СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВРАЩАЮЩИХСЯ МЕХАНИЗМОВ И ВСЕХ ТИПОВ ДВИГАТЕЛЕЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ И ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G01L3/00 G01L3/08 G01L23/06 G01M15/04 

Изобретение относится к области диагностики вращающихся механизмов и двигателей различных типов, в том числе и двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано, в частности, для определения остаточного ресурса двигателей или оценки технического состояния в эксплуатационных условиях, а также в процессе изготовления или ремонта, а именно к методу для определения основных параметров двигателя.

Известен способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания [патент РФ №2325626. Способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания, заявлен 09.01.2007, автор Гребенщиков А.С. и др.].

Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания путем определения ускорения или замедления движущихся инерционных масс с помощью датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя с последующими преобразованиями сигнала на дисплей, для чего определяют временной интервал каждого фиксируемого оборота, формируют последовательный ряд временных интервалов отслеженных полных оборотов, по меньшей мере, одинарных, и по нему вычисляют угловую скорость и угловое ускорение вала, при этом перед определением временного интервала каждого полного оборота восстанавливают форму исходного сигнала, по меньшей мере, частично, например, в зоне наибольшей информативности, и временной интервал полного оборота определяют по повторяемости восстановленного сигнала в этой зоне, отличающийся тем, что в качестве датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя используют оптоэлектрический датчик, обеспечивающий оцифрованный устойчивый прямоугольный сигнал, непосредственно улавливаемый микроконтроллером.

Недостатки его состоят в следующем:

Использование индукционных датчиков затруднено и не рентабельно в связи с тем, что при их использовании необходимо наводить электродвижущую силу (ЭДС) в обмотке приемника индукционной пары. Для получения достаточного сигнала с датчика необходимо создать устойчивое магнитное поле на передатчике индукционной пары, что влечет за собой увеличение силы тока в обмотке, а значит, и потребляемой мощности прибора в целом.

Кроме того, на индукционные датчики могут оказывать влияние посторонние электромагнитные наводки, создаваемые от электрооборудования автомобиля, что заставляет использовать различные помехоподавляющие фильтры, что также влечет за собой увеличение потребляемой мощности и усложнение конструкции. Использование таких датчиков также затрудняется в связи с тем, что на выходе индукционного приемника образуется синусоидальный сигнал, который невозможно использовать с вычислительными машинами, предварительно не оцифровав с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Включение АЦП в принципиальную схему прибора влечет за собой снижение надежности, ее усложнение и увеличение себестоимости прибора в целом.

Цель предлагаемого технического решения состоит в расширении области применения способа, в том числе в обеспечении возможности применения для всех типов двигателей.

Следующей целью является упрощение схемы определения мощностных характеристик путем сокращения числа этапов и устройств, за счет чего происходит сокращение суммарной погрешности.

Кроме того, целью изобретения является использование в качестве датчика устройства более упрощенной конструкции.

Сущность изобретения состоит в следующем:

Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания путем определения ускорения или замедления движущихся инерционных масс с помощью датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя с последующими преобразованиями сигнала на дисплей, для чего определяют временной интервал каждого фиксируемого оборота, формируют последовательный ряд временных интервалов отслеженных полных оборотов, по меньшей мере, одинарных, и по нему вычисляют угловую скорость и угловое ускорение вала, при этом перед определением временного интервала каждого полного оборота восстанавливают форму исходного сигнала, по меньшей мере, частично, например, в зоне наибольшей информативности, временной интервал полного оборота определяют по повторяемости восстановленного сигнала в этой зоне, отличающийся тем, что в качестве датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя используют оптоэлектрический датчик, обеспечивающий оцифрованный устойчивый прямоугольный сигнал, непосредственно улавливаемый микроконтроллером.

Предлагаемый способ отличается тем, что при использовании оптоэлектрических датчиков можно получать устойчивый прямоугольный сигнал, не зависимый от ЭДС наводимых электрооборудованием автомобиля, который можно использовать с вычислительными машинами, не проводя никаких действий над сигналом, получаемым с приемника оптоэлектрического датчика. Кроме того, для питания оптоэлектрического передатчика не нужно использовать большое напряжение и силу тока, что влечет за собой уменьшение потребляемой мощности прибора в целом, позволяет упростить принципиальную схему.

Это позволит:

- повысить надежность работы прибора;

- повысить технические возможности прибора;

- работать в автономном режиме (без использования ПК);

- снизить погрешность измерения;

- повысить объективность и точность сравнительных замеров;

- уменьшить потребляемую мощность;

- снизить себестоимость.

Для пояснения сущности изобретения приводится конкретные примеры осуществления предлагаемого способа определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания.

Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания, основан на бестормозном методе, который заключается в следующем: определение мощностных показателей двигателей по параметрам переходных процессов, в частности по изменению частоты вращения вала при разгоне и выбеге за единицу времени.

На чертеже на вращающийся вал 2 установлен флажок 3 при помощи жесткого крепления к валу 2. По траектории флажка 3 установлена жестко оптоэлектрическая пара, которая представляет собой ИК-передатчик и ИК-приемник. При вращении вала 2 происходит и вращение флажка 3, который прерывает сигнал между ИК-передатчиком и ИК-приемником, в оптоэлектрической паре происходит импульс, оцифрованный устойчивый прямоугольный сигнал. Оцифрованный сигнал с датчиков поступает в микроконтроллер 4. Микроконтроллер 4 высчитывает время прохождения флажка через оптодатчики 1, исходя из чего вычисляют обороты по изменению частоты вращения вала при разгоне и выбеге. После обработки микроконтроллером 4 данные принимаются и обрабатываются в ЭВМ 5.

Связь между микроконтроллером с ЭВМ 5 используется через СОМ-порт, через интерфейс RS-232. С помощью специализированной программы, которая имеет условное название «FireDEP V 1.1» (Fireware for determination engine power - Программно-аппаратное обеспечение для определения основных параметров двигателей внутреннего сгорания), происходит дальнейшая обработка информации с дополнительными данными вращающегося механизма, а именно момента инерции конкретного механизма, основных параметров и т.д.

Программа по заранее заданному алгоритму проводит измерения, во время которых выводит результаты в виде числовой, табличной и графической информации.

Изобретение относится к области диагностики вращающихся механизмов и двигателей различных типов, в том числе и двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано, в частности, для определения остаточного ресурса двигателей или оценки технического состояния в эксплуатационных условиях, а также в процессе изготовления или ремонта, а именно к методу для определения основных параметров двигателя. Техническим результатом является расширение области применения за сет обеспечения возможности применения для всех типов двигателей, упрощение схемы определения мощностных характеристик путем сокращения числа этапов. Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания заключается в определении ускорения или замедления движущихся инерционных масс с помощью датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя с последующими преобразованиями сигнала на дисплей. Для этого определяют временной интервал каждого фиксируемого оборота, формируют последовательный ряд временных интервалов отслеженных полных оборотов, по меньшей мере, одинарных, и по нему вычисляют угловую скорость и угловое ускорение вала. Перед определением временного интервала каждого полного оборота восстанавливают форму исходного сигнала, по меньшей мере, частично, например, в зоне наибольшей информативности, и временной интервал полного оборота определяют по повторяемости восстановленного сигнала в этой зоне. В качестве датчика положения вала используют оптоэлектрический датчик, обеспечивающий оцифрованный устойчивый прямоугольный сигнал, непосредственно улавливаемый микроконтроллером. 1 ил.

Способ определения мощностных характеристик вращающихся механизмов и всех типов двигателей, в том числе и двигателя внутреннего сгорания, путем определения ускорения или замедления движущихся инерционных масс с помощью датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя с последующими преобразованиями сигнала на дисплей, для чего определяют временной интервал каждого фиксируемого оборота, формируют последовательный ряд временных интервалов отслеженных полных оборотов, по меньшей мере, одинарных, и по нему вычисляют угловую скорость и угловое ускорение вала, при этом перед определением временного интервала каждого полного оборота восстанавливают форму исходного сигнала, по меньшей мере, частично, например, в зоне наибольшей информативности, временной интервал полного оборота определяют по повторяемости восстановленного сигнала в этой зоне, отличающийся тем, что в качестве датчика положения вала диагностируемого механизма или двигателя используют оптоэлектрический датчик (1), через который проходит флажок (3), зафиксированный на вал (2) с помощью жесткого крепления, чем обеспечивают оцифрованный устойчивый прямоугольный сигнал, непосредственно устанавливаемый микроконтроллером (4).