Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

2.Способ по п. I, отличающийся тем, что высокочастотные .составляющие выделяют на тактах расширения.

3.Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее преобразователь параметров давления, преобразователь спектра колебаний, регистрирующий счетчик, отметчик верхней мертвой точки (ВМТ), селектор, тактов и блок управления, причем преобразователь спектра выполнен в виде фильтра частот, управляющего генератора импульсов и схемы совпадения, связанных последовательно, и включен между преобразователем параметров и счетчиком, отметчик ВМТ через селектор связан со схемой совпадения, а через блок

управления - со счетчиком, отличающееся тем, что с целью повышения точности, схема совпадения выполнена в виде схемы ЗИ, селектор выполнен в виде двух формирователей и триггера, а блок управления содержит схему совпадения 2И, счетчик циклов и триггер, причем фор1мирователи включены между входом селектора и параллельно входами его триггера, выход которого служит выходом Селектора, схема 2И включена на входе блока управления и через счетчик циклов связана с одним входом триггера блока управления, выходом которого служит выход триггера, при этом другой вход триггера через кнопку запуска связан со схемой 2И, а другой выход - параллельно со схемами 2И и ЗИ.

1. Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания по параметрам уялотняющей способности поршневых колец, заключающийся в том, что регистрируют параметры давления газа в картере двигателя, определяют обобщенный параметр и по его изменению судят об изменении уплотняющей способности поргшневых колец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, преобразуют регистрируемые параметры давления газа в сигнал и мерительной информации, из спектра котсфого за заданное количеетю циклов выделяют высокочастотные составляющие с частотами, превышающими частоту вращения вала двигателя, и преобразуют их в обобщенный параметр в виде произведения текущего значения сигнала на время. сл с

, . 1

Изобретение относится к технической диагностике и испытаниям двигателей внутреннего сгорання.

Известны способу диагностирования двигателя внутреннего сгорания по параметрам уплотняющей способности поршневых колец, заключающиеся в том, что регистрируют параметры давления газа в картере двигателя, определяют обобщенный параметр и по его изменению судят об изменении уплотняющей способностн порщневых колец (I}.

Известны также устройства, применимые для осуществлення таких способов, содержащие преобразователь параметров, например, давления, преобразователь спектра колебаний, регистрирующий счетчик, отметчик верхней мертвой точки (ВМТ), селектор тактов и блок управления, причем образователь спектра выполнен в виде фильтра, частот, управляющего генератора импульсов и схемы совпадения, связанных последовательно, и включен между преобразователем параметров и счетчиком, отметчик ВМТ через селектор связан со схемой совпадения, а через блок управления - со счетчиком 11}.

Известные способы требуют отключения цилиндров и не дают надежных результатов в оценке уплотняющей способности поршневых колец в отдельном цилиндре, так как статическое давление газов в картере определяется уплотняющей способностью порщиевых колец всех цилиндров многоцнлиндрового двигателя.

Эти устройства не позволяют повысить гочность диагноза и диагностировать двигатель по отдельным цилиндрам во времй его работы..

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что преобразуют регистрируемые параметры давления газа в сигнал измерительной информации, из спектра которого за заданное количество циклов выделяют высокочастотные составляющие с частотами, превышающими

частоту вращения вала двигателя, и преобразуют их в обобщенный параметр в виде произведеиия текущего значения сигнала на время.

Высокочастотные составляющие выделяют на тактах расширения.

В устройстве указанная цель достигается тем, что схема совпадения выполнена в виде схемы ЗИ, селектор выполнен в виде двух формирователей и триггера, а блок управления содержит схему совпадения 2И, счетчик циклов и триггер, причем формирователи включены между входом селектора и параллельно входами его триггера, выход которого служит выходом селектора, схема 2И включена на входе блока управления и через счетчик циклов связана с одним входом триггера блока управления, выходом которого служит выход триггера, при этом другой вход триггера через кнопку запуска связан со схемой 2И, а другой выход - параллельно со схемами 2И и ЗИ.

На фиг. 1 представлены осциллограммы давления газов в картере при нормальной уплотняющей способности колец, полностью соответствующих техническим условиям на сборку дизели; на фиг. 2 - то же, при ухудшенной уплотнителЁной способности (тепловой зазор второго компрессионного кольца увеличен от 0,25 мм до 20 мм, третье компрессионное кольцо сломано на две, примерно, равные части); на фиг. 3 - устройство для осуществления способа. На осциллограммах обозначены кривые 1 и II, характеризующие давление газов в картере, зарегистрированное с помощью тензометрического и токовихревого измерительного преобразователя давления соответственно; кривые III давления газов в камере сгорания; максимальное давление PC в камере сгорания при отключенной подаче топлива (плунжер насоса высокого давления поднят); максимальное давление PI в камере сгорания при подаче в нее топлива. Фиг. I и 2, каждая в отдельности, свидетельствуют о наличии двух характерных процессов колебания давления газов в картере; низкочастотнь1й процесс с частотой, равной частоте вращения вала двигателя, и высокочастотный процесс с частотами, значительно превышающими частоту вращения вала. При этом увеличение максимального давления в камере сгорания от PC до Ft, что как известно, приводит к увеличению количества газов, прорывающихся в картер из камеры сгорания, приводизг к увеличению интенсивности высокочастотных колебаний. Сопоставление между собой кривых колебаний давления газов в картере, представленных на фиг. I и 2 показывает, что ухудшение уплотняющей способности порщневых колец приводит к увеличению интенсивности высокочастотных колебаний давления газов в картере. В качестве обобщенного параметра этих колебаний может быть принята их амплитуда, частота и т.п. Однако более полной характеристикой колебаний будет площадь под кривой сигнала колебаний во времени, т.е. произведение текущего значения колебаний на время. Предлагается диагностировать двигатель с использованием обобщенного параметр.а колебаний давления газов в картере двумя способами. Один из них состоит в выполнении следующих технологических операций, С помощью измерительного преобразовате ля давления формируют сигнал, отражающий процесс колебаний давления газов в секции картера диагностирующего цилиндра.; Сигнал колебаний давления фильтруют, выделяя составляющие с частотами выше частоты вращения вала. За определенное количество циклов двигателя определяют обЬбщеиный параметр выделеиИых высокочастотных колебаний и по его изменению судят об уплотняющей способности порц|невь1х колец в диагностируемом цилиндре. Достоинство такого способа состоит в простоте его реализации. Второй способ обладает повышенной точностью и состоит в выполнении следующей последовательности технологических операций диагностирования ДВС. С помощью измерительного преобразователя давления формируют сигнал, отображающий процесс колебаний давления газов в картере двигателя. В промежутках времени, соответствующих тактам расщирения в диагностируемом цилиндре, из спектра сигнала колебаний вь1деляют составляющие с частотами, превыщающими частоту вращения вала двигателя. За определенное количество циклов двигателя определяют обобщенный параметр вьщеленных высокочастотных колебаний и по его изменению судят об изменении уплотняющей способности поршневых колец в диагностируемом цилиндре. Предлагаемый способ диагностирования ДВС может быть реализован с помощью предлагаемого устройства. Устройство для диагностирования ДВС содержит измерительный преобразователь 1 давления картёрных газов, фазовый отметчик ВМТ 2, преобразователь спектра 3 колебаний давления картёрных газов, селектор 4 тактов расщирения, блок 5 управления и регистрирующий счетчик 6. Формирование, преобразование и пере дача сигнала измерительной информации обеспечивается последовательным соединением измерительного преобразователя 1, преобразователя спектра 3 и регистрирующего счетчика 6. Формирование, преобразование и передача сигналов управляющей информации обеспечивается последовательнопараллельным соединением фазового отметчика ВМТ 2, селектора 4 тактов расщирения и блока 5 управления. По управляющим входа„ преобразователь спектра 3 соединен с селектором 4 и блоком управления 5. Преобразователь спектра 3 по сигналу измерительной информации соедииен с измерительным преобразователем I давления, а по управляющим сигналам - с выходами селектора 4 и блока 5 управления.. По входам селектор 4 и блок 5 управления соединены с фазовым отметчиком 2. Регистрирующий счетчик 6 подключен к выходу преобразователя спектра 3. . Устройство работает следующим образом. Из спектра колебаний давления картёрных газов преобразователь спектра 3 выделяет составляющие по частоте, превыщающей частоту вращения коленчатого вала, и преобразует их в импульсы, девиация частоты которых пропорциональна амплитудам пульсаций этих составляющих. Импульсы преобразователя спектра 3 поступают в регистрирующий счетчик 6, где происходит подсчет их количества в соответствии с алгорнтмрм, задаваемым блоком 5 управления и селектором 4, а именио: блок 5 управления задает количество рабочих циклов, в течение которых производится вычисление, а селе тор 4 - продолжительность вычислений д течение одного рабочего такта двигателя. Поскольку высокочастотные пульсации колебаний давления картерных газов являются следствием прорыва газов через кольца в картер, а нмпульсы преобразователя 3 имеют частоту, пропорциональную их амплитудам, то на показывающем табло регистрирующего счетчика 6 окажется зарегистрированным число, пропорциональное сумме площадей этих высокочастотных пульсаций за установленное количество циклов. Таким образом, это число характеризует обобщенный параметр связи между техническим состоянием поршневых колец н характером газодннамкчёского процесса в картере двигателя Оно является мерой прорыва газов в картер и служит критерием, используемым для диагностирования две. Алгоритм вычисления обобщенного параметра определяется совокупностью технических средств, реализуюц1их преобразователь спектра 3, селектор 4 такта расширения н блок 5 управления. Преобразователь спектра 3 содержит детектирующий фильтр. верхннх частот 7, управляемый генератор импульсов 18 (преобразователь типа напряжение-частота) н логическую схему совпадений 9 типа ЗИ; селектор тактов расширения 4 содержит формирователи импульсов 10 « И с регулируемыми длительностями .задержки и триггер 12; блок 5 управления содержит логическую схему совпадений J3 типа 2И, счетчик циклов J4 н триггер JS. В исходном состоянии логические схемы совпадений ЗИ и 2И закрыты потенциальньш сигналом триггера 15. После нажатия кнопки ручного запуска 16 первым же им пульсом ВМТ триггер 15 опрркидывается, отбрасывая показания регистрирующего счетчика б и открывая схемы совпадений ЗИ и 2И. Последние начинают пропускать соответственно импульсы, от управляемого генератора 8 импульсов к регистрирующему счетчику 6 и от фазового отметчика 2 к счетчику циклов 14. Формирователи импульсов 10 и II задерживают импульсы ВМТ на интервалы времени, соответственно равные ti .и tj .задаваемые оператором. Эти импульсы перебрасывают триггер 12, с выхода которого в пре.{1елах каждого рабочего цикла двигателя на управляющий вход схемы совпадений ЗИ разрешающий сигнал длительностью t 7 t| т .tj. При достижении счетчиком циклов 14 заданного количество циклов триггер 15 перебрасывается, закрывай схемы совпадений ЗИ и 2И. При этом прекращается поступление импульсов в счетчики 6 н 14. На табло регистрирующего счетЧЯК9 6 оказывается зафиксированным число, равное количеству импульсов, прошедших от управляемого генератора импульсов 8, т.е. пропорциональное сумме площадей, ограниченных высокочастотными составляющими пульсаций, присутствующих в спектре сигнала измерительного преобразователя 1. Технико-экономические преимущества предлагаемого нзобретения состоят в повышении точности определения уплотняющей способности поршневых колец и в снижении трудоемкости операций подготовки и проведению диагностирования.

Фиг. 2

Фиг.