Устройство для регистрации параметров в цилиндре поршневой машины

СОО СКИХСОР.НМИПаеаип Зц 1 С 01 И 23/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЦТИЙ(71) Ростовский на-Лону институт инженеров железнодорожного транспорта(56) 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 92609366/25-06,кл. С 01 И 15/00, 1982.(54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИПАРАИЕТРОВ В ЦИЛИНДРЕ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ, содержащее датчик давления,.усилитель, первое и второе перемножающие устройства, Функциональныйгенератор положения поршня, потенциометр и регистрирующий прибор, причем Функциональный генератор соединен с первым перемножающим устройством, датчик давления через усилитель 801122913 и первое перемножающее устройство связан с регистрирующим прибором, с которым соединено второе перемножающее устройство , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расшИрения Функцио.- нальных воэможностей и повышения точности, устройство дополнительно содержит датчик температуры газа во впускном коллекторе, датчик положения впускного клапана и электронный ключ, причем, датчик температуры газа во впускном коллекторе соединен с вторым перемножающим устройством, включенным в связь первого перемножающего устройства с регистрирующим прибором, датчик положения впускногоклапана подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого связан с выходом усилителя, а выход - с управляющим входом потенциометра, и последний включен в связь усилителя с первым перемножающим устройством1122Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения параметров, а именно температуры в цилиндре поршневой машины.5Известно устройство для регистрации параметров в цилиндре поршневой машины, содержащее датчик давления, усилитель, первое и второе перемножающие устройства, функциональный 10 генератор положения поршня, потенциометр и регистратор, причем функциональный генератор соединен с первым перемножающим устройством, датчик давления через усилитель и первое пе-, 15 ремножающее устройство связан с регистрирующим прибором, с которым соединено второе перемножающее устройство. Устройство включает в себя датчик давления, установленный в цилиндре поршневой машины, усилитель, дифференцирующую цепочку, первую и вторую перемножающие схемы, первый и второй резисторы, осциллограф (регистрирующий прибор), функцио нальный генератор сигналов положения поршня, первый и второй потенциометры, причем, осциллограф связан параллельно с первой перемножающей схемой через первый резистор и со второй перемножающей схемой через второй резистор, датчик через усилитель подключен к первой перемножающей схеме непосредственно и ко второй схеме - через дифференцирую 35 щую цепочку, а функциональный генератор соединен с первой перемножающей схемой через потенциометр, а. со второй перемножающей схемой - через второй потенциометр 11.Однако известное устройство не может быть применено для регистрации температуры в цилиндре поршневой машины, так как не учитывает начальные параметры состояния газа и их изменения, в зависимости от режима работы поршневой машины, а выполнение функциональных связей конструктивных элементов не позволяет получать в конечном результате функции, про 50 порциональной температуре газа в цилиндре. Целью изобретения является устранение указанных недостатков, расширение области применения устройст ва, повышение точности измерения и увеличение функциональных возможностей устройства. 913Указанная цель достигается тем, что устройство для регистрации параметров в цилиндре поршневой машины, содержащее датчик . давления, усилитель, первое и второе перемножающие устройства, функциональный генератор положения поршня, потенциометр и регистрирующий прибор, причем функциональный генератор соединен с первым перемножающим устройством, датчик давления через усилитель и первое перемножающее устройство связан с регистрирующим прибором, с которым соединено второе перемножающее устройство, дополнительно содержит датчик температуры газа во впускном коллекторе, датчик положения впускного клапана и электронный ключ, причем, датчик температуры газа во впускном коллекторе соединен с вторым перемножающим устройством, включенным в связь первого перемножающего устройства .с регистрирующим прибором, датчикположения впускного клапана подключен к управляющему входу электронного ключа, вход которого связан с выходом усилителя, а выход - с управляющим входом потенциометра, и последний включен в связь усилителя с первым перемножающим устройством.На чертеже схематично изображено предложенное устройство.На цилиндре двигателя 1 установлен датчик 2 давления. Вырабатываемый датчиком 2 электрический сигнал усиливается усилителем 3 и .подается через автоматический потенциометр 4 на первое перемножающее устройство 5. С валом двигателя жестко связано устройство 6 (генеРатор функции з 1) вырабатывающее сигнал в виде з 1 о эс, который поступает на вход функционального генератора положения поршня, Функциональный генератор 7 положения поршня состоит иэ известных интегральных схем на операционных усилителях. Сигнал с функционального генератора 7 подается на второй вход первого перемножающего устройства 5. Выход первого перемножающего устройства 5 связан со входом второго перемножающего устройства 8. Второй вход второго перемножающего устройства связан с датчиком температуры во впускном коллекторе 9. Выход второго пере(3)40 или т РЯ Й ф ы ы ы 45 откуда вен 3множающего устройства 8 связан с регистрирующим прибором 10 (например, осциллограФ) . Задатчик автоматического потенциометра 4 связан с выходом усилителя 3 через электронный ключ 11, 5 управляющий вход которого связан с датчиком 12 положения впускного клапана 13.Работа устройства основана на следующих положениях. 1 ОИзвестно уравнение состояния газа где Р - давление газа,Ч - объем газа, 15М - масса газа,Т - температура газа,а - газовая постоянная для 1 кг.газа.Запишем уравнение (1) для газа 20в цилиндре поршневой машины в моментначала сжатия 25где индексы а относятся к условиямначала сжатия.Уравнение (1) будет справедливо длялюбого текущего состояния газа в цилиндре поршневой машины. ТогдаР - давление газа в цилиндре:Ч - объем газа в цилиндре;М - масса газа в цилиндре,Т - температура газа в цилиндре,а - газовая постоянная газадля 1 кг.Разделим уравнение (1) на уравнение (2) а Т=1---(4)фРЧ Р Ю 50Отношение М /М на участке и сжатие-сгорание-расширения, т.е. от .момента закрытия впускного клапана(начало сжатия) до момента открытия 55выпускного клапана (конец расширения)можно принять равным единице (клапаны закрыты). отношение аы(а тоже можно принять равным единице, так как оно будет меняться только в период сгорания и на незначительную величину. Например, а для чистого воздуха можно вычислить где МР - универсальная газовая поспостоянная, равная 8314- --ПжкмольКЦ - молекулярная масса воздуха, равная 28,96 кг/кмоль,8314 Лж)1 = - =287-- в 29,96 кг.к Для продуктов сгорания неФтяноготоплива обычно даются следующиеобъемные соотношения. гн 0=0, 123,гй =0,5852Но известной Формуле: объемная доля 1-го компомолекулярная масса -гокомпонента,молекулярная масса смесипродуктов сгорания.М +г М +г М +г М=Н 20 С 02 СО О 02=29,32 кгкмоль Ма 8314 ДжОткуда а = - =- -- =281смсм 29 32 кг к Если значение Й принять как сРеднее аРиФметическое от ав и Р то принятое значение будет отличаться от действительного не более чем на 17.,Объем газов в цилиндре Ч раЧ=Ч +Ч =Ч + -- 1-созЫ+ - 5)оТ(2 5 ( с Ь" с 4 2 2где Чс - объем камеры сжатия, Ч, - действит.объем. 3 - диаметр цилиндра,5 ( 7. гл 1 5- 1-со 5 Ы+ - 51 п а/) - смещение поршня2 от верхней мертвой точки при данном угле поворота кривошипа о(После преобразований О Ь Л .г 1 Чс ЧЧ + 1-созЫ,+ - 5 п срЧ - +- я с 2 2ЬЧ 1, 2 Ч 1( 15)б21 2 .) с . 35 х - + - 1-СО 5 Ы- 51 п Ы,Г 1 1/ лгЕ22 После преобразований получим40 ф2р 1 1-зи Ы+ - 51 п Ы Ю) Подставляя выражение (5) в формулу (4) и учитывая ранее сделанные 45 выводы получаем Т )- 1-51 п Ы+ - 5 а Ы .(6 Р ГЕ 1 1 Е+1 Р, гс, Е 1 г 50 На основании полученной формулы (б) возможна регистрация температуры в цищюндре поршневой машины по углу поворота коленчатого вала. Эта регистрация будет объективна на участ ках сжатия, сгорания и расширения, т.е. при закрытых газообменныхустройствах (клапанах). Сигнал давления газа в цилиндре1 датчиком 2 преобразуется в электрический аналог, который усиливаетсяв усилителе 3 и поступает на входавтоматического потенциометра 4.В момент закрытия впускного клапана13 (начало сжатия) датчик положениявпускного клапана 12 подает управляющий сигнал на электронный ключ 11,замыкая его на короткое время. Вэтот момент электрический сигнал свыхода усилителя 3 проходит черезэлектрический ключ 11 и поступаетна вход задатчика автоматического потенциометра 4. Сигнал от усилителя3 делится в автоматическом потенциометре 4 на величину пропорциональнуюзаданному сигналу Ропостоянную навремя одного цикла (до начала следующего цикла ежатия) . С выхода автоматического потенциометра 4 сигналпропорциональный отношению Р(Р поступает на вход первого перемножающе го устройства 5. Одновременно, генератор б сигнала пропорционального функции 51 Пго 4 подает сигнал на вход функционального генератора положения поршня 7, в котором происходит формирование функцииЕ 1 к+1,г Л .г 11-Мп о+ 51 п с2 Е Е 1 2откуда сигнал, пропорциональный данной функции поступает на второй вход первого перемножающего устройства 5. На выходе первого перемножающего устройства 5 получается сигнал, пропорциональный величинеР -1 е+1 .г А .г- 1-51 Ь Ы+ - 5 ю с который подается на вход второго перемножающего устройства 8. На второй вход второго перемножающего устройства 8 подается сигнал, пропорциональный температуре Т в начале сжатия от датчика температуры во впускном коллекторе 9. На выходе из второго перемножающего устройства 8 получаем сигнал, пропорциональный величинеТ-- 1 51 п Ыф 51 п саР,Р .ткоторый подается на вход регистрирующего прибора 10.Ожидаемый от использования устройства технико-экономический эффект1122913 Составитель Н. ПатрахальцевРедактор Л. Лосева Техред Ж.Кастелевич Корректор М Демчи Заказ 8128/34 Тираж 822 П ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., ное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная заключается в ускорении процессовдоводки. новых образцов двигателя назаводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируеяыхДВС, так как использование устройст 5ва но сравнению с базовым - малоинерционной термопарой, ведет к повышению точности измерения и обеспечениювозможности испытаний двигателейпри различных климатических условияхи на различных режимах работы. Кроме того, срок службы термопары вусловиях высоких температур в цилиндре двигателя внутреннего сгорания не превышает 2,0-2,5 час, в товремя как средний срок службы датчикадавления, ограничивающего ресурс предлагаемого устройства, составляет25,0-30,0 час непрерывной работы,благодаря возможности охлаждения егочувствительного элемента без искажения характеристик.