Устройство для измерения эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 F02M65/00 

2.Устройство по п, 1, отличающееся тем, что блок распределения во времени снабжен задатчиком числа цилиндров и схемой формирования сигналов, включенной

в связь блока сравнения с входом переключающей схемы и соединенной входом и выходом с цепью управления и выходом - с блоком оценки и индикации, а задатчик числа цилиндров соединен выходами параллельно со схемой формирования сигналов и делителем.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т лич ающе е с я тем, что в него ключен узел задержки, логическая

схема и дополнительная схема формирования сигналов, включенные последовательно между выходом блока распределения во времени и входом блока оценки и индикации, а логическая Схема связана с задатчиком числа ;цилиндров через цепь управления.

4.Устройство по пп. 1-3, о т личающееся тем, что в него включены узел задержки, осциллоскоп, дополнительная логическая схема и угломер, причем узел задержки

включен на выходе переключающей схемы, связанной с дополнительной лгической схемой, соединенной параллельно с осциллоскопом и последовательно - с дополнительной логической схемой и угломером.

5.Устройство по пп. 1-4, о тличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок выбора числа цилиндров, связанный с пере.ключающей схемой.

6.Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что первый счетчик через последний выход своей счетной цепочки дополнительно соединен с цепью управления и снабжен запирающим выходом, управляемым цепью управления.

7.Устройство по пп. 1-6, о тличающееся тем, что блок оценки и индикации содержит осциллоскоп.

8.Устройство по пп. 1-7, отличающееся тем, что блок оценки и индикации снабжен электрическими цепями для цифровой обработки сигналов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчики верхней мертвой точки (ВМТ) и параметров двигателя, согласующий каскад и входные усилители, переключающую схему, блок оценки и индикации и блок распределения во времени, выполненКьй в виде генератора импульсов и блока сравнения, причем датчик ВМТ через согласующий каскад связан с переключающим устройством, к которому подключены блок сравнения и индикации непосредственно и через входные усилители - датчики параметров и блок распределения во времени, при этом генератор связан с одним входом блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом переключаготдей схемы, а выход - с входом переключающей схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, блок распределения во времени снабжен цепью управления, первым и вторым счетчиками, запоминающим устройством и делителем, причем цепь управления и запоминающее устройство последовательно включены в связь выхода переключанлцей схемы с блоком сравнения, второй счетчик - в связь генератора с блоком сравнения, делитель включен между генератором импульсов и первым счетчиком, а цепь управления соединена с запоминающим устройством и вторым счетчиком.

изобретение относится к устройствам для измерения эксплуатационных параметров бензиновых и дизельных двигателей и пригодно для надежного и точного измерения таких эксплуатационных параметров бензиновьпс и дизельных двигателей, как угол предварительного впрыска, длительность впрыска, опережение зажигания, величины давления и т.д.

Наиболее важная задача автомобильной диагностики заключается в измерении различных параметров, характеризующих эксплуатационное состояние двигателей внутреннего сгорания. Известно несколько использующихся для этой цели устройств, которые могут быть разделены на две группы, К первой группе относятся электрические автомобильные измерительные устройства, обеспечивающие измерение электрических параметров и позволяющие на основании этого произвести

проверку. Ко второй группе относится устройства, при работе которых используются встроенные в узлы двигателя измерительные зонды. На основаНИИ анализа состояния измерительных зондов, обрабатывая поступающие от этих зондов измеренные величины, относящиеся к работе системы питания цилиндров, обеспечивается возможность измерения многочисленных эксплуатационных параметров двигателя.

Известны устройства для измерения эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точ ки (ВМТ) и параметров двигателя, согласующий каскад и входные усилители, переключающую схему, блок

оценки и индикации и блок распределения во времени, выполненный в виде генератора импульсов и блока сравнения, причем датчики ВМТ через 3 согласующий каскад связан с переклю чающим устройством, к которому подк чены блок сравнения и индикации непосредственно и через входные усилители - датчики параметров и блок распределения во времени, при этом генератор связан с одним входо блока сравнения, другой вход которо соединен с выходом переключающей схемы, а выход - с входом переключа щей схемы 13Недостатком известного устройства является пониженная точность синхронизации измерений с учетом поворота вала двигателя, что снижает точность измерений. Цель изобретения -повьппение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания, содержащем датчики верхней мертвой точки (ВМТ) и параметров двигателя, согласующий каскад и входные усилители, переключающую схему, блок оценки и индикации и блок распредел ния во времени, выполненньш в виде генератора импульсов и блока сравне ния, причем датчик ВМТ через согласующий каскад связан с переключающи устройством, к которому подключены блок сравнения и индикации непосред ственно и через входные усилители датчики параметров и блок распределения во времени, при этом генератор связан с одним входом блока сра нения, другой вход которого соедине с выходом переключающей схемы, а вы ход - с входом переключающей схемы блок распределения во времени снабжен цепью управления, первым и вторым счетчиками, запоминающим устрой ством и делителем, причем цепь управления и запоминающее устройство последовательно включены в связь пе реключающей схемы с блоком сравнени второй счетчик - в связь генератора с блоком сравнения, делитель вкл чен между генератором импульсов и первым счетчиком, а цепь управления соединена с запоминающим устройством и вторым счетчиком. Блок распределения во времени может быть снабжен задатчиком числа цилиндров и схемой формирования сигналов, включенной в связь блока сравнения с входом переключающей схемы и соединенной входом и выко71дом с цепью управления и выходом С блоком оценки и индикации,а задатчик числа цилиндров соединен выходами параллельно со схемой формирования сигналов и делителем. В устройство может быть включен узел задержки, логическая схема и дополнительная схема формирования сигналов, включенные последовательно между выходом блока распределения во времени и входом блока оценки и индикации, а логическая схема связана с задатчиком числа цилиндров через цепь управления. В устройство могут быть включены узел задержки, осциллоскоп, дополнительная логическая схема и угломер, причем узел задержки включен на выходе переключающей схемы, связанной с дополнительной логической схемой, соединенной параллельно с осциллоскопом и последовательно с дополнительной логической схемой и угломером. Устройство может дополнительно содержать блок выбора числа цилиндров,связанный с переключающей схемой. Первый счетчик.через последний выход своей счетной цепочки может быть дополнительно соединен с цепью управления и снабжен запирающим выходом, управляемым цепью зт равления,, Блок оценки и индикации может содержать осциллоскоп. Кроме того, блок оценки и индикации может быть снабжен электрическими цепями для цифровой обработки сигналов. , . На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Основными узлами устройства являются входной усилитель 1, переключающая схема 2, б/юк 3 распределения во времени и блок 4 оценки и сигнализации. Входной усилитель разделен на две части и содержит пер; вьй усилитель 5, подключаемый к ди- зельному двигателю, и второй усилитель 6, подключаемый к бензиновому двигателю. К входам первого усилителя 5 подключены датчики давления, которые введены в линии высокого давления, соединяющие топливный насос и форсунку дизельного двигателя. В зависимости от того, включены ли они в области форсунки или топливного насоса, устройство может использоваться Для контроля всего процесса подачи топлива или для контроля процесса начала подачи топлива. Второй усилитель 6 подключен к прерывателю бензинового двигателя, к сре ней точке высоковольтного распределителя и к кабелю высокого напряжения, подключенному к первому цилиндру, Блок 3 распределения выполнен в виде цифрового сигнала синхронизатора, для обеспечения работы которог нет необходимости в использовании подвижных частей. Вход блока подключен к переключающей схеме 2, Один из входов блока подключен к этой схеме, а другой - к блоку 4 оценки и сигнализации. Сигналы поступают на вход цепи 7 управления от переключающей схемы 2 в блоке 3 распределения во времени. Цепь 7 управления обоюдосторонне связана с первым счетчиком 8 и схемой 9 формирования сигналов. Каждый выход связан с запоминающим устройством 10 и вторым счетчиком 11. В составе узла генератор . 12 вырабатывает импульсы с высокой стабильностью, а задатчик 13 числа цилиндров должен быть установлен в положение, соответствующее числу цилиндров испытуемого двигателя (в общем случае рассматривается число цилиндров от одного до восьми однако в случае необходимости можно рассматривать еще большее число цилиндров). Другой выход первого счетчика 8 через запоминающее устрой ство 10 подключен к блоку 14 сравнения, который также связан с выходом второго счетчика 11. Задатчик 13 числа цилиндров и генератор 12 своими выходами управляют состоянием делителя 15, выход которого подключе к входу первого счетчика 8. Генерато 12 связан с вторым счетчик.ом 11, а блок 14 сравнения связан со схемой 9 формирования сигналов. Первый счетчик 8 в предпочтительном случае оснащен таким запрещающим выходом, который связан с цепью 7 управления и внутри первого счетчика 8 подключе к последнему вьпсоду, обеспечивающему заполнение счетной цепи. Блок 4 оценки и сигнализации устройства может быть выполнен в соответствии с обычным решением осциллоскопа, однако в случае необходимости обеспечивается возможность оценки и отображения измеренных сигналов с помощью известных и при16годных для этой цели устройств цифровой обработки данных. Кроме осциллоскопа могут использоваться также и другие, аналоговые устройства и методы отобралсения сигналов, Предлагаемое устройство пригодно для проведения простой оценки и для индикации сигналов, поступающих от двигателя. Оно может быть оснащено подключенным к переключающей схеме 2 блоком 16 выбора числа цилиндров, который может использоваться для того, чтобы обеспечить поступление на вход блока 4 оценки и сигнализации сигналов исключительно от определенного числа цилиндров. Более эффективная оценка используемых сигналов может быть дoctигнyтa в том .случае, если используется последовательная схема, состоящая из подключенного к выходу схемы 9 формирования сигналов узла 17 задержки, логической схемы 18 и схем№ 19 формирования сигналов, В последовательной схеме логическая схема Т8 подключена к выходу схемы управления. Этот узел пригоден для обеспечения соответствующей вьщержки и соответствующего данному цилиндру сигнала, серии сигналов практически на всей длине, к проведению испытаний даже до момента формирования давления или сигнала. Выход схемы 19 формирования сигналов вместе с соответствующим выходом переключающей схемы 2 подключен к входу блока 4, обеспечивающего оценку сигналов, К одному из выходов переключающей схемы 2 может подключаться последовательно звено, состоящее из узла 20 задержки, стробоскопа 21, также подключенной к выходу переключающего блока 16 логической схемы 22, обеспечивающей выбор знака, и из угломера 23, За счет этого обеспечивается возможность точного измерения угловьпс параметров, относящихся к различным процессам, протекающим при работе двигателя, В общих случаях дизельные двигатели (во всяком случае их наиболее современные типы) оснащены датчиками верхней мертвой точки. Сигналы от этих датчиков поступают в согласующий каскад 24 к переключающей схеме 2, а затем - на последовательное звено. За счет этого обеспечивается возможность автоматического измерения с учетом правильного знака угловых параметров, соответствующих углу к моменту начала подачи топлива к дизельному дви гателю, а также предварительного впрыска. Устройство может быть также дополнительно оснащено дачиком верхней мертвой точки, приданным первому цилиндру. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Соответствующие элементы-датчики входного усилителя 1 установлены в соответствующих точках испытуемого .двигателя внутреннего сгорания. В случае испытания дизельного двигателя они располагшотся на трубо|проводах, предназначенных для подачи топлива, а в случае наличия, бензиновых двигателей - на молоточке прерывателя, в первой линии зажигания и в средней части высоковольтного ра пределителя. Активные элементы вход ного усилителя 1 могут располагаться в области двигателя или же по желанию внутри -корпуса устройства. Сигналы входного усилителя 1 поступают на вход переключающей схемы 2. Одновременно перед началом проведения измерений необходимо произвести установку задатчика 13 числа цилинд ров в соответствии с желаемым числом .цилиндров. В прочих вариантах конструктивного исполнения необходима проверка не более чем восьми цилиндров, однако существует возможность такого исполнения, которое пригодно для испытания двигателя, включающего в свой состав двенадцать и более цилиндров. Переключающая схема 2 вы7 деляет из сигнала, поступившего от входного усилителя 1, сигнал синхронизации. Этот сигнал поступает на вход цепи 7 управления. Сигнал синхронизации в общем случае вьфабатывается в соответствии с определенной величиной сигнала, относящегося к выбранному цилиндру. Выбор сигнала синхронизации осуществляется в процессе питания в каждом цикле, т.е. в случае четырехтактного двигателя после каждых двух оборотов вала двигателя. При поступлении сигнала синхронизации цепь 7 управления переписывает содержание первого счетчика 8 в запоминающее устройство 10. После этого цепь 7 управления обеспечивает возвращение счетчика 8 и счётчика 11 в нулевое состояние. Делитель 15 в соответствии с установ ленным с помощью задатчика 13 числа цилиндров числом обеспечивает деление сигнала генератора 12 и тем самьм загружает первьй счетчик 8. Одновременно неделенньй сигнал генератора 12 поступает на вход второго счетчика 11, который в соответствии с величиной установки задатчика 13 числа цилиндров загружается в п раз быстрее. Блок 14 сравнения сравнивает содержание второго счетчика 11 с введенным в запоминающее устройство 10 значением и в случае равенства обоих значений обеспечивает включение схемы 9 формирования сигналов, которое через цепь 7 управления возвращает второй счетчик Г в исходное состояние. После этого начинается повторный процесс загрузки второго счетчика 11. Одновременно с возвратом в исходное состояние через 9 формирования сигналов на вход переключающей схемы 2 поступает выходной сигнал. За одним сигналом синхронизации из схемы 9 формирования сигналов в переключающую схему 2 могут поступать только h выходных сигналов. Если, например, в результате сильного колебания числа оборотов двигателя воз никает эффект вьщачи нескольких сигналов стирания, то в этом случае это определяет схема 9 формирования сигналов - после достижения числа импульсов цепь управления блокируется и дальнейшая выдача сигналов невозможна до момента появления нового синхронизирующего сигнала. Такое решение обеспечивает возможность постоянного распределения длительности между двумя сигналами синхронизации в соответствии с одинаковым числом цилиндров также и в меняющихся условиях, т.е. при быстром изменении периода обращения вала двигателя. Одновременно обеспечивается возможность учета изменения длительности уже в том цикле, который следует за моментом изменения числа оборотов. В случае, если длительность паузы между моментами поступления сигналов синхронизации слишком велика, например при нахождении двигателя в состоянии останова, производится загрузка первого счетчика 8. Затем обеспечивающий загрузку последний выход цепочки счетчиков первого счетчика 8 через запрещакнций вход обуславливэ ет срабатывание цепи 7 управления. 9 в результате чего оказывается возде ствие на установку дальнейшего счета первого счетчика 8 и процесс выдачи сигналов синхронизации схемо 9 формирования сигналов. Поступающие от двигателя измерен ные сигналы вместе с сигналами синхронизации поступают через переключающую схему 2 на вход блока 4 оцен ки и сигнализации. В состав переклй чающей схемы 2 может быть введен л.о гический узел, который в соответств с состоянием блока 16 выбора числа цилиндров запрещает дальнейшую пере дачу сигналов от блока 4 оценки и сигнализации, за исключением сигналов, соответствующих цилиндрам с ус тановленным порядковым числом. В этом случае также имеет место процесс формирования сигналов синхрони зации в соответствии с описанным ме тодом . Переключающая схема 2 выполнена таким образом, что сигналы блока 3 . распределения во времени поступают также и на вход входного усилителя за счет чего можно обеспечить эффек тивное управление работой приданных отдельным цилиндрам измерительных элементов датчиков давления. Это решение является целесообразньм потому, что обеспечивается возможность считывания соответствующих из мерительных сигналов отдельных ци|линдров во временной последовательности эксплуатации без возникновения мешающих влияний сигналов друг на друге или искажения сигналов (например, за счет совместного нало жения). Говоря иначе, первый усилитель 5 работает в системе разделени времени. Сигналы от схемы 9-форми.рования сигналов могут поступать на /зел 17 згщержки, которьй может обусловить максимальную временную задержку, которая длится до тех пор пока не появится следующий сигнал. Цепь 7 управления обеспечивает в соответствии с состоянием задатчика 13 числа цилиндров также управле ние логической схемой 18. Это необходимо для того, чтобы обеспечить возможность реализации задержки до момента поступления сигнала синхронизации, т.е. после поступления сигнала от последнего цилиндра. За счет временной задержки можно обычным образом проверить на всей длине сигнал, относящийся к испытуемому 1..10 процессу, например процессуизменения давления. Синхронизация с задержкой является целесообразной также потому, что за счет этого также обеспечивается возможность оценки фазовых ошибок, обусловленных процессом чередования отдельных сигналов. Сигналы синхронизации подвергаются весьма точному делению. Так, фазовое соотношение может быть оценено с помощью осциллоскопа или подвергнуто цифровой оценке. Однако в данной схеме основную роль играет сигнал, относящийся к первому цилиндру. Ввиду того, что обеспечивается возможность проверки смещения, цепь 7 управления должна быть выполнена таким образом, чтобы по достижении необходимого числа цилиндров она не только блокировала бы выход схемы 9 формирования сигналов, но и одновременно управляла бы работой логической схемы 18, что последняя обеспечивала бы считывание сигналов, соответствующих последнему цилиндру. Первьй сигнал с временной задержкой считьшается логической схемой 18 таким же образом, как и соответствующий первому цилиндру смещенный сигнал синхронизации. Ввиду того, что этот сигнал Синхронизации вырабатывается из сигна ла, соответствующего последнему цилиндру, он опережает Начало проведения изменения испытуемого сигнала, например сигнала давления. Схема 1 9 формирования сигналов в общем и целом выполняет те же задачи, что и схема 9 формирования сигналов блока 3. разде1;ения времени. При использовании такого решения может быть реализован процесс, при котором перед каждым соответствующим цилиндру сигналом возможно добавление возникающего через соответствующий промежуток времени сигнала синхронизации. Сигнал синхронизации служит для обеспечения как цифровой, так и аналоговой обработки информации с целью ее отображения. Ввиду того, что длительность задержки не может превьш1ат1: интервала времени между следующими друг за другом сигналами,несмотря на наличие последовательной схемы, оснащенной узлом 17 задержки, всякие ошибки применительно к последовательности исключаются.Последовательная схема в связи с наличием переключакяцей схемы 2 при- . годна для работы входного усилителя 1 . 11 1 принцип работы узла 20 задержки и стробоскопа 21 практически аналогичен работе других приспособлений техники автомобильной диагностики, при исцользовании которой возникает необходимость в проведении угловых измерений. Узел 20 задержки, однако связан с логической схемой 22, обеспечивающей выбор знака, которая на основании полученного от переключаю щей схемы 2 сигнала определяет знак углового измерения. Это также устройство обычной конструкции. На осно вании выходного сигнала логической 1J2 схемы 22, обеспечивающей выбор знака, угломер 23 обеспечивает угловое измерение с учетом правильного знака. Эта возможность наиболее предпочтительна в том случае, когда двигатель оснащен датчиком верхней мертвой точки. Благодаря своей универсальной конструкции предлагаемое устройство пригодно для проведения высокоточных измерений эксплуатационных параметров бензиновых и дизельных двигателей с учетом изменяющихся эксплуатационных условий.