Система для определения дискретных значений фазовых диаграмм периодических процессов

(72) Авторы изобретения

Ю. К. Бобков и С. М. Франкштейн

Государственный всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский технологический институт ремонта н эксплуатацнн машинногракторного парка (7l ) Заявитель (54) СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ

ФАЗОВЫХ ДИАГРАММ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРЭБЕССОВ

Известны системы для определения дискретных значений фазовых диаграмм периодических процессов, например, в двнгателях внутреннего сгорания, содер- жащие соединенные между собой датчн5 кн отсчетного момента, переключатели, .блоки временной дискриминации с вентнлямн н делителями напряжений, цифровые счетчики с входными клайанамн, формнрователн, стробоскоп н триггер с подключенным к нему индикатором.

Предлагаемая система отличается тем, что в ней к входам триггера подключены система поджига стробоскопа н последовательно соединены формирователи и блокн временной днскрнмннацнн, вентили которых через мультнвибраторы, формирователи н переключатели прнсое» дннены к блокирующим датчикам, подключенным через другие переключатели к индикатору, системе поджига стробосюпа н управляемым входам клапанов цифровых счетчиков. К тем же входам упомянутого триггера дополннтельно прнсоединены генератор. импульсов н через усилители, делители амплитуды, формирователи и вентили блоюв временной днскрнмннацни датчики отсчетного момента, причем между делителями и клапанами цифровых счетчнков включены время-импульсные преобразователи. Эго позволяет расширить функциональные возможностн и повысить точность и надежность сис-. темы. Ha фнг. 1 показана функциональная схема системы; на фнг. 2 н 3 - временные диаграммы работы системы при измерении фазовых параметров текущего колебательного сигнала.

Система содержнт датчики 1 и 2 ьтсчетного момента, которые служат для преобразованна пульснруюшнх колебаний потоков газов во впускном н выпускном коллекторах нлн картере двигателя в электрнчесюе напряжение текущего юлебательного сигнала, н блокирующие датчнкн 3-6, фнкснруюшне моменты в интервалах колебаний (пульсацнй) теку296464 гателя) и фазового сдвига относительно опорного момента.

2. Измерение параметров импульсов . двух одновременно текущих колебательных процессов и фазового сдвига между ними и опорным моментом.

3. Измерение параметров блокирующих процессов и фазовых сдвигов между ними и опорным моментом.

10 4. Измерение ускорения протекающего процесса.

При работе системы в первом режиме импульсы текущего колебательного сигнала U1 (см. фиг.З), вырабатываемые

15 датчиком 1, при положении переключателя 7 поступают в блок 9 временной дискриминации. и Одновременно импульсы 0, U

<, Ug (см. фиг. 2), выраоатываемые

20 блокирующими датчиками 3-6, при положении R переключателей 21-24 поступают на формирователь 27, который вырабатывает стартовые импульсы от каждого датчика и запускает ждуший мультивибратор 43. Иупьтивибратор 43 вырабатывает импульс блокировки 0 (см. фиг. 2) от каждого поступающего импульса, длительность которого Ф равна интервалу пульсаций проверяемого цилинд30 ра. Этот импульс подается íà вентиль31 и блокирует прохождение импульсов Ц и О,р „(см. фиг.2) по каналу измерения блока 9 временной дискриминации в интервалах пульсаций исследуемого сигнала, которые выбираются переключателями 21-24 датчиков 3«6 блокировки.

При измерении. параметров текущего сигнала (пульсирующего потова) и чребуемом интервале один из пврвкпюча телей блокирующих датчиков, например 23, 40 устанавливают-в положение д . В атом случае s интервале1, - импульсы измери t тельной схемы Оф„пройдут через вентиль 31 и с формирователя 11 пос45 тупят на вход триггера 13. щего сигнала, импульсы которых прщназначены для временной блокировки колебаний (пульсаций) импульса текущего колебательного сигнала. В качестве блокирующих датчиков могут использоваться датчики, регистрирующие процессы, протекающие синхронно с колебаниями текущего сигнала (например, впрыск топлива форсункой). которые так же требуют измерения, или контактные датчики с управляемым моментом замыкания.

Датчики l и 2 текущего колебательного сигнала через переключатели 7 и 8 подключены к входем блоков 9 и 10 временной дискриминации.

Выходы блоков 9 и 10 через формирователи ll и 12 соединены с входам триггера 13, который служит для измер ния фазовых сдвигов между импульсами текущего колебательного сигнала путем преобразования их в прямоугольные импульсы напряжения. Выходй триггера 13 через переключатели 14 и 15 подключе ны к индикатору 16 и управляющим кла панам 17 и 18 цифровых счетчиков 19 и 20.

Датчики 3-6 через переключатели

21-26 подключены к формирователям .27 и 28 блоков 9 и 10, через переключатели 29 и 30 к вентилям 31 и 32 тех же блоков и через переключатели 1 и 15 к стрепочному индикатору 16 и клапанам 17 и 3.8 цифровых счетчиков

19 и 20, а также через переключатель

33 к системе поджига стробоскопа 34.

Стробоскоп 34 служит дпя наблюдения моменте замыкания управляемого контактного датчика блокировки относительно опорной метки, а также для опре деления фазового сдвига импульса текущего колебательного сигнале.

Делители 35 и 36 напряжений блоков

9 и 10 через переключатели 37 и 38 подключены к время-импульсным преобразователям 39 и 40 и через переклю. чатели 14 и 15 к стрвлочному индика,тору 16 и клапанам 17 и 18 счетчиков . 19 и 20. Генератор 41 импульсов подключен через переключатель 42 к входам

50 триггера 13.

Исходя из требуемых задач измерения, системе обеспечивеет измерение в следующих режимах:

1. Измерение параметров текущего колебательного сигнала (например, пульсацией потока газов во всасывающем и выхлопном коллекторах или картере двиНа другой вход триггера 13 от датчика 2 отсчетного момента при положении переключателя 8 по каналу блока

9 поступит опорный импульс Оф . Триг« оп гер 13 вырабатывает прямоугольный импульс, пропорциональный фазовому сдвигу L между импульсами Оф „и Оф

Импульс Отр при положении переключателей 14 и 15 поступает на клепаны

17 и 18 и индикатор 16. Счетчики 19 и 20 и индикатор 16 измеряют фазовый сдвиг fq импульса текущего сигнала Отр„относительно опорного сигнала Цф, Прй положении 7 переключателя 33 импульс lJ+ поступает в систему поджи1 га стробоскопа 34. С помощью стробо- Б скопа можно наблюдать на вращающемся шкиве двигателя фазовый сдвиг текущего сигнала относительно неподвижной метки на корпусе двигателя.

При положении о перекпючетепя 8 по каналу блока 10 временной дискриминации на вход триггера 13 будут поступать импульсы от блокирующего датчика 3 и таким образом будет измеряться фазовый сдвиг импульса текущего сигнала относительно импульса Ug сформированного от уровня блокирующего датчика (например, впрыска топлива . в цилиндр двигателя).

В случае, если в качестве блокирую, щего датчика используются управпямые контактные датчики, бпокируюший импульс при положении 6 переключателя

29 поступает на вентиль 31. Одновре25 менно блокирующий импульс с контактного датчика при положении 4 переключателей 14 и 15 поступает на стрепочный индикатор 16 и управпяюшие клапа ны 17 и 18 цифровой индикации, При этом измеряется длительность сигналов, вырабатываемых контактными датчиками.

При положении g перекпючатепя 33 импульс с контактного датчика поступает в систему поджига стробоскопа 34. ОсЗ5 вещая стробоскопом метку на шкиве двигателя, настраивают соответствующий контактный датчик на требуемый отсчетиый момент, относительно которого измеряют фазовый сдвиг импульса текуше- 40 го сигнала.

Таким образом, .при трех включенных датчиках 3-6 можно измерять фазовый сдвиг относительно импульса впрыска ипи отсчетного момента и величину им- 45 пульса пульсирующего потока исследуемого интервала (ципиндра двигателя).

При измерении параметров двух текущих значений колебательного сигнала Ц1 и Ц;, (см.фиг.3) и фазового сдвига между йими текущие сигналы с датчиков

1 и 2 при попожении Q переключателей

7 и 8 поступают в блоки 9 и 10 временной дискриминации, а блокирующие ,сигналы О, - — 0 при положении O пе«

1„ рекпючатепей 21-24 к формировачепям 27 и 28 импульсов.

В случае применения контактных датчиков 3-6 бпокирукшие сигналы подают296464 ся непосредственно к вентилям 31 и 32 блоков 9 и 10.

При трех включенных блокирующих датчиках 3-6 можно измерять величину и фазовый сдвиг между импульсами теку.щих сигналов. Аналогично описанному выше цри попожении 3 и 2 переключателя 33 импупьсы текущих сигналов .поступают в систему поджига стробоскопа, и таким образом можно измерять фазовый сдвиг текущих сигналов относитепьно опорного момента.

При измерении параметров импульсов блокирующих процессов (например, впрыск топлива в дизеле) и фазовых сдвигов между ними переключатели 7 и 8 устанавпиваючся в положение 6, а один из проверяемых датчиков 3-6 при положении 0 перекпючатепей 21-24 подключают к переключателю 7, а другой при положении тех же переключателей к перекпючатепю 8.

При этом импульсы от одного датчика поступают в блок 9 временной дискриминации, а от другого - в блок 10.

Аналогично описанному выше осуществляют измерение величины и фазового сдвига между импульсами.

Измерение величины ускорения процесса основано на том, что при увепичении скоростного режима величина амплитуды импульсов текущего сигнала (например, пульсаций во всасывающем и выхлопном коллекторах ипи давлении впрыска) возрастает, а при уменьшении скоростного режима- уменьшается.

При измерении ускорения вначале измеряют величины амплитуды импульсов

U и 0-в блоках 9 и 10 в крайних

П точках измеряемого диапазона скорости (например, 500 об/мин и 2000 об/мин).

Затем устанавливают соответствующим делителем величину амплитуды импульса U в блоке 9, пропорциональной максимальному значению амппитуды при

И 500 об/мин, а в бпоке 10 Ор величину, соответствующую максимальному значению амплитуды при и =

OOOO об/мин.

Затем обороты двигателя устанавливают ниже 500 об/мин. При этом прибор перестанет показывать, так как импульсы не будут-проходить, пока величина их амплитуды не возрастет до значений, установленных делителями 35 и 36.

Установив перекпючатепь 14 в положение В, резко увеличивают скорость процесса. В момент, когда скорость бу

296464

7 дет соответствовать 500 об/мин, амплитуда импульсов UI в блоке 9 достигнет уровня ограничения, и на триггер

13 поступит первый импульс, который откроет клапан 17, и от генератора 41 импульсов в счетчик 19 начнут поступать тактовые импульсы. При достижении скорости 2000 об/мин амплитуда импульса в блоке -10 достигнет установленного уровня ограничения, и на второй вход триггера 13 поступит первый импульс, который его переключит и тем самым закроет клапан 17, а счетчик 19 зафиксирует время ускорения процесса.

Для того, чтобы перед началом измерения триггер 13 находился в положении, при котором клапан 17 закрыт, импульсы от генератора 41 при положении 6 переключателя 42 на.короткое время подают на вход триггера 13, тем самым подготовив его дпя первого вклю

I чения. Дальнейший останов поступления тактовых импульсов достигается тем, что импульс, пришедший через блок 10 на вход триггера 13 одновременно при по".eæeHèH Д переключателей 44 и 45 поступит на триггер 46 останова, который опрокинется и закроет клапан 47. Тем самым прекратится поступление тактовых импульсов от генератора 41 к счетчикам

19 и 20.

Дпя того, чтоб,1. перд--началом измерения сбросить показапм счетчиков 19 и 20 и триггер 13 установить в положение, при котором клапан 17 закрыт, а триггер 46 останова - в положение, при котором клапан 47 открыт, тактовые импульсы от генератора 41 при положении о переключателя 42 на короткое время подают на вход триггера 13, тем самым подготовив его для первого включения, а при положении о переключателя

44 и положении О переключателя 45 их подают на вход триггера 46 и на сбросовый вход счетчиков 19 и 20.

Перед измерением времени замедления текущего сигнала (например, время. .торможения двигателя ипи машины) с помощью блока 10 задают величину времени блокировки текущего сигнала на заданной максимальной скорости процесса (например, П «ж 2000 об/мин), при которой импульсы текущего сигнала за- блокированы и не поступают на трйггер 13. Делителем 48 задают величину временной блокировки на заданной минимальной скорости процесса (например, h 500 об/мин), при которой

8 все импульсы текущего сигнала через блок 9 заблокированы и не поступают на вход триггера 13.

После этого увеличивают скорость

5 процесса выше максимально устаиов« ленного значения (.0 = 2000 об/мин) и, переключив на короткое -время первк-ючатепь 45 в положение О, подают тактовые импульсы от генератора 41 на входы триггеров 13 и 46, а также на сбросовый вход счетчиков 19 и 20, тем самым подготовив триггер 13 к первому включению., Затем переключа15 тель 45 устанавливают в положение Ю

Э а переключатель 14 в положение д и включают торможение процесса. Как только скорость процесса станет меньше установленного предела (g =. 2000 об/мин), длительность периода увеличится, и им

20 пульсы текущего сигнала начнут поступать через блок 10 на вход триггера 13.

Триггер переключится и откроет клапан 18, через который начнут поступать

25 тактовые импульсы от генератора 41 в счетчик 20.

При достижении скорости, меньшей нюкнего установленного предела (И = 500 об/мин), длительность блокировки станет меньше длительности импульса, и на триггеры 13 и 46 посту пит первый импульс через блок 9. Триггер 13 переключится и закроет клапан 18, а счетчик 20 зафиксирует время замедле35 ния текущего сигнала. Триггер 46 пеРеключится и закроет клапан 47, тем

- самым прекратив дальнейшее поступление тактовых импульсов к счетчикам 19 и 20.

Измерение ускорения или замедлении возможно также с использованием одного датчика, подключенного одновременно к двум входам измерительндго триггера.

Положение задаваемой велич аы порога блокировки импульсов, поступавших

45 на тот или другой вход, определяется с помощью стробоскопа 34, который подключается к входам триггера 13 при положениях 43 и Ъ переключателя 33Kaz только стробоскоп перестанет вспыхивать, импульсы íà вход триггера не пос туп ают.

Стробоскоп может также использоваться как строботахометр при измерении числа оборотов, например, ротора центрифуги двигатепя или других валов машин. Для этого генератор 41 тактовых импульсов подключается при положении ц ипи 4 переключателя 42 и положении 6 или Z переключателя ЗЗ к

2964

9 системе поджига стробоскопа 34.ЭЬраваяя частотой генератора импульсов, добиваются положения, при котором исследуемый вал кажется неподвижным.

Частота импульсов генератора определяет скорость врашения исследуемого вала.

Формула изобретения >0

Ф

Система для определения дискретных значений фазовых диаграмм цериодических процессов, например, в двигателях внутреннего сгорания, содержащая сое- 15 диненные между собой датчики отсчетного момента, переключатели, блоки временной дискриминации с вентилями и делителями напряжений, цифровые счетчики с входными клапанами, формирователи, стробоскоп и триггер с подключенным к нему индикатором, о т л и ч а в щ а я«

64

10 с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и повышения точности и надежности, в ней к входам триггера подключены система поджига стробоскопа и последовательно соединены формирователи и блоки временной дискриминации, вентили котс.рых через мультивибрвторы, формирователи и переключатели присоединены к блокирук шим датчикам, подключенным через другие переключатели к индикатору, системе поджига стробоскопа н управляемым входам клапанов цифровых счетчиков; к тем же входам упомянутого триггера дополнительно. присоединены генератор импульсов N. через усилители, делители амплитуды, формирователи и вентили блоков временной дискриминации датчики отсчетного момента, причем между делителями и клапанами цифровых счетчиков включены; время импульсные преобразователи. г .

Составитель А. Маслов

Редактор Е. ьМес(юиода Тетерей М. Петко Корректор E. Лукач

Заказ 4814/GG Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

1ХЗО35, Москва» Ж 36, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4