Устройство для измерения среднего индикаторного давления и индикаторной мощности двигателя

Устройство для измерения среднего индикаторного давления и индикаторной мощности двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ИНдаКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И ИНДИКАТОРНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ 5 содержащее последовательно соединенные датчик давления, основной усилитель , модулятор, инвертор, аналрговый переклктчатель, первый фильтр низких частот, управляемый ключ и второй фильтр низких частот, а также функциональный преобразователь угла поворота, подключенный к моду .лятору и через формирователь импульсов к входу уирарляемого ключа, датчики отметок верхней и нижней мерт ,вых точек, подключенные.к аналоговому переключателю, и два регистратора , подключенных к фильтрам низких частот. отличающееся тем. что, с целью повышения оперативности и удобства в зксплуатации, в него введены операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, два масштабных резистора, аналоговый ключ, три триггера, два элемента И и компаратор, при этом вход операционного усилителя подключен к первому фильтру низких частот через цепь, состоящую из последовательно соединенных первого масштабного резистора и аналогового ключа и параллельно подключенного им второго масштабного резистора, а выход - к основному входу управляемого ключа, вход компаратора подключен к выходу основного усилителя, а его выходы (Л к входам первого триггера, выходы которого подсоединены к входам второс го триггера и к входам элементов И, к другим,входам которых подключен тоход второго триггера, выходы элементов И подключены к входам третьего триггера, выход которого подключен 4 к управляющему входу аналогового клюСП ча, причем тактовый вход первого о триггера подключен к выходу датчика верхних мертвых точек, а тактовые 00 входы третьего и второго триггеров - к выходу датчика нижних мертвых точек.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (tl), А

3 (51) 4 01 1- 23/ 0

ГосудАРстэенный кОмитет сссР по,ОелАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3454082/18-10 (22) 18.06.82 (46) 30.09.83. Вюл. У Зб (72) В.С . Овчинников, В.А. Мендарев и С.11,, Сулоев (71) Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства (53) 531.781(088.8) (56) 1. Патент CNA 1 3625254, кл. 73-115, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

У 558190, кл . Q Gi L 23/00, 1975 (прототип).

54)(97) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И

ИНДИКАТОРНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ,, содержащее последовательно соединенные датчик давления, основной усилитель, модулятор, инвертор, анало- говый переключатель, первый фильтр низких частот, управляемый ключ и второй фильтр низких частот, а также функциональный преобразователь угла поворота, подключенный к моду,лятору и через формирователь импульсов к входу упрагляемогo ключа, датчики отметок верхней и нижней мерт,вых точек, подключенные.к аналоговому переключателю, и два регистратора, подключенных к фильтрам низких частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения оперативности и удобства в эксплуатации, в него введены операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, два масштабных резистора, аналоговый ключ, три триггера, два элемента И и компаратор, при этом вход операционного усилителя подключен к первому фильтру низких частот через цепь, состоящую из последовательно соединенных первого масштабного резистора и аналогового ключа и параллельно подключенного им второго масштабного резистора, а выход — к основному входу управляемого ключа, вход компаратора подкдючен к выходу основного усилителя, а его выходы— к входам первого триггера, выходы которого подсоединены к входам второго триггера и к входам элементов И, к другим. входам которых подключен выход второго триггера, выходы элементов И подключены к входам третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа, причем тактовый вход первого триггера подключен к выходу датчика верхних мертвых точек, а тактовые входы третьего и второго триггеровк выходу датчика нижних мертвых точек.

1045030

ЗО

Изобретение относится к контроль— но-измерительной технике, в частнос— ти к устройствам для контроля среднего индикаторного давления и индикаторной мощности двигателей внутреннего сгорания, и может быть испольэо— вано на транспорте и в областях народного хозяйства, где используются двигатели внутреннего сгорания °

Известны устройства для измерения среднего индикаторного давления и индикаторной мощности двигателя, содержащие датчики давления, функциональный преобразователь угла поворота, усилители, аналоговый умножитель, интегратор, переключатель и индикатор $1) .

Недостаток известного устройства обусловлен ограниченной областью применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения среднего индикаторного давления и индикаторной мощности двигателя, содержащее последовательно соединенные датчик давления, основной усилитель, модулятор, инвертор, аналоговый переключатель, первый фильтр низких частот, управляемый ключ и второй фильтр низких частот, а также функциональный преобразователь угла поворота, подключенный к модулятору и через формирователь импульсов к входу управляемого ключа, датчики отметок верхней и нижней мертвых точек, подключенные к аналоговому переключателю, и два регистратора, подключенных к фильтрам низких частот f2(.

Недостатками указанного устройства являются низкая оперативность, неудобство в эксплуатации, связанное

cего перестройкой при использовании в двигателях различной тактнос-, ти, и большая вероятность появления грубых промахов при измерении.

Цель иэобветения — повьппение оперативности устройства и удобства в его эксплуатации .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения среднего индикаторного давления и инди" каторной мощности двигателя, содержащее последовательно соединенные датчик давления, основной усилитель, модулятор, инвертор, аналоговый переключатель, первый фильтр низких частот, управляемый ключ и второй фильтр низких частот, а также функциона 1й преобразователь угла поворота, подключенный к модулятору и через формирователь импульсов к входу управляемого ключа, датчики отметок верхней и нижней мертвых то— чек, подключенные к аналоговому переключателю, и два регистратора, подключенных к фильтрам низких частот, введенЫ операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, два масштабных резистора, аналоговый ключ, три триггера, два элемента И и компара.тор, при этом вход операционного усилителя подключен к первому фильтру низких частот через цепь, состоящую иэ последовательно соединенных первого масштабного резистора и аналогового ключа и параллельно подключенного им второго масштабного резистора, а выход — к основному входу управляемого ключа, вход компаратора подключен к выходу основного усилителя, а его выходы— к входам первого триггера, выходы которого подсоединены к входам второго триггера и к входам элементов И, к другим входам которых подключен выход второго триггера, выходы эле— ментов И подключены к входам третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа, причем тактовый вход первого триггера подключен к выходу датчика верхних мертвых точек, а тактовые входы третьего и второго триггеров к выходу датчика нижних мертвых точек.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — диаграммы его работы при измерении в двухтактнь|х и четырехтактных двигателях соответственно, Устройство содержит датчик 1 давления, установленный в цилиндре двигателя и подсоединенный к основному усилителю 2, датчик 3 угловых меток, подсоединенный к функциональному преобразователю 4 угла поворота, соединенного с импульсным модулятором 5.

Выходы основного усилителя 2 и импульсного модулятора 5 соединены с модулятором б. Кроме того, выход усилителя 2 подсоединен к входу компаратора 7, а выход 3 датчика угловых меток через формирователь 8 подсоединен к управляющему входу управляемого ключа 9. Выход модулятора б подключен к аналоговому переключателю

10 непосредственно и через инвертор

1045030 >(q1 y(qldu

-I<

1 (V) 35 где — текущее давление газов в цилиндре двигателя;

lU(V)=sin%

40 ф

Гgigq+ — уп2g — функция связывающая смещение поршня от верхней мертвой точки с углом поворота коленчатого вала„

Я = — — отношение ради1

IF уса кривошипа к длине шатуна.

Индикаторная мощность

N< = Я2р и, где А — постоянная двигателя,учитывающая конструктивные и дру гие способности;

50

11. Выход переключателя 10 через первый фильтр 12 низких частот соединен с индикатором 13 среднего индикаторного давления, Выход фильтра 12 низких частот соединен также через масш- 5 табные резисторы R и К2 с входом операционного усилителя 14, в цепь обратной связи которого включен резистор R . При этом последовательно с резистором R<включен аналоговый ключ 15. Выход операционного усилителя 14 через управляемый ключ 9 и второй фильтр 16 низких частот подсоединен к индикатору 17 мощности.

Управляющие входы аналогового пе- l5 реключателя 10 подключены к датчику !

8 верхней мертвой точки и к датчику

19 нижней мертвой точки. Выходы компаратора 7 подключены к триггеру 20, выходы которого подключены к тригге- 20 ру 21 и к одним из входов элементов

И 22 и 23. К другим входам элементов

И 22 и 23 подключен выход триггера

21. Выходы элементов И 22 и 23 подключены к входам триггера 24, выход 25 которого соединен с управляющим входом ключа 15. Тактовый вход тригге,ра 20 подключен к выходу датчика 18, . а тактовые входы триггеров 21 и 24— к выходу датчика 19 . 30

Среднее индикаторное давление Р определяется. из выражения

2 — тактность двигателя (Е !/2 для четырехтактных и 7. 1 для двухтактных двигателей); и — частота вращения коленчатого вала двигателя.

Измерение среднего индикаторного давления производится следующим образом.

При работе двигателя давление газов в цилиндре преобразуется датчиком в электрическое напряжение, которое усиливается основным усилителем 2 до необходимой величины и поступает на вход компаратора 7 и основной вход модулятора 6. Одновременно с этим функциональный преобразователь 4 угла поворота на каждый входной импульс с датчика 3 формируе текущее значение функции 111 (ф . Напряжение, пропорциональное p (g), поступает в импульсный модулятор S, который преобразует его в серию импульсов, длительность которых отображает амплитуду функции p (g). Эти импульсы поступают на управляющий вход модулятора 6 . Под действием этих импульсов ключ модулятора 6 периодически замыкается и аналоговый сигнал p (g) на его выходе оказывается промодулированным импульсами !i (g), Таким образом, сигнал на выходе моду. лятора 6 будет состоять из серии импульсов, причем амплитуда каждого импульса пропорциональна р (ф), ширина пропорцинальна ф ((), площадь,произведению Р (() (1!(().

Далее сигнал поступает на фильтр

l2 низких частот через аналоговый переключатель 10, который в периол такта сжатия подключает к фильтру 12 выход модулятора 6 через инвертор 11,,а в период такта расширения — непосредственно. Таким образом, аналоговый переключатель 10 осуществляет разделение по знаку напряжений, определяющих работу за такты сжатия (знак †) и расширения (знак +). В результате на выходе фильтра 12 низких частот выделяется постоянная составляющая этого напряжения, которая отражает разницу работ эа такты расширения и сжатия, т .е . величину

Напряжение на выходе фильтра !2 низких частот регистрируется индикатором !3, шкала которого проградуирована в значениях среднего индикаторного давления, Управление аналоговым переключателем 10 осуществляют сиг>

):.! 4503() «тч! ! i=:(-,:ПОЛ i" «Ы т На! (рИМЕр т Н ВИДЕ КО

ДОВОГО Д(ИСКЯ -С ПРОРЕЗЯМИ, KBK В IIPO тотипе:. Выбран постояннуы фильтра 12

}тизкой -1-астсTû достаточно больщой, Р, ЬЛO}.1-,о Отт!.., i Е т;--,»Л т1-. т-. ВНЕ «тнн BQ P5(Д«У

ПОСЛЕДОнат ЕЛЬ(}Ь}Х Д.:-:-"..:(ОВ . Чт О ПОЯЬ(ЩаЕ т т«ОЧ1-» »О! С }Ь 1»„э,ттг(3! «3(«i ОЛа ОДЯГ»Я»1С (.;утт(3ч е ниi»3:,-. I »» :, -, -т I!,;, T! я б»HJIь нo с Tи l3 а (» ; Ма(3Е(т«тт; — » — jнз»ЛКатпг 1»i»! «(ОДНО«СТ}т (т! .»,—.v <-,и «зол(»л т-.. 1» л!» «тут»«1«т1лт»т нигат еля образом,,т)ля автоматической установки коэф.j3I; .-,Нен-.а т=-!".тнастн н ель передачи HrНаЛа От «3»альт(За I 2 1«»(КОйт Чаr i О Ь радионный ус==.3(HTåëü ) -, яыполня(нций

«303 ь (!еведато= HG! Q звена с двумя нов

»131-. .!i !.!ÿ «(«,j»=!«! зчтл у т и3«и Ге(Ля ) (;. Н(р11 !!. !

1 .,Г:т

) «1!

= :" . t . :- т!

i !

»» э а, зев «}с я . 0: ",1» ян;-:. HBгг3Rr»(е}(ьт 1

-; «,"! (-, Ко(»,»п.-«*}3- Q i» -" . »-!,= »!I»г —;" От " .

С(1О Б и Я С«3(.-:,-:;-:!

" «3(: " 11 1 ()}Ь»!, . Н! 3; . «!т :., Л»С)ЯВ.«тЕ 1»НИ . 3,! СрябятиваЕт -; ЕГО ПряМ(О}т< ЕДЦIII!»«HQ!»! «ВЫХОД= ПР -.- =-, HC T(= Лот-!»-. г -г ОЧ! 1(И (: НЬ! Х О да, .! тт !!

»»! ! л - .«! да . чиков,:3 (- : !Э: . .При эTQM эти

«т,&»(чики .т! 1 а}(. }с дdI !IHI(3 у1 ловых

:! Q - . i: р а з он а т . «o

; и! 1,»ЛЬ - «Г («= «»»Q «» y !Ii(QPQ«M! «5!QI ó T

СЛЕДУ}О(ПИй ИМПУЛЬС ВЕОХ:(Ей МЕРтНОй точки не изменит состояния - лт г-ена

20, поэтому на выходе эл(е1лента И

22 будЕт ЛОГИ!}ЕСКая Е(«винца, а На выходе элемента 23 — логический ноль.

Тогда второй импульс нижней мертвой точки с выхода датчика 19 устанонит триггер 24 н состояние "!" (фиг, 2ж) . р3 результате этого аналоговый ключ -: т ) 5 рка3ке ! я замк}-(уты:л: кОэ()3фтл}1иент передачи усилителя i - ; будет равным

11,...« = ) . ПоскОльку состояния тоигге г рон 20 и 2! в дальнейшем 1 зме,тяться не будут,, то со"т-ояние триггера 24

СОХРаинтСЯ„т. Е. aHa!IQГОВЬ(й КЛК«Ч ) 5 . будет постоянно замкну"7.

В четырехтактном д=-игателе аналоги-тно двухтактному на выходах компараторя 7 при увели !eHHи сигнала выше ! ."1()3 появятся снгналы: на прямом 1", на HHверсном — О «. Первый импульс верх-.=ей .мертвой -о тки установит тртлгге Q 20 н состояну(е,, н котором

НаХОДИ СЯ КЗМПаРЯтОР т« т »e: На ПРЯ-«(ом выход(= !" ртлггет3а 2»0 б-,тде т а .« - -ii

::.—. а инверсном i Q" . По первому импуль; »т»Г(3т тЕй ! Р РВОй 1 О»;К» i T}3+, т ЕР

».римет сос;! Ояние три -еря 20» Pо время x(33!à. -,îãî хода (фнг . 3а. 61 ! омпер; Тс }3 т не сработает „гоэтому

«!»т — а его;-!«я!}»»(3.;: }=.ыход буде T (,«на

»\

HHpQ,Qi . Тогда вто «QH импульс

«» -.:;-тт",". СО(-Ос т=;(ЛЕ ртт! т Ера, (3 -»а тт!«Г»т-.-:,вог(оложн=;:,, г е. ня его прямом ныхо т е будH .— " "; „а на;.1-Н»нер сном о(-дя на вь(3:оде элемента )) 22 будет

:,о«

«;« „ а на ныходс элемента 1! .л †:.о1=ВHTся "1, Зторой импульс нижней

«!

"."-).тно:-," то .- ;и усTBHQ«3HT тригг=р 2".

СО"т-оянис (. 1по эт(.:.Iу .:.11»«п=у льсу

T l3H.:ãå «i 2 1 -. якже перейдет н Я3« ) . И т-т Е ЗУЛЬт ат Е BHßËQ ÃQHÛ} . КГ«1(}Ч ) 5 Ра З О}«тт(«ет (я (! I(Q (13;!«»щиен1 г (3 е « а -, и»3! Нл»»т "

С: (Ед(3«Г«,та-.-.1 рабО»! -=!; НИ К„-Jc тр;., 1-т «, ИМПттттт„: У»- » т-!»-.Кд «-Я«»Р» 1»Ей .;;» т:НOJ(j тОЧ1;H!, 8 ПЕВ(отт -Е В С«СтОЯ- Р, 1 тта I",ак т2 «ИГ}»»3 2 1 б»т31» РО«(ОШ(атЬ «1аХ«ЭДИ1 ЬСI «- Со(1 ОЯН»нт;

П ЭтО}тт: Н}а KÖХО»»а (»H MЕЬт TОН Ц

23 будет логнче(.кий ноль до -ех —,.O! „П(3Кя «i»- ".ЕВЕpHQA ттт (Л«улЬС: Г(ятяи=

K«-". ) 9 >ял}1(не}"1 мертвой точки ь е изме-:=."--г состеянис триггера 2) т.е, в с «»I(««g е т»иггьрьт 2 0 H 2 бт(дт» т .-.да находиться н -..poTHHQI»Q3«Qæ}JQM г(3(тоянии (1««иг, 3д =" } .

10 5030

Таким образом, в случае четырехтактных двигателей на выходе триггера 24 всегда будет поддерживаться

"0, а аналоговый ключ 15 будет находиться в разомкнутом состоянии . По- 5 этому на вход управляемого ключа 9 в зависимости от тактности двигателя будет подводиться различное действуюmee напряжение. Это напряжение моду— лируется импульсами формирова-.еля 8, частота повторения которых пропорциональна частоте вращения вала дви гателя,После выделения постоянной составляющей фильтром 16 низкой частоты капряжение,пропорциональное N,ìoæåò регистрироваться индикатором 17.

Автоматическое введение корректировки передачи сигнала при его обработке в зависимости от тактности двигателя повышает оперативность работы устройства и удобство его в эксплуатации, исключает грубые ошибки.при измерениях индикаторной мощности двигателя, I 045030

Составитель H. Кизилов

Редактор А, Огар Техред И. Гайду f(ppppKypp Л 1зяткО

Заказ 7538/41 т раж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035 Москва Ж-35 Раушск:ая наб,„ д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул . Проектная, 4