Устройство для диагностирования системы смазки четырехтактного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК G01M15/00 

№ Ю

Ш

сл

оо со

о

ел

со

него сгорания. Устр-во содержит мед- но-графитовые щетки 1, распределительный 2 и коленчатый 3 валы, подшипники 4 скольжения, высокоомное сопротивление 6, стабилизированный источник 7 тока, усилители 8, 9 постоянного тока, коромысла 10 привода клапанов, ось 11, шатуны 12, поршни 13, гильзы 14, фильтры 15, 16, 18, 19 низкой частоты, переменные резисторы 17, 20, 31, каналы 21, 24 двух- канального кольцевого коммутатора 22 интегратор 23, блок 25 индикации, реле 33, усилитель 34, схему И 35, два пороговых элемента, содержащих дифференциальные усилители 36, 38 постоянного тока, переменные резисторы 37, 39 тахогенератор 40, дифференциальный усилитель 41, резистор 42, потенциометрический датчик 43 давления масла, резистор 44, терморезис- торный датчик 45 т-ры масла, тирис- торный элемент 46, переменный резистор 47, терморезистор 48 регулирования глубины положительной обратной связи, амперметр 49 и исполнительный элемент 50. Устр-во обеспечивает контроль за общим состоянием деталей системы смазки двигателя на его малых и высоких оборотах и автоматический и последовательный контроль за состоянием каждой основной детали двигателя при его работе на наиболее распространенном режиме средних оборотов . 1 ил

Изобретение относится к двигате- лестроению и позволяет расширить функциональные возможности устр-ва для диагностирования двигателей внутрен

1

Изобретение относится к области эксплуатации и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания перед их техническим обслуживанием или ремонтом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже представлена общая схема устройства.

Устройство состоит из медно-графи- товых щеток 1, контактирующих с распределительным валом 2 и коленчатым валом 3 двигателя, которые установлены на подшипниках 4 скольжения и разделены масляной пленкой 5 от массы двигателя. Щетки 1 подключены через высокоомное сопротивление 6 к стабилизированному источнику 7 тока и к

входам первого и второго усилителей 8 и 9 постоянного тока. Распределительный вал 2 контактирует с коромыслами 10 привода клапанов, которые установлены на оси 11 и разделены масляной пленкой от массы двигателя. Коленчатый вал 3 контактирует с шатунами 12 и поршнями 13, которые установлены в гильзах 14 и разделены масляной пленкой от массы двигателя. Выход усилителя 8 подключен к фильтру 15 низкой частоты с частотой пропускания, равной частоте F вращения распределительного вала 2 на средних

0

0

5

оборотах двигателя, к фильтру 16 низкой частоты с частотой пропускания, равной 8 F вращения распределительного вала 2 на средних оборотах двигателя, и к первому переменному резистору 17. Выход усилителя 9 подключен к фильтру 18 низкой частоты с частотой пропускания, равной 2 F вращения распределительного вала 2 на средних оборотах двигателя, к фильтру 19 низкой частоты с частотой пропускания, равной 4 F вращения распределительного вала 2 на средних оборотах двигателя, и к второму переменному резистору 20. Выходы фильтров 15, 16, 18, 19 поочередно подключаются к первому каналу

21двухканального кольцевого коммутатора 22, который подключен к входу интегратора 23, а второй канал 24 коммутатора 22 поочередно подключает напряжение +12 В к входам блока 25 индикации, который состоит, например, из светодиодов 26, 27, 28, 29, 30, высвечиваюших соответственно индексы Г, Р, О, К, П ограничивающего ток резистора 31. Переменные резисторы 17 и 20 подключены через нормально замкнутые контакты 32 реле 33 к входу интегратора 23. Обмотка реле 33 и обмотка коммутатора или его блок

22управления подключены к выходу третьего усилителя 34, вход которого подключен к выходу логической схемы

И 35, два входа которой подключены соответственно к двум выходам двух пороговых элементов, содержащих дифференциальный усилитель 36 постоянного тока и переменный резистор 37, дифференциальный усилитель постоянного тока 38 и переменный резистор 39. Прямой вход усилителя 36 и инверсный вход усилителя 38 подключены к тахо- генератору 40, а инверсный вход усилителя 36 и прямой вход усилитепя 38 через переменные резисторы 37 и 39 соответственно подключены к стабилизированному источнику 7 тока (+U).

Выход интегратора 23 подключен к инверсному входу первого дифференциального усилителя 41, который подключен к +12 В через делитель, образованный резистором 42 и потенциометри- ческим датчиком 43 давления масла, а прямой вход усилителя 41 подключен к +12 В через делитель, образованный резистором 44 и терморезисторным датчиком 45 температуры масла. Выход усилителя 41 подключен к управляющему тиристорному элементу 46, через переменный резистор 47 регулирования глубины отрицательной обратной связи к инверсному входу, а через терморезистор 48 регулирования глубины положительной обратной связи - к прямому входу усилителя 41. Выход управляющего тиристорного элемента 46 через амперметр 49 подключен к исполнительному элементу 50, например соленоиду или шаговому двигателю, шток 51 которого кинематически связан с заслонкой

52подачи топлива во впускном тракте

53двигателя.

Устройства работает следующим образом.

При запуске и работе двигателя на холостом ходу или малых оборотах та- хогенератор 40 вырабатьтает напряжение ниже пороговой величины, установленной переменным резистором 37 на инверсном входе усилителя 36, поэтому указанный усилитель закрыт, с его выхода подается логический О на верхний вход схемы И 35, а на нижний вход - логическая 1 с выхода усилителя 38, поэтому с выхода схемы И 35 на вход усилителя 34 поступает логический О, усилитель 34 закрыт и на обмотку 33 реле и блок 22 управления коммутатора напряжение не подается. Поэтому первый канал кольцевого коммутатора 22 остается не подключен0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ным ни к одному из выходов фильтра 15, 16, 18, 19, а только через нормально замкнутые контакты 32 реле 33 вход интегратора 23 подключен к выходам усилителя 8 и усилителя 9 через переменные резисторы 17 и 20, которыми регулируют общий уровень всех сигналов, поступающих от деталей двигателя при настройке устройства. Таким образом, на вход интегратора 23 поступают сигналы от всех деталей системы смазки двигателя, а именно: от распределительного вала 2 - изменения толщины масляной пленки 5 в подшипниках 4 с частотой F, от коленчатого вала 3 - аналогичные сигналы с частотой 2F, от поршней 13 и шатунов 12 - изменения толщинь масляной пленки между поршнем 13 и гильзой 14 с частотой 4F, от коромысел 10 привода клапанов газораспределения - изменения толщины масляной пленки между коромыслами 10 н осью 11 с частотой, например, 8F, которая зависит от числа коромысел и клапанов в двигателе. На выходе интегратора 23 образуется постоянный уровень напряжения, пропорциональный средней составляющей общего сигнала от всех деталей двигателя. Если нарушслия величины масляных пленок 5 между всеми дета.пями двигателя и его массой невелики, то общий уровень сигнала с выхода интегратора 23 достигает значительной величины, которая поступает на инверсный вход усилителя 41 и закрывает его, поэтому на управляющий злектрод управляющего тиристорного элемента 46 напряжение не выдается и он закрыт. Поэтому через амперметр 49 и обмотку исполнительного элемента 30 1ток не протекает, шток 51 под дейст- |вием пружины максимально вьдвинут и заслонка 52 максимально открыта, двигатель работает без ограничения оборотов на указанном режиме. На шкале амперметра 49 индицируется нуль и родитель информируется об отсутствии неисправностей в смазке деталей, а на блоке 25 индикации на этом режиме работает светодиод 29, высвечивающий индекс О - уровень неисправ- .ностей системы смазки деталей, так как второй сигнал 24 коммутатора 22 ;Подключает светодиод 28 к источнику тока +12 В.

При неправильной эксплуатации двигателя, неисправностях масляного на513

coca, фильтра и других деталей, снижении качества масла, перегреве двигателя, износе деталей двигателя и других неисправностях толщина масляной пленки 5 между деталями снижается вплоть до отдельных моментов сухого трения, поэтому обии1й уровень напряжения на интеграторе 23 также снижается на величину, пропордиональную неисправностям в системе смазки, что вызывает уменьшение напряжения на инверсном входе усилителя 41, которое дополнительно снижается делителем 42, 43 за счет снижения сопротивления датчика 43 при понижении давления масла. Кроме того,если неисправности сопровождаются увеличением температуры масла более , то снижение величины терморезистора 48 ведет к уве- личению положительной обратной связи усилителя 41, который открывается на величину, пропорциональную общему уровню неисправностей в системе смазки, и открывает управляющий тиристор- ный элемент 46, который подает ток через амперметр 49 на исполнительный элемент 50 также пропорционально величине неисправности в системе смазки и тем самым снижает обороты и нагруз- ку двигателя до безопасной величины. При этом на шкале амперметра 49 индицируется величина неисправностей в системе смазки и водитель информируется о ее величине, а на блоке 25 индикации на режиме малых оборотов рабо- тает светодиод 28, высвечивающий индекс О - общий уровень неисправностей в системе смазки.

При увеличении оборотов двигателя до средней величины, что является наиболее распространенным режимом движения, который требует поэтому более точного контроля за смазкой деталей двигателя, тахогенератор 40 вырабатывает напряжение, равное пороговой величине, установленной переменным резистором 37 на инверсном входе усилителя 36, поэтому указанный усилитель открывается и с его выхода подается логическая 1 на верхний вход схемы И 35, также открыт усилитель 38, поскольку напряжение с тахогене- ратора 40 на средних оборотах, поступающее на инверсны вход усилителя 38, меньше порога, установленного переменным резистором 39. Таким образом, на HHjKHnii вход схемы И 35 также поступает логическая 1, поэтому на

Q с 0 5 .

0 5

0

5

196

ее выходе логическая 1 открывает усилитель 34, который выдает уровень напряжения на обмотку реле 33, контакты 32 которого размыкаются и отключают переменные резисторы 17 и 20 общего сигнала с деталей двигателя от входа интегратора 23. Одновременно подается напряжение и на обмотку или блок 22 управления кольцевого коммутатора, который переключает на полшага контакты первого канала 21 одновременно с контактами второго канала 24 и подключает выход фильтра 15 низкой частоты к входу интегратора 23, а напряжение +12 В - к светодиоду 27, высвечивающему индекс Р - распределительный или кулачковый вал. Фильтр 15 настроен на частоту F, равную частоте вращения распределительного вала 2 на средних оборотах, поэтому задерживает все другие сигналы от деталей двигателя и пропускает только сигналы изменения толщины масляной пленки 5 в подшипник 4 распределительного вала 2. Указанный сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает через цепи коррекции температуры и давления масла усилителя 41 на управляющий элемент 46, через который создает ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки распределительного вала, который индицируется на шкале амперметра 49, и водитель получает информацию о состоянии смазки распределительного вала 2 и о его износе для ранней диагностики неисправностей и их устранения.

По истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается на один шаг и подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 18 низкой частоты, а напряжение +12 В - к светодиоду 29, высвечивающему индекс К - коленчатый вал. Фильтр 18 настроен на частоту 2 F, равную удвоенной частоте вращения распределительного вала 2, что соответствует частоте вращения коленчатого вала 3, поэтому задерживает все другие сигналы от деталей двигателя и пропускает только сигналы изменения толщины масляной пленки 5 в подшипниках 4 коленчатого вала 3. Указанный сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает через цепи коррекции температуры и давления масла усилителя 41 на управляющий

713

элемент 46, через который создает ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки коленчатого вала 3, который индицируется на шкале ампер- метра А9 и информирует водителя о состоянии смазки коленчатого вала и о его износе для ранней диагностики неисправностей и их устранения.

По истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается еще на один шаг и подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 19 низ- кой частоты, а напряжение +12 В - к светодиоду 30, высвечивающему индекс П - поршни. Фильтр 19 настроен на частоту 4F, равную удвоенной частоте вращения коленчатого вала 3, так как за один оборот вращения коленчатого вала 3 поршни 13 два раза меняют направление движения и два раза создают изменения толщины пленки масла между своей поверхностью и гильзами 14. Фильтр 19 задерживает все другие сигналы от деталей двигателя и пропускает только сигналы изменения толщины масляной пленкн между поршнями 13 и гильзами 14.

Указанный сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает через цепи коррекции температуры и давления масла усилителя 41 на управляющий элемент 46, через который создает ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки поршней и гильз, который индицируется на шкале амперметра 49 и информирует водителя о

состоянии смазки деталей поршневой

группы двигателя и о их износе для ранней диагностики неисправностей и их устранения.

По истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается еще на один шаг и подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 16 низкой частоты, а напряжение +12 В - к светодиоду 26, высвечивающему ин- деке Г - газораспределение. Фильтр 16 настроен на частоту, например 8F, которая зависит от числа клапанов и .коромысел 10 в двигателе и для четырехцилиндрового двигателя в восемь раз больше частоты вращения распределительного вала 2, так как за один оборот распределительного вала 2 че

j 0 5 0

5

0

5

5

тыре пары коромысел 10 меняют гккчче- редно направление движения дна раза, поэтому восемь раз создают нчменения толщины масляной пленки между своей поверхностью и осью 11. Фильтр 16 задерживает все другие сиг-налы от деталей двигателя и пропускает только сигналы изменения толщины масляной пленки между коромыслами 10 и осью 11, соединенной с массой двигателя, а также между клапанами и массой двигателя. Указанный сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает через цепи коррекции температуры и давления масла усилителя 41 на управляюищй элемент 46, через который создается ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки, коромысел и клапанов газораспределения, который цируется на шкале амперметра 49 и информирует водителя о состоянии смазки деталей газораспределения и о их износе для ранней диагностики неисправностей и их устранения.

По истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается на следуюш 1й шаг н вновь подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 15 низкой частоты, что обеспечивает контроль за смазкой распределительного вала 2 и т .д. Кроме указанш.к четырех фильтров в устройство могут быть введены дополнительные фильтры с частотой, соответствующей частоте вращения или перемещения любой другой заданной детали двигателя на средних оборотах. Если в любой момент времени, когда подключен один из фильтров 15, 16, 18, 19, обороты двигателя станут ниже сред}шх, то реле 33 и коммутатор 22 выключаются, подвижные контакты каналов 21 и 24 переключаются на полшага и устройство переходит на первый указанный режим работы.

При увеличении оборотов двигателя от средних до максимальных величин тахогенератор 40 вырабатывает напряжение выше пороговой величины, установленной переменным резистором 37 на инверсном входе усилителя 36, поэтому указанный усилитель открыт и с его выхода подается логическая 1 на верхний вход схемы Н 35, но уси.пи- тель 38 закрывается, поскольку напряжение с тахогенератора 40 на высоких оборотах, поступающее на иивсрсш.п)

913

вход усилителя 38, выше порога, установленного переменным резистором 39. На нижний вход, схемы И 35 поступает логический О, поэтому на выходе образуется также логический О, который закрывает усилитель 34. Блок управления кольцевого коммутатора 22 выключается, подвижные контакты каналов 21 и 24 переключаются на полшага и первый канал 21 коммутатора отключается от входов всех фильтров 15, 16, 18, 19 низкой частоты, второй канал 24 коммутатора подключает +12 В к светодиоду 28, который высвечивает индекс О - общий уровень неисправностей системы смазки.

Реле 33 обесточивается, и его нормально замкнутые контакты 32 коммутируют выходы усилителей 8 и 9 через переменные резисторы 17 и 20 к входу интегратора 23, который формирует уровень напряжения средней составляющей общего сигнала от всех деталей двигателя.

Общий сигнал проходит через цепи усилителя 41 и управляющий элемент 46 на исполнительный элемент 50 и индицируется на шкале амперметра 49, информируя водителя об общем состоя

нии деталей системы смазки на указанном режиме работы двигателя.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль за общим состоянием деталей системы смазки двигателя на его малых и высоких оборотах и обеспечивает автоматический и последовательный контроль за состоянием каждой основной детали двигателя при его работе на наиболее распре- страненном режиме средних оборотов, что значительно повышает точность контроля за состоянием деталей системы смазки двигателя и расширяет функциональные возможности устройства в области диагностики неисправностей деталей для их своевременного устранения.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования системы смазки четьфехтактного двигателя внутреннего сгорания, снабженного коленчатым и распределительным валами и органом управления подачей топлива, содержащее стабилизированный

0 5

0

5 0 5

0

1910

источник тока, первый и второй усилители постойного тока, дифференциальный усилитель с обратными связями, измерительные, преобразующие и регистрирующие элементы, тахогенератор, управляющий тиристорный и исполнительный элементы, первый, второй и третий переменные резисторы, причем первый и второй усилители подключены к стабилизированному источнику питания, первому и второму переменным резисторам,массе и соответственно - к распределительному и коленчатому валам двигателя,дифференциальный усилитель подключен к источнику питания,массе, измерительными управляющему тиристор- ному элементам,последний подключен к исполнительному элементу, связанному с органом управления подачей топлива, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит по меньшей мере четыре фильтра низкой частоты с частотами пропускания, равными, например, одной, двум, четырем и восьми частотам вращения распределительного вала на средних оборотах, двухканальный кольцевой коммутатор, интегратор, блок индикации, два пороговых элемента, схему совпадения, третий усилитель и реле с нормально замкнутыми контактами, причем входы фильтров низкой частоты подключены к выходам первого и второго усилителей постоянного тока, выходы фильтров подключены через первый канал двухканального кольцевого коммутатора к входу интегратора, выход которого подключен к входу дифференциального усилителя и его выходу через третий переменный резистор, а второй канал двухканального кольцевого коммутатора подключен к блоку индикации, а выход токогенератора через два пороговых элемента, схему совпадения и третий усилитель подключен к блоку управления двухканапьным кольцевым коммутатором и обмотками реле, нормально замкнутые контакты которого связывают выходы первого и второго усилителей постоянного тока с входом интегратора через первый и второй переменные резисторы, а между управляющим тиристорным элементом и исполнительным элементами подключен регистрирующий элемент, например амперметр.