положе ни , посто нное запоминающее устройство , первый блок умножени , блок суммировани и регистратор,.причем датчик давлени  св зан с одНим из входов первого блока умножени , к другому входу которого подключен выход посто нного запо№1нающего устройства , а выход блока суммировани  соединен с входом регистратора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области его применени , оно снабжено вторым блоком умножени , переключателем сигналов, управл емым формирователем импульcos , реверсивным счетчиком и делителем частоты, причем выход первого блока умножени  соединен непосредственно и через второй блок умножени  с соответствующими входами переключател  сигналов, выход которого подключен к блоку суммировани , выхо датчика угловых положений соединен с входом управл емого формировател  импульсов, первый выход которого сое динен с управл ющим входом блока суммировани , второй и третий выходы соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу посто нного запоминающего устройства и к первому управл ю щему входу управл емого формировател импульсов, выход датчика опорного положени  соединен с вторым управл ющим входом управл емого формирова тел  импульсов и с управл ющим входом переключател  сигналов через делитель чатсоты и непосредственно с установочным, входом реверсивного счетчика.
2. 2.Устройство ПОП.1, отличающеес  тем, что управл емый формирователь импульсов содержит умножитель частоты, первый и второй переключатели импульсов и елок дешифраторов , причем вход и выход умножител  частоты через первый переключатель импульсов соединены с одним из входов второго переключател  импульсов и с блоком дешифраторов, первый и. второй выходы которого соединены с управл ющими входами второго переключател  импульсов, при этом вход умножител  частоты, третий выход блока дешифраторов, два выхода второго переключател , первый управл ющий вход блока дешифраторов и его второй управл ющий вход, соединенный с управл ющим входом пер вого переключател  импульсов, служат соответственно входом, первым, вторым и третьим выходат, первым и вторым управл ющими вxoдa и управл емого формировател  импульсов,
3. 3.Устройство по пп. 1 2, о т личающеес  тем, что блок суммировани  содержит инвертирую щий усилитель, переключатель сигналов и фильтр нижних частот, причем вход и выход инвертирук цего усилител  подключены к соответствую1тим в входам-переключател  сигналов, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, при этом вход инвертирующего усилител , управл ющий вход переключател  сигналов и выход фильтра нижних частот служат соответственно входом, управл ющими входом и выходом блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Патент Франции № 2266226, кл. G 01 U 23/08, 1975.