Устройство для контроля неравномерности вращения вала двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к электронным приборам для испытаний и технической диагностики двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повьшение качества и производительности диагностирования.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения вала двигателя, выход которого подключен к входу первого формирователя 2 импульсов. Выход последнего подключен к входу умножителя 3 частоты и входу второго формирователя 4 импульсов. Выход умножителя частоты подключен к входу первого счетчика 5. Выход последнего подключен к первому входу сравнивающего устройства 6. Вькод сравнивающего устройства 6 соединен с входом установки в единицу второго триггера 7. Выход второго формирователя 4 импульсов подключен к входу т pie ть- его формирователя 8 импульсов. Выход последнего соединен с входом сброса в нуль первого счетчика 5 и установка в нуль второго триггера 7. Прямой выход последнего подключен к первому входу первой схемы И 9, а инверсный - к первому входу второй схемы И 1,0. К вторым входам схем И 9 и IО подключен выход умножителя 3 частоты. Выход первой схемы И 9 соединен с первым (суммирующим) входом реверсивного счетчика 11. К второму .(вычит.ающему) входу последнего подключен выход второй схемы И 10. Третий вход реверсивного счетчика 11 соединен с выходом второго формирователя 4 импульсов. Четвертьй вход реверсивного счетчика 11, а также второй вход сравнивающего устройства подключены к задатчику установки контроля средней частоты сигнала, вырабатываемого датчиком. Пятый вход реверсивного счетчика 11 соединен с выходом третьего фбрмирователя 8 импульсов. Выход р е-версивного счет- чика 11 подключен к информационному входу вспомогательного регистра 12. К информационному входу первого триггера 13 подключен прямой выход второго триггера 7.

Выход третьего формирователя 8 импульсов соединен с входом дополнительного счетчика .14. Выход последнего подключен к первому входу третьей

схемы И 15. Второй вход последней соединен с выходом первого формирователя 2 импульсов. Выход третьей схемы И 15 подключен к тактирующим входам вспомогательного регистра 12 и первого триггера 13. Выход первого триггера 13 соединен с входом первого блока 16 индикации. Выход вспомогательного регистра 12 подключен к входу дешифратора 17. Выход последнего подключен к входу второго блока 18 индикации.

Устройство работает следующим образом.

В основу технической реализации устройства для контроля неравномерности вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания заложен

метод измерения временных интервалов, соответствующих времени поворота коленчатого вала двигателя на заданный угол. Указанные временные интервалы формируются датчиком 1, установленным вблизи зубьев маховика. Частота f выходного сигнала датчика 1 определяется скоростью вращения вала двигателя и количеством зубьев маховика. Импульсы с выхода датчика 1 поступают на вход первого формирователя 2 импульсов. Последний формирует узкие прямоугольные импульсы с тем же периодом следования Т - которые поступают на вход умножителя 3

частоты и второго формирователя 4 импульсов..

Умножитель 3 частоты вьфабатьшает последовательность импульсов с частотой dv K-deV К/ТСР , где dер- средняя частота импульсов, поступающих на вход умножителя; К - коэффициент умножения,умножителя 3, так что за период Tj ,. т.е. к моменту появления очередного импульса на выходе первого формирователя 2 импульса, на выходе умножителя 3 образуется некоторое количество импульсов, равное

50

N K-ii- ,

Тогда за период Tj при Tj Тс , что соответствует строго равномерному вращению вала, умножитель 3 вы- рабатывает количество импульсов N, численно равное его коэффициенту умножения, т.е. N К.

При TJ Ttf, (l-5),j что соответствует ускорению вращения вала, на

вход счетчика 5 с выхода умножителя 3 поступает N импульсов, число которых меньше коэффициента умножения N L(l-5), где S- величина относительной неравномерности вращения, равная

f

При Т;

(Tj -Тс )

cp

TCJ(J), ЧТО соответст J С

вует замедлению вращения вала, на вход первого счетчика 5 с выхода умножителя поступает N импульсов, число которых больше его коэффициента умножения N К( -i-S) .

Код уставки, равной коэффициенту умножения умножителей 3, с помощью сравнивающего устройства 6 непрерьш- но сравнивается с кодом числа N набираемого первым счетчиком 5 в процессе счета импульсов, вырабатьша- емых умножителем 3. В момент равенства кода, записанного в первом счетчике, и кода уставки, сравнивающее устройство вырабатьгоает импульс, который устанавливает в единичное состояние второй триггер 7. Участок

15

20

пульсов. Последний по заданему фронту приходящего на его вход импульса формирует короткий прямоугольный импульс, который обнуляет первый счетчик 5 и устанавливает в нулевое состтояние второй триггер 7. Второй триг гер 7 управляет работой схем И 9 и 1 Если второй триггер 7 находится в единичном состоянии, то открыта схема И 9 единичным потенциалом с прямого выхода второго триггера 7, при этом схема И 9 пропускает серию импульсов, вырабатываемую умножителем 3, на первьй вход реверсивного счетчика 11. Если второй триггер 7 находится в состоянии нуль, то открыта схема И 10 единичным потенииалом с инверсного выхода второго триггера

7, при этом серия импульсов, вырабатываемая умножителем 3, поступает на второй вход реверсивного счетчика II. Срабатьшается в нуль реверсивный счетчик 11 импульсами с выхо- 25 да второго формирователя 4 импульсов. На четвертый вход реверсивного счетчика 11 подается код уставки, равной коэффициенту умножения умножителя 3, запись которого в реверсивный счетускорения вала: на вход первого счетчика 5 поступает с выхода умножителя- - - -

3 число импульсов N меньше его коэф- осуществляется импульсами с вы- фициента умножения, следовательно.

сравнивающее устройство 6 не сраба- тьшает, и в момент появления на выходе первого формирователя 2 импульхода третьего формирователя 8 импульсов .

Запись информации из реверсивного счетчика во вспомогательный регистр

сов очередного импульса второй триг- 35 и из второго триггера 7 в первый триггер 7 находится в нулевом состоянии. Участок замедления вращения вала: на вход первого счетчика 5 поступает с выхода умнножителя 3 частоты число импульсов N больше его коэффициента умножения. В момент равенства кода, записанного в первом счетчике, и кода уставки, сравнивающее устройство вырабатывает импульс, который устанавливает второй триггер 7 в единичное состояние и в момент появления на выходе первого формирователя 2 импульсов очередного импульса второй триггер 13 осуществляется в моменты, когда на выходе схемы И 15 появляются импульсы, т.е. в моменты одновременного появления на выходе дополнитель40 кого счетчика 14 и выходе первого фор мирователя 2 импульсов.

Состояние первого триггера 13 индицируется первым блоком 16 индикации. Последний индицирует знак уско45 рения вращения вала. Состояние вспомогательного регистра I3 преобразовывается дешифратором, I7 и индицируется на табло второго блока 18 индикации. Последний индицирует значение

гер находится в единичном состоянии. .,... .- .

Таким образом, второй триггер 7 обес- неравномерности вращения вала. ;печивает определение знака ускорения вращения вала.

Так как. скорость регистрации оператором ограничена, а частота вращения коленчатого вала двигателя и коли- 55 чество зубьев измерительной шестерни изменяются в широких предела с, то в устройство введен дополнительный счетчик 14, который управляет работой вспомогательного регистра 12, а елеПо заднему фронту импульса, вырабатываемого первым формирователем 2 импульсов, второй формирователь 4 импульсов вырабатьтает короткий прямоугольный импульс, которьй поступает на вход третьего формирователя 3 им5

0

пульсов. Последний по заданему фронту приходящего на его вход импульса формирует короткий прямоугольный им- пульс, который обнуляет первый счетчик 5 и устанавливает в нулевое сост; тояние второй триггер 7. Второй триггер 7 управляет работой схем И 9 и 10. Если второй триггер 7 находится в единичном состоянии, то открыта схема И 9 единичным потенциалом с прямого выхода второго триггера 7, при этом схема И 9 пропускает серию импульсов, вырабатываемую умножителем 3, на первьй вход реверсивного счетчика 11. Если второй триггер 7 находится в состоянии нуль, то открыта схема И 10 единичным потенииалом с инверсного выхода второго триггера

7, при этом серия импульсов, вырабатываемая умножителем 3, поступает на второй вход реверсивного счетчика II. Срабатьшается в нуль реверсивный счетчик 11 импульсами с выхо- 5 да второго формирователя 4 импульсов. На четвертый вход реверсивного счетчика 11 подается код уставки, равной коэффициенту умножения умножителя 3, запись которого в реверсивный счет- - - -

осуществляется импульсами с вы-

осуществляется импульсами с вы-

хода третьего формирователя 8 импульсов .

Запись информации из реверсивного счетчика во вспомогательный регистр

35 и из второго триггера 7 в первый триггер 13 осуществляется в моменты, когда на выходе схемы И 15 появляются импульсы, т.е. в моменты одновременного появления на выходе дополнитель40 кого счетчика 14 и выходе первого фор мирователя 2 импульсов.

Состояние первого триггера 13 индицируется первым блоком 16 индикации. Последний индицирует знак уско45 рения вращения вала. Состояние вспомогательного регистра I3 преобразовывается дешифратором, I7 и индицируется на табло второго блока 18 индикации. Последний индицирует значение

.,... .- .

неравномерности вращения вала.

Так как. скорость регистрации оператором ограничена, а частота вращения коленчатого вала двигателя и коли- 55 чество зубьев измерительной шестерни изменяются в широких предела с, то в устройство введен дополнительный счетчик 14, который управляет работой вспомогательного регистра 12, а еледовательно, и работой блока индикации. Объем дополнительного счетчика 14 выбирается из условия (N), А+1, где NOJ- объем счетчика, Z - число зубьев шестерни А - целое число. Благодаря реализации этого условия устройство индицирует неравномерност вращения коленчатого вала двигателя при различньк его угловых положениях Например, если в данный момент измерения неравномерности вращения вала устройством происходит при прохождении вблизи датчика 1 первого и вто- роге зубьев шестерни, то следующий результат замера соответствует про- хождени о вблизи датчика 1 второго и третьего зубьев шестерни и т.д.

Измерение неравномерности вращения вала двигателя осуществляется следующим образом. Рассмотрим случай ускорения вращения вала. Появление очередного импульса на выходе первого формирователя 2 импульсов вызывает срабатывание второго формирователя 4 импульсов. Импульс с выхода последнего обнуляет реверсивный счетчик 1 1 и вызьшает срабатьгоание третьего. формирователя 8 импульсов. Импул с выходи последнего обнуляет счетчик 5, записывает в реверсивный счетчик кодовую комбинацию, соответствующую коэффициенту умножения частоты умножителя 3 и устанавливает в нулевое состояние триггер 7. Единичный потенциал с инверсного выхода последнего открывает схему И ,10, которая пропускает последовательность импульсов , вырабатьшаемуго умножителем 3, на второй вход реверсивного счетчика 1. Первый счетчик 5 и реверсивный счетчик 11 подсчитывают количество импульсов, поступающих на их входы. Так как рассматривают случай ускорения вращения вала, то за .время появления очередного импульса на выходе первого формирователя 2 им пульсов на входы счетчика 5 и реверсивного счетчика 1I поступает количество импульсов меньше коэффициента умножения умножителя 3. Кодовая комбинация, оставшаяся в реверсивном счетчике, записьшается во вспомогательный регистр 12 в момент появления на вьтходе третьей схемы И 15 импульса. Импульс на выходе третьей схемы И 15 появляется при условии одновременного появления импульсов на выходе первого формирователя 2 им

пульсов и на выходе дополнительного счетчика 14. Кодовая комбинация, записанная во вспомогательный регистр, определяет величину относительной неравномерности вращения вала двигателя.

Кодовая комбинация вспомогательного регистра 12 преобразуется дешифратором 17, и второй блок 18 индикации индицирует величину относительиой неравномерности вращения вала.

Одновременно в первый триггер 3 записывается состояние второго триггера 7, и первый блок 16 индикации индицирует знак неравномерности вращения вала. В данном случае индицируется знак плюс. Блоки индикации индицируют результат измерения неравномерности, пока на выходе дополнительного счетчика 14 не появляется очередной импульс.

Рассмотрим случай замедления вращения вала двигателя. На время появления очередного импульса на выходе первого формирователя 2 импульсов на входы первого счетчика 5 и реверсивного счетчика 11 поступает количество импульсов, численно превьпвающее коэффициент умножения умножителя 3. В данном случае устройство работает следующим образом. Как только в первом счетчика 5 записана кодовая комбинация, соответствующая коэффициенту умножения умножителя 3, т.е. на его вход поступает К импульсов, срабатывает сравнивающее устройство 6.На выходе последнего появляется импульс,который устанавливает.второй триггер 7 в единичное состояние,при этом схема И 10

закрывается, а схема И 9 открьгаается

единичным потенциалом с прямого выхода второго триггера 7. Схема И 9 пропускает последовательность импульсов

45 на суммирующий вход реверсивного счетчика, который в момент переключения второго триггера 7 обнулен, так йак

на его вход поступило К, импульсов. Ре . версивный счетчик 11 подсчитывает ко50 личество импульсов, поступающее на его суммирующий вход. Появление очередного импульса на выходе первого формирователя 2 импульсов записывает состоя| ие реверсивного счетчика во

55 вспомогательный регистр 12 и состояние второго триггера 7 в первый триггер 13 только в те моменты, когда на выходе дополнительного, счетчика 14 действует импульс. Кодовая комбина7.

ция, записанная во вспомогательный регистр, преобразуется дешифратором 17, и второй ftnoK 18 индикации индицирует величину измеренной неравномерности вращения. Первый блок 16 индикации индицирует знак неравномер нести вращения. В данном случае индицируется знак минус. Блоки индикации индицируют данный результат измерения неравномерности до тех пор, пока на выходе дополнительного счетчика 14 не появится очередной импульс, устройство измеряет неравномерно вращения вала непрерывно.

По сравнению с известными предлагаемое устройство обеспечивает более высокое качество и производительность диагностирования.

Качество диагностирования повышается за счет того, что предлагаемое

606448

устройство позволяет определить те- i кущее значение неравномерности в пределах полного оборота вала, а не g только ее максимальное и минимальное значения, как в известном устройстве. Производительность диагностирования по сравнению с известным устройством вьше благодаря тому, что в одном цик10 ле измерения предлагаемогое устройство обеспечивает получение величины и знака неравномерности и нет необходимости поочередно изменять уставки контроля, добиваясь смены

15 показаний блока индикации (как в известном устройстве, на что требуется дополнительное время, т.е. за одно и то же время при использовании предлагаемого устройства выполняется

20 большая программа испытаний, чем при использовании известного устройства).

8

10

fS

11

IS

It