УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров при испытаниях двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известно устройство аналогичного назначения, содержащее датчик давления, подключенный через усилитель к перемножающему и интегрирующему устройству 4 с индикатором выхода, и формирователь функции угла поворота коленчатого вала, выполненный в виде диска с прорезями в форме двух полуволн, жестко укрепленного на входном валу, источника света, конденсоров и фотоэлементов, в него введен сумматор, а формирователь снабжен дополнительным диском с прорезями, связанным с входным валом через введенный в устройство редуктор, и дополнительными конденсаторами и фотоэлементами, подключенными через регулируемое сопротивление ко входу сумматора, второй вход которого соединен с основными фотоэлементами, а выход - со вторым входом перемножающего устройства, при этом источник света размещен между дисками (Патент SU 936688 G 01 L 23/08 опубликован 07.03.80).
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, оно не позволяет оценивать теплотехнические параметры двигателя.
Известно устройство наиболее близкое к предполагаемому техническому устройству, содержащее датчик давления, усилитель, к выходу которого подключен делитель напряжения, и функциональный преобразователь, соединенный через интегратор со средней точкой делителя напряжения, и индикатор, в него введены связанная с топливной системой двигателя вертикальная измерительная трубка с датчиком
гидростатического давления, расположенный на валу двигателя тахометр и блоки временного дифференцирования, деления и перемножения, причем блок дифференцирования подключен к датчику гидростатического давления, входы блока перемножения соединены с интегратором и тахометром, его выход - с одним из входов блока деления, другой вход которого соединен с блоком дифференцирования, а выход - с индикатором (Патент SU 1362979 G 01 L 23/08. 30.12.87. Бюл.№48).
Недостатком данного устройства является то, что оно регистрирует только один индикаторный параметр и не позволяет оценивать теплотехнические параметры двигателя внутреннего сгорания.
Введение в устройство датчика давления подачи топлива, соединенного с блоком вычисления цикловой подачи топлива, получаем величину цикловой подачи топлива, чего нет в прототипе. Так же введен второй блок перемножения, в котором происходит перемножение производной гидростатического давления по времени  с величиной отношения площади поперечного сечения трубки к ускорению свободного давления и второй выход этого блока выдают величину текущего расхода топлива. В отличие от прототипа предлагаемое устройство имеет второй выход с интегратора, который формирует Величину индикаторного давления и второй выход с первого блока перемножения, в котором происходит перемножение величины  на частоту вращения коленчатого вала и. Которые вместе выдают величину индикаторной мощности. Фиксирование новых значений индикаторных давлений позволяет расширять функциональные возможности устройства.
Техническим результатом является -расширение функциональных возможностей устройства, за счет получения информации об индикаторных показателях работы двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат достигается тем, что в устройство дополнительно установлен датчик угла поворота, на трубопроводе высокого давления установлен датчик давления подачи топлива, а введены блок вычисления цикловой подачи топлива, второй блок перемножения, который соединен с выходом блока временного дифференцирования, причем датчик угла поворота соединен с входами интегратора, второго блока перемножения и блоком вычисления цикловой подачи топлива, датчик подачи топлива соединен со вторым входом блока вычисления цикловой подачи топлива, а выход с блока цикловой подачи топлива, тахометра, второй выход интегратора, второй выход первого блока умножения соединены с устройством регистрации и индикации.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство состоит из датчика давления подачи топлива 1, расположенного на трубопроводе высокого давления, датчика давления 3 расположенного на цилиндре 2 двигателя, усилителя 5 и блока питания 4 соединенных с датчиком давления 3. На валу двигателя установлен датчик угла поворота 6. Интегратор 7, соединенный с усилителем 5 и датчиком угла поворота 6. Датчик 9 гидростатического давления, расположенный на дне вертикальной измерительной трубки 8, подключен к блоку 10 временного дифференцирования, выход которого связан с одним из входов блока перемножения 11, к другому входу блока 11 подсоединен датчик угла поворота 6. Так же на валу расположен тахометр 12 выход которого соединен с входами блока первого перемножения 13 и устройством регистрации и индикации 16. Блок первого перемножения 13 так же получает сигнал от интегратора 7, а его выходы соединены с блоком давления 14, который так же соединен с блоком второго перемножения 11. Датчик давления подачи топлива 1 и датчик угла поворота 6 соединены с блоком вычисления цикловой подачи топлива 15. На выходе блока 14, втором выходе интегратора 7, выходе первого блока умножения 13,
выходе тахометра 12, выходе блока вычисления цикловой подачи топлива 15. втором выходе второго блока перемножения 11 расположено устройство регистрации и индикации 16.
Теоретическое обоснование работы предлагаемого устройства состоит в следующем. Имея информацию о среднем индикаторном давлении Pi (Па) в цилиндре двигателя и контролируя частоту n (Гц) вращения вала, можно определить индикаторную мощность цилиндра по формуле:
где V - рабочий объем цилиндра;
К - коэффициент тактности (для двухтактных двигателей К=1. для четырехтактных К=2).)
Одновременно измеряют гидростатическое давление Рт топлива в измерительной трубке, находят величину производной по времени  и вычисляют текущее значение расхода топлива:
где F - площадь поперечного сечения трубки;
q - ускорение свободного падения.
Тогда, значение удельного индикаторного расхода топлива составит:
так же имея информацию об изменении давления начала и конца подачи топлива dP можно вычислять цикловую подачу топлива:
где μ - коэффициент расхода топлива
ρ - плотность топлива
F - площадь отверстия распылителя
dP - изменение давления начала и конца подачи топлива.
Устройство работает следующим образом
i
ц
ц
На выходе интегратора 7 формируется сигнал. Пропорциональный величине среднего индикаторного давления (Pi), который поступает на вход блока 13 первого перемножения. Туда же поступает данные о частоте (n) вращения вала от тахометра 12, в результате чего блоком 13 синтезируется величина индикаторной мощности (Ni) цилиндра. По мере работы ДВС уменьшается высота столба топлива в трубке 8, что регистрируется датчиком 9 гидростатического давления. Сигнал обрабатывается блоком 10 временного дифференцирования и блоком 11 второго перемножения, формирующим величину мгновенного расхода топлива (G), которая совместно с величиной индикаторной мощности от блока 13 поступает на вход блока 14 деления. Получаемое значение удельного индикаторного расхода топлива (q) на выходе блока 14 регистрируется устройством регистрации и индикации 16. Сигналы от датчика давления подачи топлива и сигнал от датчика угла поворота поступают в датчик вычисления цикловой подачи топлива, который в свою очередь синтезирует величину цикловой подачи топлива (q). Сигнал цикловой подачи топлива (q), так же сигналы со второго блока интегратора 7 о среднем индикаторном давлении (Pi), со второго блока умножения 11 о расходе топлива (G), со второго выхода блока первого
i
умножения 13 о индикаторной мощности (Ni), от тахометра 12 о частоте вращения (n), а также с выхода блока деления 14 о индикаторном расходе топлива (q) регистрируется устройством регистрации и индикации 16.
Использование предлагаемого устройства позволяет вести оперативный контроль удельного индикаторного расхода топлива, текущего значения расхода топлива, частоты вращения коленчатого вала, индикатора мощности цилиндра, циклового расхода топлива, среднего индикаторного давления и тем самым определять качество рабочего процесса и техническое состояние двигателя внутреннего сгорания.
Непосредственное измерение удельного индикаторного расхода топлива, текущего значения расхода топлива, частоты вращения коленчатого вала, индикаторной мощности цилиндра, циклового расхода топлива, среднего индикаторного давления обеспечивает сокращение длительности и упрощение проведения испытаний ДВС, повышение точности результатов измерений и качества проводимых накладок, регулирования и диагностирования.