Устройство для измерения параметров внутрицилиндрового давления двигателей внутреннего сгорания

Союз СоветсиикСощнапнстичесиикРвсяубяии ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1934261(51)М. Кл. С 01 1, 23/08 с прнсоелинением заявки М Ркуяерстескай квивтет СССР ао Флам вэфбуетввкЭ и еткрыткй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВВНУТРИЦИЛИНДРОВОГО ДАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к электро- измерительной технике, в частности к приборам и системам для испытания и диагностирования двигателей внут.реннего сгорания (ДВС).Одними из основных,внутрицилиндровых параметров давления, характеризующих техническое состояние ДВС, являются давление сжатия (Р ) и давление расширения (Рек), измеряемые при определенных Значениях угла (ф) поворота коленчатого вала (ПКВ) а также среднее индикаторное давление (Р.), которое определяется по формуле ф) й ицилиндровоение как функт величиныпоршня Ь илила Ф; цияходаот у ь Ок Р,=+Рь)аь: О 0 де Р(Ь), Р(ф) - внут давл)с= 2);М(ф) Ф - относительная прос 1 Цф)изводная Функциихода поршня по углу, которая характеризует тип кривошипно-шатунногомеханизма (КШМ).Известно устройство для измеренияпараметров внутрицилиндрового давления ДВС для разных цилиндров,ДВСс центральным КШМ без механическогоповорота панели формирователя функцииМ(ф), содержащее дополнительные группы ламелей, наборы формирователейМ(ф), которые смещены относительнодруг друга по углу в соответствии спространственным положением кривоши3 93 пов коленчатого вала ДВС, при этом ламели подключены к делителю напряжения через переключатель, каждая дополнительная группа ламелей размещена на соответствующей дополнительной кольцевой панели, причем кольцевые панели установлены в пазах, выполненных в панели Формирователя Функции с воэможностью вращения и Фиксации в определенном положении 13.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения параметров внутрицилиндрового давления ДВС, содержащее датчик давления, датчик цикла, датчик угловых меток, вычитающий счетчик, группу вентилей, два программных переключателя, два блока постоянных запоминающих устройств, два дешифратора нуля, два триггера, три цифро-аналоговых преобразователя, реверсивный счетчик, переключатель входов, схему совпадениясуммирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, дешифратор, преобразователь кода, сумматор-накопитель, индикатор и блок управления Г 2 3.Недостатком этого устройства является возможность измерения Р; только для ДВС с центральным КШМ, кроме того, не обеспечивается измерение Р и Рех .Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах различных ДВС, а также давления сжатия и давления расширения.Указанная цель достигается тем,что в устройство для измерения параметров внутрицилиндрового давления ДВС, содержащее датчик давления, датчик цикла, датчик угловых меток, вычитающий счетчик, два программных переключателя, аналого-цифровой преобразователь, постоянное запоминающее устройство, сумматор, группу вентилей и блок управления, причем датчик цикла соединен с первым входом блока управления, а датчик угловых меток - с первым входом вычитаю- щего счетчика, введены счетчик, два регистра, распределитель сигналов, умножитель,а блок управления снабжен дополнительными входами и выходами, при этом датчик давления соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, датчик цикла 4261 4подключен к первому входу счетчикаи к второму входу вычитающего счетчика, третий вход которого соединенс первым программным переключателем, датчик угловых меток подключенк второму входу блока управления,третий вход которого соединен с выходом вычитающего счетчика, а четвертый - с выходом счетчика и первым О входом постоянного запоминающего устройства, остальные входы которогоподключены каждый к соответствующему выходу распределителя сигналов,выход постоянного запоминающего 15 устройства соединен с первым входомумножителя, выход которого подключенк первому входу сумматора, второйвход которого соединен с выходомпервого регистра, первый вход расщ пределителя сигналов соединен с выходом второго программного переключателя, а второй - с вторым входоманалого-цифрового преобразователя,первым выходом блока управления ипервым входом второго регистра, второй вход которого подключен к выходуаналого-циФрового преобразователя,авыход - к второму входу умножителя,второй выход блока управления соединен с третьим входом умножителя, аего третий выход - с третьим входомсумматора и первым входом первогорегистра, второй вход которого подключен к первому входу группы вентилей и четвертому выходу блока 35управления, третий вход первого регистра соединен с выходом сумматораи вторым входом группы вентилей,выход которой подключен к выходу 40устройства, пятый и шестой выходыблока управления соединены с вторыми .третьим входами счетчика соответственно, а его пятый и шестой входыс двумя входами устройства.На Фиг, 1 приведена блок-схема 45устройства; на фиг.2 - Функциональная схема блока управления.Устройство фиг.1) содержит датчик 1 давления, датчик 2 цикла,датчик 3 угловых меток, программныйпереключатель 4, вычитающий счетчик5, аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 6, регистр 7, счетчик 8, блок9 управления., постоянное запоминающее устройство ПЗУ 10, распределитель 11 сигналов, программный переключатель 12, умножитель 13, регистр14, группу вентилей 1, сумматор 16,выход 17, входы 18 и 19, при этом934261 5выход датчика 1 соединен с первым входом преобразователя 6, выход датчика 3 подключен к первым входам счетчика 5 и блока 9, выход датчика 2 соединен с первым входом счет чика 8 и вторыми входами блока 9 и счетчика 5, третий вход которого подключен к выходу переключателя 4, а выход - к третьему входу блока 9, четвертый вход блока 9 соединен 0 с выходом счетчика 8 и первым входом запоминающего устройства 10, остальные входы которого подключены каждый к соответствующему выходу распределителя 11 сигналов, выход ПЗУ 101 соединен с первым входом сумматора умножителя 13, выход которого подключен к первому входу сумматора 16, второй вход которого соединен с выходом регистра 14, первый вход 20 распределителя 11 сигналов соединен с выходом переключателя 12, а второй - с вторым входом АЦП б, первым выходом блока 9 и первым входом регистра 7, второй вход которого под" 23 ключен к выходу АЦП б, а выход - к второму входу умножителя 13, второй выход блока 9 соединен с третьим входом умножителя 13, а его третий выход - с третьим входом сумматора . Зо 16 и первым входом регистра 14,второй вход которого подключен к первому входу группы вентилей 15 и четвертому выходу блока 9, а третий вход регистра 14 соединен с выходом сумматора 16 и вторым входом группы вентилей 15, выход которой подключен к выходу 17 устройства, пятый и шестой выходы блока 9 соединены с вторым и третьим входами счетчика 8 соответственно, а его пятый и шестой входы - с двумя входами 19 и 18 устройства.Блок 9 управления (фиг.2) включает в себя дешифратор 20 нуля, схему 21 сборки, триггеры 22 и 23, схемы 24 и 25 совпадения, формирователь 26 импульсов заднего Фронта, схему 27 совпадения, дешифратор 28, схему 29 сборки, схемы 30-32 задержки, при этом вход дешифратора 20 соединен с третьим входом блока 9, а выходс первым входом триггера 22, второй вход которого подключен к выходу схемы 21 сборки, а выход - к первому входу схемы 25 совпадения, первый вход триггера 23 соединен с вторым входом блока 9 и первым входом схемы 21 сборки, второй вход которой подключен к выходу формирователя 26 и к первому входу схемы 29 сборки, второй вход которой соединен с выходом дешифратора 28 и вторым входом триггера 23, выход триггера 23 подключен к первому входу схемы 24 совпадения, второй вход которой соединен с шестым входом блока 9, ,третий вход схемы 24 совпадения 1 подключен к выходу схемы 25 совпадения, к первому входу схемы 27 совпадения, к входу схемы 30 задержки и к первому выходу блока 9, а ее выход - к пятому выходу блока 9, второй вход схемы 27 совпадения соединен с пятым входом блока 9, а ее выход - с входом формирователя 26 и с шестым выходом блока 9, первый вход которого подключен к второму входу схемы 25 совпадения, выход схемы 29 сборки соединен с входом схемы 32 задержки, выход которой подключен к четвертому выходу блока 9, четвертый вход которого соединен с входом дешифратора 28, выход схемы 30 задержки подключен к второму выходу блока 9 и к входу схемы 31 задержки, выход которой соединен с третьим выходом блока 9.Перед началом измерения осуществляется программирование устройства при помощи программных переключателей 4 и 12. Выбор конкретного цилиндра ДВС осуществляется при помощи переключателя 4, при этом на его выходе формируется код угла между пространственным расположением кривошипов опорного (первого и исследуемого) цилиндра или коды углов, при которых необходимо измерять параметры давления в исследуемом ци", линдре, например Р эа 12 до ВИТо исследуемого цилиндра, Рех - через 36 после соответствующей ВИТ. Выбор одного из блоков ПЗУ 10 осуществляется программным переключателем 12. При этом в первых Р, по порядку их адресации Ц " 01 2,6), ячейках каждого иэ блоков ПЗУ 10 записаны коды отдельных отсчетов функции И (ф) соответствующей типу КШИ (при этом значение Р; выра- мается в единицах давления), а в Я+1)-х.ячейках блоков записаны коды масштабных коэффициентов, позволяющих получать значение Р и Ре в единицах давления.7 93426Устройство работает в двух режимах,В режиме 1 осуществляется измере" ние Р в одном из цилиндров ДВС. При этом производится измерение мгновенного значения давления Р (ф 5), считывание соответствующего М ф ) с выхода одной из первых 0 ячеек блока ПЗУ, последовательное суммирование в течение цикла работы ДВС произведений Р (ф ) х М (Ф ) для всех ц и выдача Р; через выход 17 устройства.В режиме 2 осуществляется измерение мгновенного значения давления в цилиндре при заданном значении угла, т.е. Рс, Рех, считывание соответствующего масштабного коэффициента из (0+1)-х ячеек блока ПЗУ, перемноже- ние соответствующих кодов и выдача параметра давления через выход 17, Режим 1 задается подачей "1" на вход 18 устройства.Датчик 1 преобразует давление в напряжение электрического тока,которое поступает на информационный вход АЦП 6. Датчик 2 в начале каждого цикла работы ДВС формирует на своем выходе короткий сигнал (отметка ВМТ опорного цилиндра). Этим импульсом осуществляется запись кода с выхода переключателя 4 и вычитающий счетчик 5 и установка в "0" счетчика 8 адреса, а также этот импульс поступает на второй вход блока 9. С второго входа блока 9 импульс поступает на вход установки в "0" триггера 23, а через схему 21 сборкина вход установки в "0" триггера 22.Датцик 3 формирует на своем выходе угловые метки (импульсы, квантующие по углу ПКВ цикл работы ДВС),4 О которые поступают на счетный вход выцитающего счетчика 5 и на первый вход блока 9. С первого входа блока 9 угловые метки поступают на вход схемы 25 совпадения. При равенстве числа импульсов, поступивших на45 счетный вход счетчика 5," числу, предварительно записанному в него с выхода переключателя 4, на выходе счетчика 5 формируется код нуля и поступает на третий вход блока 9. С 5 О третьего входа блока 9 код поступает на дешифратор 20 нуля, который Формирует на своем выходе импульсы всякий раз, когда на его вход поступает код нуля. При этом импульсы с выхода дешифратора 20 устанавли.вают триггер 22 в состояние "1" и раэблокируют схему 25 совпадения. 1 8В результате этого угловые метки,поступающие на другой вход схемы25, проходят на ее выход и далеена первый выход блока 9 и на входсхемы 30 задержки, а через разблокированную в данном режиме схему24 совпадения - на пятый выходблока 9,С пятого выхода блока 9 угловыеметки поступают на вход счетчика 8адреса, код на выходе которого является адресом соответствующей ячейки в каждом иэ блоков ПЗУ 1 О,С первого выхода блока 9 импульсыпоступают на входы распределителя11 сигналов, АЦП 6 и регистра 7. Запуск АЦП 6 осуществляется переднимфронтом импульса, поступающего навход запуска, а результат преобразо,вания с выхода переписывается в регистр 7 по заднему фронту этого жеимпульса (длительность импульса запуска должна быть больше временипреобразования АЦП 6).В распределителе 11, на один извходов которого поступает код с выхода переключателя 12, импульсы, поступившие с первого выхода блока 9,проходят, в зависимости от кода, наодин из его выходов, каждый из которых соединен с входом считываниясоответствующего блока ПЗУ 10. Приэтом выходные импульсы задерживаютсяотносительно входных на величину,необходимую для установления кода навыходе счетчика 8 и выбора соответствующих ячеек в блоках ПЗУ 10, Затем коды с выхода выбранного блокаПЗУ 1 О поступают на один вход умножителя 13, на.другой вход которогопоступают коды с выхода регистра 7Умножитель 13 осуществляет перемножение кодов, поступающих на оба еговхода. Запуск умножителя 13 осуществляется импульсами, поступающимис второго выхода блока 9.Импульсы на втором выходе блока 9формируются с задержкой по отношению к импульсам, формируемым на первом выходе блока 9. Импульсы, поступающие на первый вход блока 9, поступают также на вход схемы 30 задержки и далее с ее выхода - навторой выход блока 9. Величина этойзадержки определяется временем, необходимым для установления кодовмножителей на входах умножителя 3,С выхода умножителя 13 код произведения Р(ф) х М(ф ) поступает на9 934261один вход сумматора 16, другой входкоторого соединен с выходом регистра 14. Запуск сумматора 16 осуществляется передним Фронтом импульсовс третьего выхода блока 9. Импульсына третий выход блока 9 поступаютс выхода схемы 31 задержки, котораязадерживает импульсы, поступающие.на ее вход с выхода схемы 30 задержки, на величину, необходимую для .1 ввыполнения операции перемножениядвух кодов.В регистре 14 в течение каждогоцикла работы ДВС накапливается суммапредыдущих результатов умножения,которая затем суммируется с текущимрезультатом умножения в сумматоре16, вновь запоминается в регистре14 и так до окончания цикла работы,Результат очередного суммированияпереписывается с выхода сумматора16 в регистр 14 по заднему фронтуимпульсов с третьего выхода блока9, что позволяет исключить переходные процессы в сумматоре 16 и обеспечивает надежную запись результатов суммирования.В конце каждого цикла измеренияна четвертом выходе блока 9 формируется импульс. Этот импульс формируется дешифратором 28, когда ячейки блока ПЗУ 10 от первой= 0до 1 е Р опрошены, и на входе дешифратора формируется соответствующий код. Тогда на выходе дешифрато 3ра 28 Формируется соответствующийимпульс, который через схему 29сборки поступает на вход схемы 32задержки, на выходе которой он появляется с задержкой на величинувремени, необходимого для выполнения операций умножителем и сумматором,. и поступает на четвертый выходблока 9. По переднему фронту этогоимпульса через разблокированную группу вентилей 15 выдается код Р на45выход 17 устройства, а по заднемуфронту этого импульса происходитустановка в состояние "О" регистра14 и подготовка его, тем самым, кновому циклу измерения.Режим 2 задается подачей "1" навход 19 устройства,Сигнал с выхода датчика 1 поступает на информационный вход АЦП 6., Импульсом отметки ВМТ опорного ци- флиндра с выхода датчика 2 осуществляется запись кода с выхода переключателя 4 в вычитающий счетчик 5 10установка в "О" счетчика 8 адре:а, а также этот импульс поступает на второй вход блока 9, С второго входа блока 9 импульс поступает на вход установки в "0" триггера 23, а через схему 21 сборки - на вход установки в "0" триггера 22.Угловые метки с выхода датчика 3 поступают на счетный вход вычитающего счетчика 5 и на первый вход блока 9. С первого входа блока 9 угловые метки поступают на вход схемы 25 совпадения. При равенстве числа импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 5, числу, предварительно записанному в него с выхода переключателя 4, на выходе счетчике 5 формируется код нуля.Этот код поступает на третий вход блока 9. С третьего входа блока 9 код поступает на дешифратор 20 нуля, который при этом формирует на своем выходе импульс, последний устанавливает триггер 22 в состояние "1" и разблокирует схему 25 совпадения,в результате чего ближайшая угловая метка, поступившая на другой вход схемы 25 проходит на ее выход, азатем на первый вход блока 9 и на вход схемы 20 задержки, и через раз" блокированную в данном режиме схему 27 совпадения - на шестой выход бло"ка 9 и на вход формирователя 26 импульсов заднего фронта, который формирует на своем выходе короткийимпульс в момент окончания импульсана входе и устанавливает через схе" му 21 сборки в состояние "0" триггер 22, который, в свою очередь, блокирует схему 25 совпадения. В результате этого последующие импульсы угловых меток, поступающие на . вход схемы 25 совпадения,на ее выходне проходят..Кроме того, импульс с выхода формирователя 26 через схемы 29 сборкипоступает на вход схемы 32 задержки, с выхода которой через заданную величину задержки поступает на чет,вертый выход блока 9.Импульс с шестого выхода блока 9 устанавливает все разряды счетчика 8 адреса в состояние "1". При этом код, формируемый на выходе счетчика 8, является адресом Я+1)"й ячейки в наждом иэ,блоков 10.Импульсы с первого выхода блока 9 поступают на входы распределителя 11 сигналов и запуска АЦП б, который934261 запускается в этом режиме один разза цикл, Запуск АЦП 6 осуществляетсяпередним фронтом импульса, поступающего на вход запуска, а в результатепреобразования с выхода переписывается в регистр 7 по заднему фронту этого же импульса.В распределителе 11, на один извходов которого поступает код с выхода переключателя 12, импульсы, поступившие с первого выхода блока 9, проходят в зависимости от кода на один из его выходов, каждый из которых соединен с входом считывания соответствующего.ПЗУ 10. При этом вы э ходные. импульсы задерживаются относительно входных на величину, необхоГдимую для установления кода на выходе счетчика 8 и выбора (8+1).-х ячеекв блоках ПЗУ 1 О.20Затем коды с выхода блока 10 поступают на один вход умножителя 13, а на другой вход поступает, код с выгода регистра 7, Умножитель перемножает оба кода, поступивших на его уэ входы. Запуск умножителя 13 осуществляется импульсами, поступающими со второго выхода блока 9, которыеформируются так же, как и в режиме 1. С выхода умножителя 13 код поступает на один вход сумматора 16, другой вход которого соединен с выходом регистра 14. При этом в режиме 2 в регистре 14 хранится код нуля,так как каждый раз после окончания цикла измерения регистр 14 устанав 3 ливается в состояние. "0". Запуск сумматора 16 осуществляется передним фронтом импульса с третьего выхода :блока 9, а запись результата суммирования в регистр 14 осуществляется задним фронтом этого же импульса, который Формируется так же, как и в режиме 1.По переднему фронту импульса саз четвертого выхода блока 9 через разблокированную группу вентилей 15 выдается код Р или Ре на выход 17 устройства, а по заднему фронту этого импульса происходит установка в состояние "0" регистра Предлагаемое устройство обеспечивает измерение давления сжатия Р, давления расширения РЕх и среднего индикаторного давления Р 1 в различных цилиндрах ДВС с произвольным кривошипно-шатунным механизмом 12Использование устройства обеспечивает сокращение затрат на измерительную аппаратуру для диагностирования ДВС с нецентральным кривошипно-шатунным механизмом. Формула изобретения Устройство для измерения параметров внутрицилиндрового давления двигателей внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, датчик цикла, датчик угловых меток, вычитающий счетчик, два программных переключателя, аналого-цифровой преобразователь,постоянное запоминающее устройство, сумматор, группу вентилей и блок управления, причем датчик цикла соединен с первым входом блока управления, а датчик угловых метокс первым входом вычитающего счетчика, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства эа счет обеспечения измерения среднего инди" каторного давления в цилиндрах различных двигателей внутреннего сгорания, а также давления сжатия и давления расширения, в него введены счетчик, два регистра, распределитель сигналов, умножитель, а блок управления снабжен дополнительными входами и выходами, при этом датчик давления соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, датчик цикла подключен к первому входу счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, третий вход которого соединен с первым программным переключателем, датчик угловых меток подключен к второму аходу блока управления, третий вход которого соединен с выходом вычитающего счетчика, а четвертый - с выходом счетчика и первым входом постоянного запоминающего устройства, остальные входы которого подключены каждый к соответствующему выходу распределителя сигналов, выход постоянного запоминающего устройства соединен с первым входом умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, первый вход распределителя сигналов соединен с выходом второго программного переключателя, а второй - с вторым входом аналого-цифрового13 93 М 61 преобразователя, первым выходом блока управления и первым входом второго регистра, второй вход которого подключен к выходу аналого-.циФрового преобразователя, а выход - к второму 5 входу умножителя, второй выход блока управления соединен с третьим входомумножителя, а его третий выход - с третьим входом, сумматора и первым входом первого регистра, второй вход 1 ф которого подключен к первому входу группы вентилей и четвертому выходу блока управления, третий вход первого регистра соединен с выходом сум 14матора и вторым входом группы вентилей, выход которой подключен к выходу устройства, пятый и шестой выхо"ды блока управления соединены с вторым и третьим входами счетчика соответственно, а его пятый и шестойвходы - с двумя входами устройстваИсточники инФормации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРМф 502263,кл. С 01 1. 23/08, 19 Н.2.Авторское свидетельство СССР позаявке У 2916156/18-10,кл. С О 1гУС 8, 1980 (прототип).Тираж 887И Государделам иэобМоСква, 3 Подписноевенного комитета ССетений и открытий5, Раувская наб., д