Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

Настоящее изобрет относится к диагностированию механизмов машин, в частности механизмов двигате лей внутреннего сгорания. Известно устройство- для диагност рования механизмов двигателя внутре него.сгорания по параметрам виброударных импульсов, .содержашее вибро преобразователь, фильтр, компаратор логический вентиль, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления, причем вибропреобразова тель-последовательно через фильтр связан с компаратором и измерительным блоком, а датчик опорной точки через измерительный, блок соеди.нен со схемой управления Щ . Недостатком устройства являются относительно высокая трудоемкость диагностирования, связан.ная с вспомогательными операциями установки и крепления синхронизирующего вибро преобразователя фазоизбйрательного устройства, выбора уровня срабатывания по виброснгналу синхронизации и программирования фазоизбирательно го устройства. Устройство, чувствительно к помехам в работе синхронизирующего механизма. Известно также устройство для диагностиров-ания двигателя внутреннего сгорания, содержащее вибропреобразователь, фильтр, амплитуднЬ1й детектор, делитель напряжения, компаратор, одновибратор, логический вентиль, триггер, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления, причем вибропреобразова тель последовательно через фильтр, амплитудный детектор, делитель напр жения и. через один из входов компаратора соединен с одновибратором и через первый вход логического венти ля - со входом триггера, датчик опо ной точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора -параллельно соединен с другим входом триггера, схемой уп равления и измерительным блоком, а выход фильтра соединен с другим , входом компаратора 2 . Недостатками этого устройства яв ляются низкая помехоустойчивость и высокая трудоемкость диагностирования, что снижает эффективность его работы. Синхронизация измерения в данном устройртве проводится за каждый цик работы цилиндра двигателя от виброимпульса механизма, например, форсунки, работа которой предшествует проверяемому рабочему процессу, например, подаче топлива секцией. Так как характер виброимпульсов ударякяцихся кинематических пар зависит от многих факторов, сигнал от Форсунки окажется нестабильным по амплитуде. Несмотря на то, что фильтр ция сигнала в ультразвуковом диапазоне значительно улучшает среднее отношение сигналтпомеха, в некоторые периоду амплитуды синхроимпульса ниже уровня помех, осббенно, при некаг |Чественной форсунке. В этом случае устройство либо пропускает полезный сигнал, либо срабатывает от помех. Это делает отсчет |1ндикатора нестабильным и уменьшает достоверность измерения. Принеисправной форсунке диагностирование узлов двигателя с помощью данного устройства затруднено или вообще невозможно. Повышенная Трудоемкость диагностирования с помощью устройства связана с вспомогательными операциями установки -и крепления си.нхровирирующего вибропресэбразоватёля на форсунку. Для обеспечения доступа к форсу«кам некоторых марок Двигателей требуетсйдемонтаж некото|)ых узлов, . например крышки газораспределительного механизма. . . . Цель изобретения - снижение трудоемкости диагностирования и noatiiшение помехоустойчивости устройства, а в конечном итоге - повышение эффектинности его работы. . .: . Поставленная цель достигается тем, что в устройство для диагностирования двигателя, внутреннего сгорания, содержащее вибропреобразователь, фильтр, амплитудный дет ектор, делитель напряжения, компаратор, одновибратор, Логический вентиль, tpHrrep, датчик опорной точки, измерительный; блок и схему управления, причем вибропреобразователь последовательно через фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения и через один из входов компаратора соединен с одновибратором и через первый вход логического вентиля - с входом триггера, датчик опорной точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора параллельно соединен с другим входом, триг. схемой управления и иэмерительным блоком, а вцход фильтра соединен с другим входом компаратора, регистратор те куще г времени, памятная схема, сравнивающее устройство, масштабирующее устройство, дешифратор переполнения и дешифратор ложного срабатывания,, при- чем последний включен в связь измерительного блока со схемой управления, один выход которой последот вательно через регистратор текущего времени и пг1мятную схему соединен с масштабирующим устройством связанным с одним входом сравнивакяцегр устройства, другой вход которого соединен с выходом регистратора текущего времени, а выход - со вторым входом логического вентиля, к третьему входу которого подключен дёшифратор переполнения, соединенный с выходом памятной схемы связанной с другим входом схемы управления, а . выход триггера соединен с делителем напряжения.

На- фиг, 1 приведена блок-схема устройства для диагностирования ди-г , зельного двигателя; на фиг, 2 шримерный вид кривой распределения амплитуд виброимпульсов от диагностируемогр сопряжения механизма и от источников помех; на фиг, 3 - . рамма работы, устройства. . .

Устройс-твр .содержит вибропреобразователь 1,. фильтр 2, амплитудный . дет.ектор 3., делитель 4 напряжения, компаратор 5, .однрвибратор 6, логический вентили 7, триггер 8, схему управления. 9, регистратор 10 текущего времени, памятную скему; 11, масштабирующее устройство 12., сравни- вающее устройство 13, дешифратор 14 . переполнения,, датчик 15. опорной точ.-. ки,. измерительный блок. 1.6 и дешифратор 17 ложного срабатывания.

Рассмотрим работу устройства при измерении угла бпёрежения подачи топлива, например, первой секцией топ.ливного насоса дизельного двигателя ннутреннег.о сгорания (две), Вибропреобрс13онатель 1 прикрепляется на первую секцию топливного наcoca. . .

Характер Вибросигнала и принципы. . его селекции одинаковы и для других узлов две, диагностируемых с помсвдью устройства. Выбором места установки вибропреобразователя 1 на проверя- . емое сопряжение механизма две и фильтрацией его вибррсигнала в ультразвуковом диапазоне с помощью фильтра 2 обеспечивается максимальное подавлё.ние помех, т.е. повышение отношения сигнал-помеха. Реальный вибросигнал включает в се1бя вибрримпульсы от проверяемого сопряжения и от других сопряжений,.являющихся источником помех.- . ,

Примерные законы распределения амплитуд виброимпульсов, принимаемых вибропреобразователем в контрольной точке проверяемого сопряжения п иведены на фиг. 2, где А - амплитуда .виброимпульса, Р-(А) - частота появления виброимпульсов с амплитудой А, ц (А), Pf (А) - частота появления иэмеритель.ных виброимпульсов и помех с амплитудой Л соответственно,UVmai максимальные значения ампли туд измерительных виброимпульсов И помех соответственно.

Амплитуды измерительных виброим- пульсов флюктуируют так, что только часть из них превышает, максимальное значение помех.

На фиг, 3: а - верхние мертвые точки (ВМТ); 6 - сигнал f вибропреобразователя, 6 - выходное напряжение .(Ig делителя, 7 - отсчет N ре гистратора; g - отсчет М памятной схемы, .

Подача топлива у четырехтактного 5 две повторяется за каждые два поворота коленчатого вала (п.к.в), т.е, , периодом 2Т (Т - период вращения коленчатого вала). В качестве опорной точки обычно используется ВМТ 10 первого цилиндра. Виброимпульсы пер(Ой секции топливного насоса 1 , 1 , . .,, 1 (виброимпульсы без обозначения - помеха) и соответствующие ВМТ изображены на фиг. За, 6. Началу подачи топлива соответствует передний фронт измерительного импульса(Т4 - опережениеподачи, т.е. интерNвал времени от начала подачи до ВМТ). /Амплитуда измерительного, импульса в этой части ниже уровня помех. Это значит, что измерение необходимо стробировать в узком интервале вре- мени ка основе обработки виброимпульсов по амплитуде.

Для описания ввода измерения в синхронизм с работой ДВС рассмотрим процесс установления начального состояния устройства.

Выделенные с помощью фильтра 2 в. ультразвуковом диапазоне виброимпульсы вибропреобразователя 1 поданы на вход г1мплитудного. детектора 3. , Постоянное напряжение, соответствующее максимальной амплитуде U ,„а измерительных виброимпульсов, через делитель 4 напряжения подается на перв1ый вход компаратора 5.

Триггер 8 нг1ходится в начальном состоянии О, которому соответствует коэффициент k деления управляемого делителя 4 напряжения.

Начальный коэффициент К передачи делителя 4 -выбирается из условия Un.max,/W-,f,, 1..

Регистратор 10 текущего времени переполнен, т.е. от сброса и запуска прошло время, превышакядее его максимальный объем рвгистрациипересчета. В памятную схему 11 записан максимальный отсчет регистратора 10 после импульса сброса. Сравнивакшее устройство 13 вырабатывает сигнал начала стробирования, т.е.. отсчет регистратора 10 превышает отсчет памятной схемы 11, преобразованный масштабирующим устройством 12.

Коэффициент у преобразования масштабирующего устройства 12 выбирается согласно формуле:

-

6

где-16 - угол .начала стробирования..

Угол начала стробирования выби- . рвется меньше фазового сдвига от 5 помех до переднего фронта измерительного виброимпульса, например, в порядке 5-10 п.к.в.

Дешифратором 14 переполнения в то же время вырабатывается сигнал запрета стройирования, подаваемый на вход логического вентиля 7. 5

Начальное состояние устройства появляется после срабатывания дешифраторов переполнения или ложного срабатывания, или после Соответствующего сигнала со стороны, напри- 10 мер, от оператора. Синхронизация и стробирование измерения устройством начинается по

- ,-, - ..

дачей измерительного импульса- 1 на другой вход компаратора 5. KoMnapa-- 15 тор 5 срабатувает от пика имнульса 1 , амплитуда которого превышает напряжение выходе делителя 4. ИмпульЪ компаратора 5, формированный одновибратором 6, по- 20 дается на входы триггера 8, логического вентиля 7, схемы управления 9 и измерительного блока 16. Триггер8 сохраняет начальное состояние, т.е. импульс стробирования (строб) 25 егце не. Формировался. Схема управления 9 вырабатывает импульс опроса, подаваемый на вход памятной схемы 11, чем проверяется соответствие отсчета памятной схемы отсчету регистра- « тора 10 текущего времени. Затем со сдвигом в отношении импульса опроса, схемой,9 управления вырабатывается импульс сброса, подаваемый на вход регистратора 10. Регистратор 10 вводится в нулевое состояние, после чего он начинает новый цикл регистрации времени (фиг. Зг) .

. От пика следующего измерительного импульса 1 , превышающего уровень . k срабатывает компаратор 5. 40 Формируется импульс одновибратора б, от чего схема управления 9 вырабатывает импульс опроса для памятной схемы 11 и импульс сброса для регистратора 10 в порядке,- описанном 45 выше. В памятную схему 11 записывается HOBoie значение M (фиг. Зд), которое соответствует интервалу между пиками измерительных виброимпульсов 1 и 1, после чего регис.тратбрЮ (Q вводится в нулевое состояние. Дешифратор 14 переполнения дает раэрешакадий Сигнал на вход логического вен тиля 7,

Во время следукадего цикла регист- , рации интервала импульсов 1, .«., 1 регистратором 10, сравнивающее устройство 13 срабатывает, в момент достижения в регистраторе 10 отсчета равного отсчету Jf f К), передаваемого с выхода памятной схемы 11 60 через масштабирукадее устройство 12 на другой вход сравнивающего устрой-f ства. Вырабатываемый сра&нивсцоопш i устройством 13 сигнал начгша строба : через логический вентиль 7 полается j65

на вход триггера 8, который перекидывается. Тем самым начинается импульс стробирования. Появление уровня 1 на выходе триггера 8 устанавливается новое значение коэффициента передачи k делителя 4 напряжения (фиг. Зв).

Коэффициент k выбира,ется так, что уровень k- Й may обеспечивает срабатывание компаратора от переднего фронта измерительного импульса Коэффициент k- примерно в пределах 0,05, ..., ,15.

Срабатыванием компаратора 5 от переднего фронта измерительного им 1ульса l, одновибратором 6 вырабатывается импульс,-подаваемый на входи триггера 8, логического вентиля 7, схемы управления 9.. и изм1Врительного блока 16-. Импульсом одновибратора б начинается запрет строба на входе логического вентиля 7, триггер 8 переводится в начальное состояние О. Восстанавливается коэффициент передачи делителя 4, чем заканчивается импульс стробирования, длительность которого т стр (фиг. Зв).. Схема упрд1вления 9 и подключенные на ее выходы блоки функционируют аналогично описываемой работе в предыдущем цикле регистратора 10 только с разницей в тем, что регистрация времени начинается не отчг1ика, а от переднего фронта измерительного виброимпульса.

Измерительный блок 16 измеряет угол Cf опережения подачи топлива, соответствующий интервалу Т. от переднего фронта измерительного виброимпульса до ВМТ. В качестве датчика 15 опорной точки (ВМТ) может быть использован стробоскопический илииндуктивный преобразователь.

После вырабатывания импульса . стробировааия для функционирования устройства достаточно, если измерительный импульс превышает уровень ktinnoi. За некоторое время обнов.ляется значение О wax в памяти амплитудного детектора 3.

Если случайно не повторяются два последуюидах измерительных импульса с амплитудой выше; k-11(1 а например, импульсы 1 и 1 соответствуют этому требованию, то стро повторяется через 4Ti ПpaвиJ ный режим измерения начинается в этом случае соответствующим импульсом между двух предполагаемых стробов, например импульсом 1.

Дешифратор 17 ложного срабаты ванця для возврата устройства в начальное состояние в случае превшиения предель ного 3 начения или колебаний, отсчетом из epитвльного блока 16.

Согласно реализовайному предлагаемБпи устройством алгоритму возможно выделение виброимпульсов диагностируемых объектов с помощью только одного датчика, имеющего механическую связь с механизмом ДВС

Устройство обеспечивает диагностирование механизмов, амплитуда виброимпульсов которых некоторое время ниже уровня помех, без необходимости использования дополнительного датчика для синхронизации измерения. Тем самым обеспечивается снижение трудоемкости и повБВие.ние помехоустойчивости диагностирования ДВС с помощью устройства.

Предлагаемое устройство может быть использовано в качестве кана|ла синхросигнала более сложных систем диагностирования механизмов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГН$СТИ- , РОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащее вибропреобразова - тель, филь тр, амплитудный детектор, делитель напряжения, компаратор, одйовибратор, логический вентиль, триггер, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления, причем вибропреобразователь последовательно через фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения и через один .из входов компа-,; ратора соединен с одновибратором г .и через первый вход логического вентиля - с входом триггера, датчик опорной точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора параллельно соединен с другим входом триггера, схемой управления и измерительным . блоком, а выход фильтра соединен с другим входом ксмпаратора, о тл и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью повышения эффективности, в . него включены регистратор текущего времени, памятная схема, сравнива ющее устройство, масштабирующее устройство, дешифратор, переполнения и дешифратор ложного срабатывания, причем последний включен в § связь измерительного блока со схемой управления, один выход которой (Л последовательно через регистратор текущего времени и памятную схему соединен с масштабирующим устройством, связанным с одним входом . сравнивающего устройства, другой вход которого соединен с выходом регистратора текущего времени, а выход - с втосжлм входом логического вентиля, к третьему входу которого подключен дешифратор переполнения, соединенный с выходом памятной схемы, связанной с другим выходом схемы управления, а выход триггера соiединен с делителем напряжения.

Pf)

W) (Л)

«

Vs

3

f

со

L

:Р

3

чГ

«

rf

I

1

1 I I

v

1-±

Гтэ

VJ

v

I

jif

I

J

K.

5«