Устройство для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания

(19) (11)за) 0 01 М 23/08 ИЕ ИЗОБРЕТМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИЯ ОПИ К АВТОРСК ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ(71) Ростовский-на-Дону институтинженеров железнодорожного транспорт(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯЖЕСТКОСТИ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчдавления, усилитель, регистрирующийприбор, элементы памяти, дискриминатор, датчики импульсов, возбудителии электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей, причем, датчик давления черезусилитель двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соединеннымс регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными ключами, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности,устройство дополнительно содержит к ключ элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по два у каждого из датчиковимпульсов, а связь одного из максиметров с электронным ключом выполнена через ключ.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения жесткости работы поршневой машины, например, двигателя внутреннего сгорания.5Известны устройства для измерения жесткости работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащие датчик давления, усилитель, регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатордатчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двух электронных ключей, причем, датчик давления через усилитель двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминатором, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны с валом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей и связаны с электронными . ключами.В этом устройстве в цилиндре25двигателя размещен датчик давления,который соединен с усилителем, подключенным к двум электронным ключам.,Выходы этих ключей соединены черезэлементы памяти с дискриминатором,который своим выходом подключен крегистрирующему прибору. Управляющие выходы ключей соединены с датчиками импульсов, которые взаимодействуют с возбудителем, жестко укрепленным на коленчатом валу двигателя З 5с помощью диска.Возбудитель Фиксируется на валу таким образом, чтобы прохождениеим датчиков при работе двигателясоответствовало положению, поршня 10. в районе верхней мертвой точки.При работе двигателя сигнал отдатчика давления усиливается в усилителе и поступает на входы ключей.Одновременно возбудитель воздействует на датчики импульсов, которыепосылают импульсы .на управляющиевходы ключей, вынуждая их замыкаться на некоторое времяНапряжениес усилителя поступает на элементы 50памяти. По окончании действия возбуждающих импульсов ключи размыкаются, и происходит разряд конденсаторов через входы дискриминатора,который выделяет разницу напряжений,55пропорциональную скорости нарастания давления за один цикл. Приновом цикле происходит переразрядка конденсаторов, и регистрирующееустройство производит усреднениенапряжений по нескольким циклам 11.Недостатком известных устройствявляется невысокая точность замеров давления в выбранных точках индикаторной диаграммы, возникающаявследствие весьма кратковременныхи меняющихся по продолжительностив зависимости от частоты вращениявала двигателя воздействующих импульсов .на электроннук схему устройст-.ва,Кроме того, устройства не позволяют производить измерение максимального давления сгорания (цикла).Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, для измерения жесткости работы поршневогодвигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, усилитель,регистрирующий прибор, элементы памяти, дискриминатор, датчики импульсов, возбудители и электронный переключатель, выполненный в виде двухэлектронных ключей, причем датчикдавления через усилитель двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит электронный ключ и элементы памяти, связан с дискриминаторои, соединенным с регистрирующим прибором, возбудители связаны свалом двигателя, а датчики импульсов установлены у возбудителей исвязаны с электронными ключами,дополнительно введен ключ, элементы памяти выполнены в виде максиметров, возбудители установлены по двау каждого из датчиков импульсов,а связь одного из максиметров сэлектронным ключом выполнена черезключ.На фиг. 1 изображена схема устройства; на Фиг.2 - то же пример практического выполнения возбудителейи датчиков импульсов устройства;на фиг.З - схема измерения давленийи разности их в заданном угловоминтервале индикаторной диаграммыданным устройством.Устройство (фиг.1) имеет датчик1 давления, размещенный в цилиндре 2 двигателя, который соединенс усилителем 3. Выход усилителя 3соединен со входами электронныхключей 4 и 5. Выходы электронных40 з 11229ключей 4 и 5 соединены с максиметрами б и 7, причем один иэ электронныхключей (например, электронный ключ 5)соединен с соответствующим максимет-,ром 7. через ключ 8, Выходы максимет-ров 6 и 7 соединены со входамидискри-:."минатора 9, выход которого соединенс регистрирующим прибором 10. Управляницие входы электронных ключей 4и 5 соединены с датчиками 1 и 12импульсов, размещенными в пвоскостивращения дисков 13 и 14 соответст-;венно в непосредственной близости:от окружностей этих дисков, которые ".кинематически связаны е валом дви- .:15гателя так, чтр при работе на двухтактном двигателе число оборотовдисков с возбудителями равно числуоборотов вала двигателя, а при работе на четырехтактном двигателе -в два раза меньше. Это может достигаться связью между дисками и валом двигателя с помощью, например.,редуктора. На дисках 13 и 14 размещены возбудители 15-18, по два накаждом диске. При этом возбудители15 и 17 устанавливаются так, чтомомент взаимодействия их с датчиками 11 и 12 импульсов не соответствовал такту расширения цикла двигателя, в котором давление на определенном участке может быть большетекущей величины давления в процессесгорания в такте сжатия, а возбудители 16 и 18 устанавливаютсятак, чтобы прохождение ими датчиков11 и 12 импульсов соответствовалоположению поршня в районе верхнеймертвойточки. Между возбудителями17 и 18 расположены конденсорныелинзы 19 и 20,Устройство работает следующимобразом.Ключ 8 установлен в положении,при котором электронный ключ 5 соединен с максиметром 7,Сигнал давлейия газов в цилиндредатчиком 1 преобразуется в электрический сигнал, пропорциональнййвеличине давления, который поступает к усилителю 3, где усиливается до необходимой - величины и поступает на входы ключей 4 и 5. Одновременно возбудители 15 и 17 взаимодействуют с датчиками импульсов,соответственно 11 и 12, которыепосылают сигнал на управляющиевходы электронных ключей 4 и 5,заставляя их замыкаться. Сигнал 14 4давления поступает на входы макси- метров 6 и 7, где запоминается максимальная величина электрического сигнала. В момент взаимодействия возбудителей 16 и 18 с датчиками 11 и 12 импульсов последние посыпаютимпульсы на управляющие входы электронных ключей 4 и 5, вынуждая их размыкаться. После чего электрические сигналы с максиметров 6 и 7 поступают на входы дискриминатора 9, где выделяется их разность, пропорциональная скорости нарастания давления (жесткости) на участке измерения, определяемая по регистрирующему прибору"1 О,Участок измерения, на котором. определяется жесткость, определяется угловым положением возбудителей 16 и 18 относительно друг друга и относительно вала двигателя. Минимальный угловой сдвиг между возбудителями 16 и 18 (т.е, минимальный угол поворота вала двигателя, на котором измеряется скорость нарастания давления) целесообразно принять равным 1 . Максимальный угловой сдвиг между возбудителями 16 и 17 можно принять, исходя из угловой продолжительности. сгорания от момента воспламенения до момента достижения максимального давления цикла, равным 40-50.Следует отметить, что увеличение углового сдвига между возбудителями 16 и 18 более указанной величины(до 180 о для .двухтактных двигателей и до 360 для четырехтактных) не отразится на результате измерения.Зная угловое расстояние между возбудителями 16 и 18 ( йо и получив на регистрирующем приборе 10 величину, равную приращению давления за этот промежуток ( а Р 1 делением определяется величина скорости нарастания давления по углу поворота вала двигателя аР/йс, Для получения скорости нарастания давления по времени достаточно заменить йо на выражение а 1 бп, где о - число оборотов вала двигателя в минуту. При отключениимаксиметра 7 от электронного ключа 5 ключом 8 и положении датчика 12 импульсов в районе угла максимального давления цикла ор (с точностью, равной угловому расстоянию между возбудителем 17,и возбудителем 18) регистрирующий прибор 10 будет фиксировать максимальное давление цик". ла.5 . 11229С валом двигателя кинематически связаны диски 13 и 14 с возбудителями 15 и 16 в виде прорезей. В качестве датчиков 11 и 12 импульсов использованы пары фотодиодов с возбудителями 17 и 18 в виде осветителей (источниками света) с установленными между ними конденсорными"линзами 19 и 20. Оптические оси фотодиод-конденсор-осветитель проходят через прорези соответст.10 вующих дисков. При прохождении начала прорезей в дисках 13 и 14 оптических осей датчик 11 - линза 19 - возбудитель 17 и датчик 12 - линза 20 - возбудитель 18 соответственно, свет от осветителей попадая на фотодиоды, вызывает импульс в управляющих входах электронных ключей 4 и 5, что вызывает их замыкание. При прохождении концов, прорезей в дисках 13 и 14 опти 2 О ческих осей соответствующих фотодиодов, осветителей и конденсаторов прекращается воздействие света на датчики 11 и 12 импульсов в виде фото- диодов - импульс на управляющих вхо дах электронных ключей 4 и 5 отсутствует, следовательно, ключи размыкаются.функции возбудителей выполняют начала и концы прорезей в светонепрони- Зо цаемых дисках.Точка А на индикаторной диаграмме (фиг.З) соответствует замыканию электронных ключей (в данном случае, для простоты, они замыкаются одновременно. что необязательно). Точки В и Всоот-. ветствуют размыканию одного и второго электронных ключей соответственно. Один из элементов памяти запоминает значение величины давления в точке В - (РВ) а второй в точке В .( РВ,) Продолжительность замкнутого состояния электронных ключей изображена отрезками АВ и АВ на ининдикаторной диаграмме (соответст 45 венно кривые 1 и 2). Разность измеренных давлений составит йР = Рв- Рв Угловая разность между моментами размыкания одного электронного ключа от другого (или замерами давлений50 Рв, и РВ ) составит 3 К -"о- Ы Из данной схемы видно, что скорость 14 Ьнарастания давления будет пропорцио РРнальная величине илиНа фиг.З также показаны, максималь"нее давление цикла Р и угол достигжения максимального давления циклаор;йИзмерения каждым элементом памяти(максиметром) производятся на угловой протяженности, равной угловомурасстоянию между возбудителями,расположенными на соответствующихдисках, и, следовательно, величинаизмеряемого сигнала за этот периодизменяется плавно (в соответствиис изменением давления в цилиндре),что снижает абсолютную величину погрешности измерения каждым элементомпамяти (максиметром), которая принелинейном характере изменениядавления в цилиндре двигателя бу -дет разной для каждого элемента памяти (максиметра), а следовательноне может быть устранена корректировкой регистрирующего прибора, еслиизмерения проводятся на различныхчастотах вращения вала, а такжевследствие неравномерности его вращения в течение цикла. Снижается также в силу указанного и величинапогрешности измерения, вызываемаяограничением быстродействия прибора.Ожидаемый от использования устройства технико-экономический эффект заключается в ускорении процессов доводки новых образцов двигателей на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых ДВС, так как использование устройства ведет к повышениюточности измерения и расширениюфункциональных возможностей вследствие измерения максимального давления цикла.Изобретение позволяет не толькоповысить точность определения искомойвеличины, но и существенно сократитьвремя измерения, а возможностьнепосредственного измерения максимального давления цикла - существенно увеличить информативную ценностьустройства,