Устройство для измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах поршневых машин

 

!

1Ы 1 р*-:я бей:.:::и.,;. 1

ОП ИГРАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

277334

Со!оа Соле!скит

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства №вЂ”

Заявлено 03.1.1969 (№ 1296133/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 22.V11.1970. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 18.XI.1970.

Кл. 42k, 18/01

Аомитет AO делам лаобретений и открытий при Сосете Министров

СССР

МПК 6 01! 18/01

УДК 531.781.91:621.43 (088.8) Авторы изобретения

Е. Л. Рамии и А. А. Корабельников

Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментальноконструкторский институт коммунального машиностроения

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ИНДИКАТОРНОГО

ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРАХ ПОРШНЕВЫХ МАШИН

Изобретение может быть использовано при испытании и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, паровых ila»IIIII, козтпрессоров и т. и.

Известны приборы для измерения среднего индикаторного давления с различными электронными блоками, работающие на различных принципах. Однако они имеют сложную схему, малую точность, неудобны в эксплуатац5ш.

Цель изобретения — создаьп5е простого в эксплуатации устройства с повышенной точностью измерений. Это достигается тем, что электронный блок устройства выполнен в виде двух дискретных делителей, управляемых электронным коммутатором, подсоединенныч к выходу датчика угловых меток, суммирующего усилителя и усредняющего фильтра. При этом входы делителей соединены с выходом датчика давления, а выходы, один непосредственно, а другой — через масштабный потенциометр, — с суммирующим усилителем, выход которого через усредпя5отций фильтр подклто тец к указателю.

IIa фиг. изображена принципиальная схема устройства; ва фиг. 2 — график изменения коэффициентов деления дискретных дс7ител! й.

Устройство содержит датчик давления 1, прс,образующий величину давления в цилиндре в электрический сигнал, которьш усиливается усилителем 2, датчик 8 угловых меток, преобразующий величину угла поворота коленчатого вала в электрические импульсы, к которому подсоединен индикатор 4, верхней мертвой точки, электронньш блок 5, вычисля5 ющий среднее индикаторное давление, и указатель 6. 3.7ектроllный блок !р выполнен в виде двух дискретных делителей 7 и 8 управляемых электронным коммутатором 9, которьш подкл5очен к выходу датчика 8, уг70Bblx мсI0 ток, суммирующего усилителя 10 и усре7íтткзщсго фильтря 11.

Вход!! делителей 7 и Ь соединены с выходоч усилителя 2, я выходы, — один пепосредст15 венпо, я другой — — через масштабный потевциометр 12. — с суммирующич усилителез! 10, выход которого через усредпяющий фильтр 11 подключен к указателю 6. Делители 7,и 8, обозначенные также 5РД! и УД,, состоят из

20 последовательно включенных резисторов (Rll, RIq.. R, и Яа5, Rq R л ). К точкам соедипе1— ппя резисторов каждого делителя 7 и 8 поди Iloчень! Вxо.. !5!Ыe клю! ë11 ос скop5тяк7 ных

25 Ix.710, вы хо jпые клеммы которых сосди с!! вместе.

30 I oHT31(Tbl I!OP eli77lo léloIUIIx лючей Кс! II (py.

277334 у

Р,= rn) 2тР (sinrp+ — sin 2rp)drp, (1)

>7

2m где т — коэффициент тактности: для двухтактного двигателя m = 1/2; для четырехтарктного двигателя m = 1/4;

Д

i. = — - — где Я вЂ” радиус (кривопп(па;

L — длина шатуна.

Синусоидальные функции в формуле (1) могут быть с любой необходк«мой точностью аппроксимированы ступенчатой функцией так, как это показано,на фиг. 2 в соответствии со следующим соотношением для интервала (0)т), где т — период функции

sin(0t= lim Sink " +Sin(k+1) " и и для k >t>(k+1)

7I и гдеk= О;1;2...,.,n, (2) Таким образом, среднее индпваторное давление Р, может быть измероно прп помощи устройства, реализующего следующий алгоритм:

Р,=т ) Р(р) (— sins+ —, ° 1«2и11 срл= — т

О

«>Т i«T () sink n + sin(k+lj и Х ()

2 2

О

2 Т 2«Т

sin n + sin(k+1) и

Фу. так как 7>=-n)t:

Т

2m

P, = — — ) P(t) (sink — +sin(k+1) ——

«Подвижный» контакт пер включающего ключа К0) соединен с одни)м из входов суммирующего усилителя 10, другой вход которого через масштабный потенциометр 12 соединяется с по1движным контактом ключа Ко, Выходные шины коммутатора 9, управляющего работой ключей делителей 7 и 8, соединены с соответствующими управляющими клеммами ключей. Принцип работы устройства основан на известной зависимости между средним индиватором давления Р, и текущирм значением давления в цилиндре Р, учи. тывающей соотношение между углом поворота коленчатого вала с() и перемещением поршня S.

Вычисление Р,. сводится к определению амплиту1д первой и второй гармоники разложения в ряд Фурье функции P = f(S) для двухтактных машин и соответственно .второй и четвертой гармоники для четырехтактных машин. с sink — + sin (1i;+1) ) dt длл Й т t т

> (k+1) „где к= 0; 1; 2...п, 5 T

2т

P, = — ™ — (P(t)(sink +в1п(л-)-1) ) dt—

2т —.JP (t) (л(п k +sin(k-;1) 2 ) dt (3)

15 Вычисление интегралов (3) в данном устройстве (производится раздельно при помощи двухдискретных делителей 7 и 8, собранных ,на бвсконтактных ключах, на вход, которых по дается через усилитель 2 сигнал с датчика да(вления 1.

Сопротивления резисторов, из которых соста1влены делители 7 и 8, выбраны таким образом, чтобы при поочередном замыкании ключей коэффициент деления соответствовал значениям:

Т Т и — sin k Ä +sin(k+1) и 1(=0;1;2;... 8 для

1 Г 2«>Т 2р«Т делителя 7 II 2 (sin k „+sin(k+1) „

k-0; 1;2;...—.

Индикатор б, подключенный к выходу vcрсдняющего фильтра 11, показывает в соот60 ветствующем масштабе величину Р,. Для ис хронизации работы коммутатора 9 с движением поршня в испытуемом цилиндре перед производством измерения поршень устанавливается в поло2кение верхней мертвой точки

65 (ВМТ) и статОр навешиваемого па колепча для делителя 8 (здесь и — число меток на ,35 датчике угловых меток). Необходимый порядок замыкания ключей, каждый из которых

Т замыкается на время —, обеспечивается и электронным, коммутатором 9. Управление

40 электронным коммутатором 9 осуществляется импульсными сигналами от датчика 8 угловых меток.

Для получения отрицательных коэффициентов )передачи делителей 7 и 8 используются

45 инверторы 18 и 14, подключаемые в необходимые,моменты времени ключами Ко(и К()2. В соответствии с выражением (3) выходные спг налы дискретных делителей 7 и 8 суммируются в усилителе 10 и далее усредняются фильтром 11, причем предварительно сигнал с вы), хода делителя 8 умножается —, (поскольку

2 л(1) при помощи масштабного потенциометра 12, движок которого )выведен на панель

55 прибора и угол поворота которого отградуирован в значениях Х = — .

Е

277334 тый вал датчика угловых меток 8 разворачивается до появления сигнала на .индикаторе

4 ВМТ.

Нажатием кнопки К; электронный |коммутатор устанавливается в исходное положение.

Порядок замыкания ключей делителя 7 (УД1) устанавливается следующим: при нулевой гг метке замыкается ключ К», прп первой метке замыкается ключ Kt2, а и ключ К» размыкается и т. д.; от (— — 1 мети ки ключ К 4 замыкается it остается замкнуи и тым при появлении метки — при (— + 1)

4 > 4 и метке замыкается ключ Кг (- 4 1) и размы. и и кается ключ К1 4 и т. д.; при метке (—, — 1) замыкается клгоч К! и размыкается ключ Кг2.

Ключ К» остается замкнутым при появлении

ll метки (— + 1) и т. д. Ключ КО1 переключает2 и ся от меток Π—.— .

Нулевая метка устанавливает, ключ Ко1 в верхнее положение, а метка — — в -нижнее положение.

Порядок замыкания клгочей делителя 8 (1 Л2) ° от нулевой метки замыкается ключ К21, от первой метки замыкается ключ К22, а ключ К21 размыкается и т. д.; и и от (, — 1) клетки клгоч К захгыкается и остается замкнутым при появлении метки и и —; прп (, + 1) метке замыкания ключ н

tl 2(и г) н раззгыкаепся кл1оч К2 и T. д. и т. п.

5 Ключ КО2 переключается при появлении меи и Зи и ток Π— —.; — причем метки 0 и

4 2 4 2 переключают era в яижнее положение, а и Зп метки — и — — в вер чгее.

4 4

Таким образом, используемые в схеме делители 7 и 8 позволяют осуществлять операции умножения сигнала давления на переменные коэффициенты, значения которых устанавливаются на основе аппроксимации синусоидальной функции ступенчатой функцией (см. фиг. 2) .

Предмет изобретения

Устройство для измерения среднего индикаторного давления в цилиндрах порншевых машин, содержащее датчик давления, датчик угловых меток с индикатором верхней мертвой точки, электронный вычислительный блок и

2 указатель, от.гичающеесч тем, что, с целью упрощения и увеличения точности измерений, электронный блок выполнен в виде двух дискретных делителей, управляемых электронным коммутатором, подсоединенным к выходу датчика угловых меток, суммирующего усилителя и усредняющего фильтра, при этом входы делителей соединены с выходом датчика давления, а выходы, — один, непосредственно, а другой — через масштабный потенциометр,— с суммирующим усилителем, выход которого через усредняющий фильтр подключен к указателюю.

Редактор А. Бер

Составитель О, В. Полев

Текред А. А. Камышиикова

Корректор Л. Л. Царькова

Заказ 3799 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография