Устройство для измерения среднего индикаторного давления двигателей внуреннего сгорания

89225 О Союз Советск икСоциапистическикРеспублик ОР.ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 23.12.81Бюллетень Юе 47 по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23. 12.81ЯМ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИзобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам и системам для испытания двигателей внутреннего сгорания (ДВС).Известны устройства для измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания 11. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения .среднего индикаторного давления (СИД), содержащее датчик давления, выход которого соединен с одним из входов цифроаналогового преобразователя (ЦАП), второй вход ЦАП соединен с выходом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), вход ПЗУ подключен к выходу преобразователя угла поворота вала в код, выход ЦА 11 соединен с входом анлого-цифрового преобразователя ( ЛЦП), выход которого подключен к входу сумматора-накопителя 2 1. Недостатком этого устройства является то, что в нем не обеспечивается воэможность измерения СИД безизменения положения преобразователейугла поворота вала в код относительно вала в цилиндрах ДВС с различными углами между пространственнымрасположением кривошипов, что замедляет процесс измерений, при этом измерение среднего индикаторного дав.пения в цилиндрах ДВС с различнымизначениями отношения радиуса кривошипа к длине шатуна сопряжено с увеличением числа ПЗУ.Целью изобретения является ускорение процесса измерения среднего индикаторного давления в цилиндрахДВС с различными углами между кривошипами и с различными отношениями радиуса кривошипа к длине шатуна.20Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее датчикдавления, цифроаналоговый преобра, зователь, постоянное запоминающее20 устройство, аналого-цифровой преобразователь, сумматор-накопитель, индикатор, блок управления, причем выход датчика давления соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу постоянного запоминающего устройства,. выход сумматоранакопителя соединен с первым входоминдикатора, первый, второй и третий рвыходы блока управления подключенысоответственно к первым входам аналого-цифрового преобразователя и сумматора-накопителя и ко второму входуиндикатора, введены датчик угловыхметок, датчик верхней мертвой точки,два дополнительных цифроаналоговыхпреобразователя, два программных переключателя, дополнительное постоянное запоминающее устройство, суммирующий усилитель, преобразователькода, реверсивный счетчик, переклю- .чатель входов, дешифратор, два триггера, схема совпадения, два дешифратора нуля, вычитающий счетчик и груп 25па вентилей, а блок управления снабжен двумя входами, причем выход датчика угловых меток соединен с первыми входами вычитающего счетчикаи схемы совпадения выход схемы совпазодения подключен к первым входамблока управления и переключателя входов, два выхода которого соединеныс двумя входами реверсивного счетчика,второй вход блока упрадления подключен к выходу датчика верхней мерт- З 5вой точки, к первому входу первоготриггера и к первому входу группы вентилей, второй вход которой соединен с выходом первого программногопереключателя, а выход соединен с вто Орым входом вычитающего счетчика,выход вычитающего счетчика черезпервый дешифратор нуля подключен кпервому входу второго триггера, второй вход которого соединен с выходом второго дешифратора нуля, а выход 1со вторым входом схемы совпадения,выход реверсивного счетчика подключен ко входам второго дешифратора нуля, двух постоянных запоминающих 50устройств и дешифратора, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу переключателя входов и к первому входу преобразователя кодов, второй вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход - со вторым входом сумматоранакопителя, выход дополнительногопостоянного запоминающего устройстваподключен к первому входу первогодополнительного цифроаналогового преобразователя, второй вход которогосоединен с выходом датчика давления,а выход - с первым входом второгодополнительного цифроаналоговогопреобразователя, второй вход которого подключен к выходу второго программного переключателя, а выход -к первому входу суммирующего усилите"ля, второй вход которого соединен свыходом цифроаналогового преобразователя, а выход - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход которого подключен к третьим входам преобразователя кода исумматора-накопителя,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчик 1 давления, датчик 2 угловых меток, отметчик 3 верхней мертвой точки (ВИТ)поршня одного из цилиндров, принятого за опорный, вычитающий счетчик4, группу вентилей 5, программныйпереключатель 6, два блока 7 и 8 постоянных запоминающих устройств (ПЗУ),дешифратор 9 нуля, триггер 10, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)11 и 12, реверсивный счетчик 13, пе.реключатель 4 входов, схему 15 совпадения, ЦАП 1 б,суммирующий усилитель 17, дешифратор 18 нуля, программный .переключатель 19, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 20, дешифратор 21, триггер 22, преобразователь 23 кода, сумматор-накопитель24, блок 25 управления и индикатор26, причем выход датчика 1 давлениясоединен с входами ЦАП 11 и 12,другие входы которых подключены квыходам блоков ПЗУ 7 й 8 соответственно, выход ЦАП 11 соединен с входом ЦАП 16, другой вход которогоподключен к программному переключателю 19, а выход - к входу суммирующего усилителя 7, другой вход которого соединен с выходом ЦАП 12,а выход - с входом АЦП 20, другойвход АЦ 11 20 подключен к первому выходу блока 25 управления, выход датчика 2 угловых меток соединен с первыми входами вычитающего счетчика4 и схемы 15 совпадения, выход схемы 15 совпадения подключен к первымвходам блока 25 управления и пере(Ь 1 А) -" -Р(М)М(У)с 1 Ч=Е Р,(У ОЧ + - 51 иВ; )1 Г ), где Ч - угол поворота коленчатоговала ДВС,Р( - зависимость внутрицилиндромГвого давления от Ч,М(щ- Функция хода поршня,7, - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.Перед началом работы осуществляется программирование устройства припомощи программных переключателейб и 19. С помощью переключателя 6осуществляется синхронизация двухФункций: сигнала давления в-омцилиндре и Функции М(ч) М ф Вп У+ - п У . Записав значения функций з 1 п Ч из 1 и 2 для конкретных значений ар 5ключателя 14 входов, два выхода которого соединены с двумя входами реверсивного счетчика 13, второй вход блока 25 управления подключен к выходу датчика ВМТ 3, к первому входу триггера 22 и к первому входу группы вентилей 5, второй вход которой соединен с выходом программного переключателя 6, а выход - со вторым входом счетчика 4, выход счет чика 4 через дешифратор 9 нуля подключен к входу триггера 1 О, второй вход которого соединен с выходом дешифратора 18 нуля, а выход - со вторым входом схемы 15 совпадения,выход счетчика 1.3 подключен к входам дешифратора 18 нуля, двух блоков ПЗУ 7, 8 и дешифратора 21, выход которого соединен со вторым входом триггера 22, выход триггера 22 под- р 11 ключен к второму входу переключателя 14 входов и к первому входу преобразователя 23 кода, второй вход которого соединен с первым выходом АЦП 20, первый вход сумматора-како з пителя 24 подключен к второму выходуфблока 25 управления, второй вход - к выходу преобразователя 23 кодов, третий вход - к второму выходу АЦП 20 и третьему входу преобразователя 23 )о кодов, а выход - к входу индикатора 26, другой вход которого соединен с третьим выходом блока 25 управления.Устройство при измерении СИД реализует следующий алгоритм обработки сигнала давления35 250 6гумента Ч в память, можно затем воспроизводить эти Функции синхроннос процессом изменения давления в любом из цилиндров. Для этого на выходе переключателя 6 выставляется кодугла между пространственным расположением кривошипов исследуемого иопорного цилиндров, что обеспечиваетнеобходимую задержку при воспроизведении Функции М(Я) относительноВМТ. На выходе переключателя 19, всоответствии с типом исследуемогоДВС, выставляется код обратной величины от 1 /2. При поступлении импульсного сигнала с выхода датчикаВМТ 3, с началом каждого цикла работы ДВС, осуществляется установка висходное состояние триггера 22 и за-пись кода с выхода переключателя 6через разблокированную группу венти/лей 5 в реверсивный счетчик 4, насчетный вход которого поступают импульсы с выхода датчика 2 угловыхметок. Датчик 2 угловых меток (например, датчик частоты вращения,устанавливаемый напротив зубьев ма-ховика, с умножителем частоты навыходе) формирует на своем выходеимпульсы через определенные значения угла поворота коленчатого вала ДБС.При поступлении на счетный входсчетчика 4 числа импульсов, равногокоду предварительной установки последнего, срабатывает дешифратор 9нуля (так как при этом на выходе счетчика 4 Формируется код нуля). ДешиФратор 9 нуля формирует на своем выходе короткий импульс, который поступает на первый вход триггера 10, устанавливая последний в состояние"1" на его выходе. При этом разблокируется схема 15 совпадения и импульсы с выхода датчика 2 угловых метокначинают поступать на первые входыпереключателя 14 входов и блока 25 управления.ИмпуйЬсы, поступившие на вход переключателя 14, проходят на один изего выходов, подключенный к суммирующему входу счетчика 13. Код с выхода счетчика 13 поступает на адресные входы ПЗУ 7 и 8, в ячейках которых хранятся значения Функции з 1 и 2 Чи з 1 иЧ, соответственно, для фиксированных значений угла поворотаколенчатого вайа. Поскольку Функция М(Жсимметрична относительно начала координат, с целью сокращения н два ра892250 30 40 50 за объема ПЗУ 7 и 8 в них записываются фиксированные значения функций 51 п 2 Ч и з 1 пЮ необходимые для воспроизведения только одной ветви Функции ММ.5При .воспроизведении второй ветви функции ММ используются соответствующие значения функций з 1 п 2 Ч и з 1 п 1, хранящиеся в ПЗУ 7 и 8, с учетом знака при последующей обработке. Содержимое ячеек ПЗУ 7 и 8 опрашиваемых последовательно, в соответствии с кодом адреса, Формируемым на выходе счетчика 13, считывается в ЦАП 11 и 12 соответственно. С помоц 1 ью ЦАП 11 и 12 реализуется перемножение текущего значения давления в цилиндре, представленного в аналоговой форме, с фиксированными значениями функции з 1 п 2 Ч и з 1 пЯ, представленными в цифровой Форме. При этом напряжение с выхода датчика 1 используется в ЦАП 11 и 12 в качестве опорного, а на цифровые входы последних из ячеек ПЗУ 7 и 8 поступают коды обратных величин от значений функций з 1 п 2 Ч и,з 1 пЧ этаким образом, в ячейках ПЗУи 8 записываются коды значений функций 1/з 1 п 2 Ч и 1/з 1 пЧ для определенных значений аргумента 9).Напряжение с выхода ЦАП 12 поступает на один из входов суммирующего усилителя 17, а напряжение с выхода ЦАП 11 умножается в ЦАП 16 на код величины 1/4 Щ , который формируется на выходе переключателя 19. Напряжение с выхода ЦА 11 16 поступает на второй вход усилителя 17, напряжение, на выходе которого равно сумме напряжений поступающих на два его входа.С выхода усилителя 17 напряжение поступает на вход АЦ 11 20, который запускается импульсами с первого выхода блока 25 управления. Импульсы на первом выходе блока 25 управления формируются с задержкой по отношению к импульсам, поступающим на его пер" вый вход, Величина задержки определяется временем считывания информации из ячеек ПЗУ 7 и 8. а также переходными процессами в ЦАЛ 11, 12, 16 и усилителе 17,По окончании преобразователя входного напряжения в код АЦП 20 формирует на своем втором выходе короткий импульс, по переднему Фронту ко торого преобразователь 23 кода начинает преобразование кода, сформированного на первом выходе АЦП 20, а по заднему - сумматор-накопитель 24начинает операцию сложения очередного отсчета с суммой предшествующих при воспроизведении одной ветвиФункции М(1,1 и операцию вычитания привоспроизведении другой ветви этойФункции, Переход от операции суммирования к операции вычитания осуществляется с помощью преобразователя23 кода, управляемого триггером 22.Действительно, и операция сложения,и операция вычитания реализуютсяс помощью сумматора, с той лишь разницей, что при сложении оба слагаемыхпредставляются в прямом коде, а привычитании вычитаемое представляется в дополнительном коде.При окончании опроса всех ячеекПЗУ 7 и 8 (воспроизведения одной ветви функции ММ) срабатывает дешифратор 21, который формирует на своемвыходе импульсный сигнал, тогда,когда код адреса на выходе счетчика13 равен числу ячеек в ПЗУ 7 и 8, Этотимпульс устанавливает триггер 22в противоположное состояние. При этомпереключатель 14 входов подает импульсы, поступившие на его вход, на выход, соединенный с вычитающим входомсчетчика 13, а преобразователь 23 кодов переводится в режим, при которомкоды, поступившие на его вход, преобразуются в дополнительные. В результате этого ячейки ПЗУ 7 и 8 начинают опрашиваться в обратной последовательности, а сумматор-накопитель24 начинает вычитать из суммы предыдущих отсчетов каждый текущий.Процесс измерения СИД закончен,когда вторично опрошены первые ячейки ПЗУ 7 и 8, которые имеют нулевой код адреса, при этом срабатывает дешифратор 18 нуля, который формирует на своем выходе импульсный сигнал в момент равенства нулю кодана его входе. Этим импульсом триггер 10 переводится в противоположноесостояние и блокирует схему 15 совпадения. При этом прекращается поступление импульсов угловых метокна выход схемы 15, а на выходе сумматора-накопителя представляется ввиде кода значение СИД исследуемого цилиндра,С каждым новым циклом работы ДВСописанный выше процесс повторяется.С началом каждого цикла по импульсу, поступившему на его второй вход.блок 25 управления формирует на свсФормула изобретения ем втором выходе импульс, которым осуществляется сброс результата предыдущего измерения в регистре сумматора-накопителя 24. По окончании измерения блок 25 управления форми" рует на своем третьем выходе сигнал, поступающий на второй вход индикатора 26 и раэрешанаий индикацию результата измерения. Переход к измерению СИД в следующих цилиндрах ДВС осуществляется просто и оперативно путем переключения устройства к сост" ветствующему датчику давления и формирования соответствующего кода на выходе переключателя б. Переход к исследованию ДВС с другим значениемосуществляется также просто и оперативно путем формирования соответствующего кода на выхода переключателя 19.Таким образом, устройство обеспечивает возможность измерения СИД в цилиндрах с различными углами между пространственным расположением кривошипов без изменения положения преобразователя угла поворота вала в (код относительно вала), а также с различным соотношением радиуса кривошипа к длине шатуна (без увеличения объема ПЗУ), что ускоряет процесс диагносцирования ДВС. Устройство для измерения среднего индикаторного давления двигателей внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, цифроаналоговый преобразователь, постоянное запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, сумматор- накопитель, индикатор, блок управления, причем выход датчика давления соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу постоянно запоминающего устройства, выход сумматора-накопителя соединен с первым входом индикатора, первый, второй и третий выходы блока управ-. ления подключены соответственно к первым входам аналого-цифрового преобразователя и сумматора-накопителя и ко второму входу индикатора, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения процесса измерения среднего индикаторного давления в, цилиндрах двигателей с различными 5 10 15 20 25 Зо Э 5 40 45 50 55 углами между кривошипами и с различными отношениями радиуса кривошипа к длине шатуна, в него введеныдатчик угловых меток, датчик верхней мертвой точки, два дополнительныхцифроаналоговых преобразователя, двапрограмных переключателя, дополнительное постоянное запоминающее устройство, суммирующий усилитель, преоб,разователь кода, реверсивный счетчик,переключатель входов, дешифратор,два триггера, схема совпадения, двадешифратора нуля, вычитающий счетчики группа вентилей, а блок управленияснабжен двумя входами, причем выходдатчика угловых меток соединен с первыми входами вычитающего счетчика и.схемы совпадения, выход схемы совпадения подключен к первым входам блокауправления и переключателя входов,два выхода которого соединены с двумя входами реверсивного счетчика, второй вход блока управления подключенк выходу датчика верхней мертвойточки, к первому входу первого триггера и к первому входу группы вентилей, второй вход которой соединен свыходом первого программного переключателя, а выход соединен со вторым входом вычитающего счетчика,выход вычитающего счетчика через первый дешифратор нуля подключен к первому входу второго триггера, второйвход которого соединен с выходомвторого дешифратора нуля, а выходсо вторым входом схемы совпадения,выход реверсивного счетчика подключен ко входам второго дешифратора нуля, двух постоянных запоминающихустройств и дешифратора, выход которого соединен со вторым входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу переключателя входов и к первому входу преобразователя кода, второй вход которогосоединен с первым выходом аналогоцифрового преобразователя, а выход -со вторым входом сумматора-накопителя, выход дополнительного запоминающего устройства подключен к первомувходу первого дополнительного цифроаналогового преобразователя, второйвход которого соединен с выходом датчика давления, а выход - с первым вхо.дом второго дополнительного цифроаналогового преобразователя, второйвход которого подключен к выходу второго программного переключателя,а выход - к первому входу суммиру..Демчик оррек Заказ 11216 62 ПВНИИПИ СРпо113035д Тираж 910Государственного комитета СС делам изобретений и открытий , Москва, Ж, Раушская наб. одписно 1 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вщего усилителя, второй вход которого соединен с вьиодом цифроаналогово-.го преобразователя, а выход - совторым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вьиод которогоподключен к третьим входам преобразователя кода и сумматора"накопи-теля. 2 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе