Устройство диагностирования задира пары поршень-втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к контролю и диагностированию технического состояния машин, в частности к безразборному диагностированию пары поршень - втулка двигателя внутреннего сгорания /две)в процессе испытаний и в эксплуатационных условиях.

Известны устройства диагностирования задира пары поршень - втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по параметрам вибрации, содержащее по меньшей мере один измерительный преобразователь, KONMyTaTop согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализации, связанные между собой последовательно.

Раб.ота такого устройства заключается в том,что сигнал с вибродатчика, установленного на втулке цилиндра с помощью согласующего устройств подают на вход временного селектора и определяют информативную характеристику вибросигнала - амплитуду импульса во временном окне вблизи верхней мертвой точки (ВМТ)поршня, увеличение которой выше порогового значения свидетельствует о наличии задира, соответствующего предаварийному состоянию две 1 .

Однако результат диагностирования таким устройством недостаточно .достоверен из-за возможности ложного срабатывания устройства диагностирования при появлении случайных флуктуации амплит ды селектирован.него вибросигнала. Превышение установленного порогового значения амплитуды импульса может быть обусловлено множеством причин, в том числе нестабильностью нагрузочного и скоростного режимов двигателя, изменением регулировки угла впрыска топлива, износом поршневых колец и т.п.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности диагноза на ранней стадии путем определения эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значений вибросигналов в окрестности собственной частоты пары поршень втулка цилиндра.

Указанная цель достигается тегл, что в устройстве для диагностирования задира пары поршень - втулка цилиндра двигателя внутреннего сгорания по параметрам вибрации, содержащег- по меньшей мере один измерительный преобразователь, коммутатор согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализации, связанные собой последовательно, блок преобразования выполнен в виде первго, второго и третьего квадраторов, первого и вторрго фильтров нижних частот, длительного устройства и

устройства сравнения, приче1м первый квадратор подключен к делительному устройству через цепь, содержащую второй квадратор и второй фильтр, соединенные последовательно, и через цепь, параллельную указанной цепи и содержащую первый фильтр и третий квадратор, соединенные последовательно, а делительное устройство соединено с устройством сравнения.

На чертеже приведена блок-схема

устройства диагностирования.

Устройство диагностирования задира пары поршень - втулка содержит измерительные преобразователи (акселерометры) 1, устанавливаемые на втулках цилиндров, в которых диагностируется задир, коммутатор 2, согласующее устройство 3, полосовой фильтр 4, первый квадратор 5, связанные последовательно, второй и третий квадраторы б и 7, первый и второй фильтры 8 и 9 нижних частот, делит тельное устройство 10, компаратор 11 (устройство сравнения) с набором

пороговых устройств и блок сигнализации и индикации, содержащий индикатор 12 и сигнализатор 13. Первый квадратор 5 связан с делительным устройством 10 через две параллельные цепи, одна из которых содержит послсэдовательно соединенные второй квадратор б и второй фильтр 9 нижних частот, а другая - последовательно соединенные первый фильтр нижних

частот и третий- квадратор. /Делительное устройство 10 через компаратор 11 связано с блоком индикации и сигнализации, например, параллельноо с индикатором 12 и сигнализатором 13. Предложенное устройство реализует

способ диагностирования задира пары f втулка - поршень ДВС, согласно котоpojiy в качестве информативной помехоустойчивой характеристики вибросигнсша, свидетельствующей о наличии

задира уже на ранней стадии,, используют статистически осредненную вероятностную характеристику - коэффициент эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значен рй вибросигнала с датчика, установленного на втулке цилиндра в полосе частот в окрестности собственной частоты пары поршень - втулка циливдра.

Физический процесс образования

задира цилиндра ДВС сопровождается увеличением фактора нерегулярности вибропроцесса, сопровождающего функционирование двигателя: наблюдается рост амплитуд случайных выбросов вибропроцесса и рост их количества в единицу времени Т, превышающих по амплитуде некоторое пороговое значение. Это приводит к изменению

кривой плотности вероятностей мгновенных значений вибропроцесса в интервале времени Т, оцениваемой количественно с помощью коэффициента эксцесса;

.. МА Сх)

- 3,

Зл

где М(х) - четвертого порядка вибропроцесса, Sx - среднеквадратичное

значение вибропроцесса.

Для каждого конкретного типа двигателя необходимо определить пороговое значение коэффициента эксцесса, превышение которого говорит о степени развития задара. Для исключения помех от других узлов механизма вибродатчики помещают непосредственно на втулке каждого цилиндра. Для повышения чувствительности метода измерение вероятностных характеристик производят в частном диапазоне в окрестности собственной частоты пары втулка цилиндра - поршень, которая для различных конструкций ДВС находится на частотных пределах от 500 до 2000 Гц.

С помощью предложенного устройства задир диагностируют -следующим образом.

Сигнал с акселерометра 1 через koMMi TaTop 2, согласующее устройство 3 и полосовой фильтр 4, настроенный на резонансную частоту диаг- , ностируемого узла, подают на вход первого квадратора 5, с выхода которого един сигнал направляют на вход второго квадратора б и усредняющее устройство (фильтр нижних частот) 9, с выхода которого получают величину, пропорциональную моменту четвертого порядка М,(х в интервале времени Т. Второй сигнал с выхода первого квадратора 5 направляют на вход второго усредняющего устройства 8, с выхода которого сигнал направляют на вход третьего квадратора 7, выходным параметрс 1 которого является величина.

пропорциональная квадрату дисперсии сигнала D G при том же времени усреднения Т.

Величину, пропорциональную Е, -«-3, получают на выходе делительного 5 устройства 10, откуда сигнал поступает на вход компаратора 11, содержащего набор пороговых устройств, настроенных на пороговые значения Ejfc +3, соответствующие нескольким

0 градациям развития задира, в том числе аварийному состоянию двигателя. С выхода компаратора 11 сигнал поступает на вход индикатора 12, регистрирующего появление задира,

5 если сигнал на выходе делителя 10 превышает одно из пороговых значений, и в устройство 13 сигнализаций, срабатывающее при подходе к аварийному- состоянию. Время усреднения Т устанавливают равным 50-100 периодам кинематического цикла цилиндропоршневой группы для исключения появления сигнала ложной тревоги. Градуировка диагностического

5 устройства осуществляется на этапе моделирования дефекта путем установки соответствующих пороговых значений коэффициента эксцэсса Е. Экспериментально «олученные пороговые значения Ej, для зйдира, соответствующего предаварийному состоянию, в 3-4 раза превы1иают значения эксцесса, обусловленные случайными флуктуациями вибросигнала вследствие нестабильности режима и износа поршневых колец.

Достигаемое при использовании изобретения повышение достоверности диагностирования развившегося задира зеркала цилиндра и обеспечение возможности обнаружения его ранней стадии позволяет более эффективно выявлять опасный, быстро развивающийся дефект, приводящий к аварии ДВС, как на стадии испытаний двига теля при его производстве, так и в процессе эксплуатации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗАДИРА ПАРЫ ПОРИЕНЬ - ВТУЛКА ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПО параметрам вибрации, содерЖсццее по меньшей мере одинизмерительный преобразователь, коммутатор, согласующее устройство, полосовой фильтр, блок преобразования и блок индикации и сигнализации, связанные между собой последовательно, отличающееся тег.1, что, с целью повышения точности и достоверности диагноза на ранней стадии, блок преобразования выполнен в виде первого, второго и третьего квадраторов, первого и второго фильтров нижних частот, делительного устройства и устройства сравнения, причем первый квадратор подключен к делительному устройству через цепь, содержащую второй квадратор и второй фильтр, соединенные последовательно, и через цепь,, параллельную указан(Л ной цепи и содергхащую первый фильтр и третий квадратор, соединенные последовательно, а делительное устройство соединено с устройством сравнения .