Устройство для измерения максимального давления сгорания

О П И С А Н И И (и)938034ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцнвянстнчвскнхРеспублик(23) Приоритет(51)М. Кл. 6 01 1. 23/08 Ъауааратаенный камнтет СССР но делан нзааретеннй н аткрытнй(088.8) Дата опубликования описания 23.06.82(72) Автор изобретения А. Н. Пойда Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. 8. И. Ленина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАКСИИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ СГОРАНИЯ 1Изобретение относится к приборо" строению и может быть использовано для измерения максимальных давлений в цилиндрах и топливных системах дви гателей внутреннего сгорания.5Известно устройство для измерения максимального давления сгорания 11),Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения максимального давления сгорания, со" о держащее датчик давления, датчик числа циклов, два счетчика импульсов связанных с дешифратором, компенсиру ющую пневмосистему с электропневмо" клапанами и регистратор. Устройство та также снабжено двумя дополнительными дешифраторами и преобразователем давление-код, соединенным с компенсирующей пневмосистемой и регистратором, при этом входы дополнительных 20 дешифраторов соединены с выходами счетчиков импульсов, электрически связанных между собой, выход одного дешифратора соединен с впускным электропневмоклапаном, выход другого- связан с выпускным электропневмокла" паном, а выход третьего - подключен к преобразователю давление-код 2 1.Недостатком известноГо устройства является невысокая точность измере" ния.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цепь достигается тем, что устройство, содержащее дат" чик давления, аналого-цифровой преобразователь, счетчик импульсов и счетчик циклов, снабжено усилителем, дифференциатором, фильтром, триггером Шмидта, ключом и О-триг" герои, причем выход датчика давления через усилитель связан с входом ана" лого-цифрового преобразователя, уп" равляющий вход которого соединен со счетным входом счетчика циклов и через последовательную цепочку.из ключа, триггера Шмидта, фильтра и дифференциатора соединен с выходом3 93803 усилителя,. управляющий вход ключа соединен с выходом О-триггера, на О-вход которого подано напряжение логической единицы, его С"вход соединен с выходом счетчика циклов, а установочные входы О-триггера, счетчика циклов и счетчика импульсов объ единены и имеют общий вывод.Совокупность всех признаков позволяет повысить точность измерения, о так как с высокой достоверностью определяется момент достижения максимума давления и это давление в каждом рабочем цикле представляется соответствующим числом импульсов, полу чаемых на выходе аналого-циФрового преобразователя с время-импульсным принципом преобразования. Сумма импульсов, поступивших в счетчик импульсов за все время измерения, деленная на число рабочих циклов, считанных счетчиком циклов, равна осред- ненному значению максимального давления сгорания.На фиг. 1 приведена схема устрой ства для измерения максимального давления сгорания; на фиг.2. - диаграмма, поясняющая процессы, происходящие в аналого-цифровом преобразователе с время-импульсным принципом преобразования; на фиг.3 - диаграм мы, поясняющие работу блока управления.Устройство для измерения максимального давления сгорания содержит датчик 1 давления, соединенный через усилитель 2 с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 3 с время-импульсным принципом преобразования, выход которого подключен к счетному входу счетчика 1 импульсов, и блок 5 управления, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 3 и счетным входом счетчика б циклов.Блок 5 управления содержит включенные последовательно дифференциатор 7, фильтр 8 нижних частот, триггер Шмидта 9, связанный с ним одним входом ключ 10 к другому вхо"РЯ 3 ду которого подключен О-триггер 11 Причем вход дифференциатора 7 соединен с выходом усилителя 2, выход счетчика б циклов соединен с С"входом О-триггера 11, на О-вход которого постоянно подано напряжение логической единицы, а установочный вход его объединен вместе с установочными входами счетчика 1 импульсов и счетчика б циклов и служит входом внешнего управления. При этом выходключа 10 является выходом блока 5управления.Работа устройства заключается вследующем.Датчик 1 давления, установленныйна двигателе, сообщается с рабочейполостью цилиндра и на его выходевоспроизводится электрический сигнал, пропорциональный давлению в цилиндре, Этот сигнал усиливается уси-.лителем 2 и поступает на аналоговыйвход аналого-цифрового преобразователя 3 и на вход дифференциатора 7, являющегося первым звеном блока 5 управления. В блоке 5 управления фор-, мируются прямоугольные импульсы, которые поступают на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 3 и управляют его работой.При поступлении прямоугольного импульса на управляющий вход аналогоцифрового преобразователя 3 он преобразует мгновенное значение напряжения, поступившего на его аналоговый вход с выхода усилителя 2, в число электрических импульсов, которые поступают на вход счетчика 1 импульсов и считываются им. Так как спад прямоугольного импульса на выходе блока 5 управления соответствует максимальному давлению сгорания, то в аналого-цифровом преобразователе 3 преобразуется мгновенное значение напряжения, соответствующее именно этому моменту. Процесс преобразования аналогового сигнала в число импульсов можно изобразить графически фиг. 21 .В течение времени, пока на управляющий вход подан прямоугольный импульс положительной полярности, напряжение на запоминающей емкости аналого-цифрового преобразователя 3 изменяется по такой же зависимости как и напряжение на выходе усилителя 2. По спаду управляющего импульса напряжение на емкости уменьшается по линейному закону и на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 появляются импульсы, число которых пропорционально времени разряда конденсатора.Формирование прямоугольных импульсов в блоке 5 управления, спад которых соответствует моменту достижения максимального давления, основано на свойствах первой производной функциидавления. Так как сигнал с выхода усилителя 2 поступает на вход дифференциатора 7, то на его выходе воспроизводится первая производная этого сигнала, Известно, что первая про" 5 изводная функция равна нулю там"где функция достигает максимума или минимума. Следовательно, при максимальном давлении первая его производная равна нулю. 1 ОДиаграммы на выходе усилителя 1 и фильтра 8 нижних частот, который необходим для подавления высокочастотных помех, возникающих в результате электрического дифференцирования 15 сигнала усилителя 2 дифференциатором 7, приведены на фиг.3. Сигнал с выхода фильтра 8 поступает на вход триггера Шмидта 9, который формирует из него прямоугольный импульс, Так 20 как от начала сжатия до максимального давления сгорания первая производная положительная, то прямоугольный импульс на выходе триггера Шмидта 9 имеет положительную полярность имен" 25 но на этом участке и спад этого импульса соответствует максимальному давлению сгорания. Прямоугольные импульсы с выхода триггера Шмидта 9 поступают на вход ключа 10, управляющий З 0 вход которого подключен к инверсному выходу О-триггера 11. Триггер 11 играет роль управляющего органа, на его О-вход постоянно приложено напряжение логической единицы, а С-вход связан с выходом счетчика 6 циклов. Поэтому в исходном состоянии на инверсном выходе триггера 11 логический нуль, который запрещает прохождение прямоугольных импульсов с триггера Шмидта 9 на выход ключа 10.Если на установочный вход "0" триггера 11 подать импульс логического нуля, то на его инверсном выходе установится потенциал логической единицы, который разрешит прохождение импульсов с триггера Шмидта 9 на выход ключа 1 О. Одновременно с этим счетчик 4 импульсов и счетчик 6 циклов устанавливаются в нуль, так как50 их установочные входы объединены с установочным входом триггера 11. По этому сигналу происходит преобразование мгновенного максимального значения напряжения в пропорциональ 55 ное число электрических импульсов, поступающих далее на вход счетчика 4 импульсов и считывается им. Таким образом, в счетчик 4 записано число,соответствующее максимальному давлению в цилиндре в данном цикле.Чтобы обеспечить статистическуюобработку максимальных давлений сгорания за несколько рабочих цикловдвигателя, сигналы с выхода блока 5управления поступают на вхОд счетчика 6 числа циклов, выход которогосоединен с С-входом триггера 1). Счетчик 6 циклов считывает сигналы бло"ка 5 управления, соответствующиемаксимальному давлению в каждом цикле, т.е. считывает число рабочихциклов. Как только это число дости"гает значения числа, установленногов счетчике 6 или момента переходасчетчика в нуль, на С-вход триггера11 с выхода счетчика 6 циклов поступает сигнал запрета и прекращаетсяподача управляющих сигналов на аналого-цифровой преобразователь 8 сигналов на счетчик 6 циклов.Таким образом, блок 5 управленияи счетчик 6 циклов задают интервалвремени, в течение которого с аналого-цифрового преобразователя 3 навход счетчика 4 импульсов поступаютимпульсы, число которых соответст"вует максимальному давлению в каждомцикле и суммируется в счетчике 4 Следовательно, за весь интервал времени,задаваемый блоком 5 управления исчетчиком б циклов, в счетчик 4 импульсов записывается число, соответ"ствующее сумме максимальных давле"ний сгорания за то число рабочихциклов, которое установлено в счет- у чике циклов. Разделив число, записанное в счетчике 4 импульсов на число, установленное в счетчике 6 циклов получают определенное давление за число рабочих циклов, установленное в счетчике числа циклов.В блоках 4 и 6 можно использовать десятичные счетчики, что упрощает обработку результатов, Так, например, при счете до 10 до 100 счетчиком 6 числа циклов, достаточно перенести запятую в счетчике 4 числа импульсов соответственно на 1 или 2 разряда, и отсчитывать по показанию счетчика соединенное значение давления.Схема устройства полностью реализуется на интегральных микросхемах широкого применения, что обеспечивает его низкую стоимость. Упрощс ние конструкции, в частности исключение пневмосистемы, позволяет отка 7 93803 заться от баллонов со сжатым воздухом, компрессора для заполнения баллонов и сократить обслуживающий персонал,аформула изобретенияФУстройство для измерения максимального давления сгорания, содержащее 1 в датчик давления, аналого"цифровой преобразователь, счетчик импульсов и счетчик циклов, о т л и ц а ю щ ее с .я тем, что, с целью повышений точности измерений, оно снабжено уси лителем, дифференциатором, фильтром, триггером Шмидта, ключом и О-триг" герои, причем выход датчика давления через усилитель связан с входом аналого-цифрового преобразователя, уп" равляющий вход которого соединен сосчетным входом счетчика циклов и через последовательную цепочку изключа, триггера Шмидта, фильтра идифференциатора - с выходом усилителя, управляющий вход ключа соединенс выходом О-триггера, на О-вход которого подано напряжение логическойединицы его С-вход соединен с выходом счетчика циклов, а установоч"ные входы О-триггера, счетчика циклови счетчика импульсов объединены иимеют общий вывод.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Авторское свидетельство СССРЮ 609994, кл, а 0123/00, 19762, Авторское свидетельство СССРйф 494637, кл. С 01 1. 23/08, 1974938034 а.У оставитель хред И,Тел Редактор А. Шишкина Заказ 4444/60 Тираж 887 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтий 113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5 ктная, 4 л ППП ."Патент", г. Ужгород Сумцов Корректор О, Билак