Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

СП

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания, в частности к устройствам для оценки технического состояния двигателей и может быть использовано при диагностировании дизелей.

Цель изобретения - увеличение числа диагностируемых параметров и автоматизации процесса измерений,

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания содержит датчик 1 исследуемого процесса, . датчик 2 верхней .мертвой точки (ВМТ), формирователи 3 и 4 сигналов, формирователь 5 импульсов, стробоскоп 6, блок 7 управляемой задержки, коммутаторы 8-1 Oj счетный триггер П, пер- вый 12, второй 13 и третий 14 элементы И, генератор.15, первый 16 и второй 17 счетчики, первый 18 и второй 19 буферные элементы, первый 20 и второй 2,вычислителиJ блок 22 задания режима, блок 23 управления, блок 24 сравнения блок 25 памяти и блок 26 индикации,

Выход датчика 1 исследуемого процесса через формирователь 3 сигналов соединен с первым входом формирователя 5 ш-шульсов, вторым входом коммутатора 9 и вторым и третьим входами коммутатора 10 и входом блока 7 управляемой задержки, выход которого соеди нен с входом-стробоскопа и первым входом коммутатора 8 j выход последнего связан с вторым входом формирователя 5 импульсов, выход которого подключен к первым входам коммутаторов 9 и 10.

Третий и четвертый входы коммутатора 9 подключены к положительному выводу источника питания, а четвертый вход коммутатора 10 соединен и второй вход коммутатора 8 подключен через формирователь 4 сигналов к выходу датчика 2 ВМТ, Выход коммутатора 9 соединен с первым входом элемента И 12, выход которого связан с вторым входом буферного элемента 18 и вторым вхо дом элемента И 13, выход последнего соединен с входом счетчика 16, выход которого соединен с первым входом буферного элемента 18, Выход коммутатора 10 соединен с входом счетного триг гера 11, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И 12, а инверсный выход с вторым входом буферного элемента 19 и вторым входом элемента И 14, выход которого связан через счетчик 17 с первым входом буферного элемента 19. Первые входы элементов И 13 и 14 подключены к выходу генератора 15, Выходы буферных элементов 18 и 19 соединены с вторым входом блока 23 и информационным входом вычислителя 20, первый выход которого соединен с первым входом блока 23 управления, а первый и второй выходы последнего связаны с управляющими входами буферных элементов Г8 и 19 соответственно. Третий и четвертый выходы блока 23 соединены с первым и вторым.управляющими входами вычислителя 20, второй выход которого соединен с первым входом блока 24 сравнения и информационным входом блока 25 памяти, а выход последнего соединен с информационньм входом вычислителя 21, первый выход вычислителя 21 соединен с информационным входом блока 26 индикации, второй выход - с управляющим входом блока 25 памяти, а дополнительный его вход подключен к

седьмому выходу блока 23 управления, шестой выход которого соединен с входом блока 22 задания режима, а пятый с вторым входом блока 24 сравнения, выход которого подключен к. третьему входу блока 23, Выход блока 22 соединен с управляющими входами коммутаторов 8-10J блока 23 управления, блока 7 управляемой задержки, блока 26 индикации и вычислителя 21, а четвертый вход блока 23 управления подключен к выходу блока 26 индикации.

Устройство работает следующим образом,

В соответствии с установленным в блоке 22 режимом работы устройства на первый вход элемента И 12 и вход счетного триггера 11 поступают соответственно следующие сигналы: в ре- яшме измерения угла опережения исследуемого процесса (резким О).импульсы с выхода формирователя 5, дли- :тельность которых определяется фазовым сдвигом сигналов формирователей 3 и 4| в режиме измерения длительности исследуемого процесса (режим I) - импульсы с выхода формирователя 3j в режиме измерения мощности (при отсутствии отметок от датчика ВМТ)(ре- з;дам II) - уровень логической единицы и импульсы с выхода формирователя 3; в режиме измерения мощности (по отметкам датчика ВМТ) (режим III) . 1460652

уровень логической единицы и импуль- Рассчитанные вычислителем 20 дли- сы с выхода формирователя 4 импульсов, тельности двух последовательных вре- В режимах О и I на выходах эле- менных интервалов сохраняются в бло- ментов И 13 и 14 поочередно формируют- ке 25 памяти. После вычисления ука- ся временные интервалы, соответст- занным образом длительностей двух по- вующие длительности процесса, фазовый следовательных временных интервалов сдвиг которого измеряется в данном по сигналу от блока 23 зттравления на- резшме работы (например, угол опере- чинает работу вычислитель 21, который жения и длительность впрыска для ди- ю выбирает в обратном порядке записан- зельного двигателя), и длительности ные в блок 25 памяти данные и в зави- одного периода исследуемого процесса симости от установленного в блоке 22 (например, интервал впрыск-впрыск режима работы рассчитывает соответст- для дизельного двигателя). В режимах вующие значения диагностических пара- II и III на выходах элементов И 13 15 метров (например, частоту вращения ко- и 14 поочередно формируются временные ленчатого вала и соответствующие фазо- интервалы, длительность которых соот- вые значения углов опережения и дли- ветствует одному периоду сигнала, по-- тельности впрыска для дизельного дви- ступающего на вход счетного тригге- гателя).

ра 1I (для дизельного двигателя это 20 По окончании работы вычислителя 21 соответственно интервалы впрыск-впрыск рассчитанные им данные передаются в и ВМТ-ВМТ).блок 26 индикации, где отображаются в

При установке режима О или 1 соответствующем выбранному режиму ви- блок 23 управления поочередно через де, после чего блок 23 управления по- буферные элементы 18 и 19 считывает 25 лучает сигнал о возможности начать но- информацию о состоянии счетчиков 16 вый цикл измерений. Помимо выбора ре- и 17, анализируя состояние выхода эле- жима измерения того или иного диагнос- мента И 13 и инверсного выхода счет- тического параметра в блоке 22 зада- ного триггера 11 (Первый Готово - ния режима осуществляется также синх- высокий.потенциал на выходе элемен- 30 ронизация работы всего устройства в та И 13, разрещающий поступление так- целом, например, устанавливается ре- товых импульсов на выход счетчика 16j жим индикации измеряемых параметров, второй Готово - высокий потенциал кроме того, блок 22 задания режима на инверсном выходе счетного тригге- управляет также работой стробоскопа 6. ра , разрешающий поступление такто- g При наличии сигналов от датчика 2 БИТ вых импульсов на вход счетчика 17).. стробоскоп 6 не используется ни в од- Такой поочередный контроль блоком 23 ном из режимов работы устройства и управления состояний счетчиков 16 его работа блокируется за счет вы- и 17 обеспечивает надежную синхрониза- ключения блока 7 управляемой задерж- цию работы устройства при измерении 40 ки. Однако при отсутствии сигналов фазовых характеристик процесса малой от датчика 2 ВМТ формирователь 5 не длительности (например, угла опереже- срабатьшает, блокируя работу счетно- ния впрыска, близкого к ) .J-Q триггера 11, который при этом не

При обнаружении блоком 23 начала изменяет своего состояния по отмет- работы либо счетчика. 16, либо счетчи- 45 кам исследуемого процесса, формируе- ка 17 он переключает вычислитель 2D мых формирователем 3. Вследствие это- на прием информации по первому каналу перед Началом измерения блок 23 . (выход буферного элемента 18) и ини- управления переключает вычислитель 20 циализирует работу последнего по рас- „а прием информации по второму каналу чет длительности данного временного gO (выход буферного элемента 19) и ини- интервала. При поступлении в блок 23 , циализирует работу последнего по рас- управления сигнала об окончании расче- чету длительности соответствующего та длительности данного временного ин- временного интервала, тервала последний переключает канал

приема информации вычислителем 20 (вы-55 В данном случае возможны два со- ход буферного элемента 19),который стояния счетного триггера 11 - взве- вслед за этим производит расчет сорт- денное и сброшенное. В первом случае ветствующей длительности очередиости работа счетчика 17 заблокирована и времеииого интервала.вычислитель 20 вьщает нулевое значение длительности данного сортветст- вующего временного интервала. Во втором случае заблокирована работа счетчика 16, а на вход счетчика 17 постоянно поступают импульсы от генератора 15, т.е. счетчик 17 находится в состоянии непрерывного счета, что приводит к зацикливанию работы вычислиредаетв блок 22 задания режима сигнал, подтверждающий наличие в устройстве временных отметок от датчика-2 ВМТ. g При этом блок 22 запрещает работу блока 7 управляемой задержки (выключение стробоскопа 6) и на второй вход формирователя 5 посредством коммутатора 8 поступают импульсы отметок ВМТ

теля 20 и в-блок 23 управления не по- ю с выхода формирователя 4.

ступает сигнал об окончании преобразования данного временного интервала.

В связи с этим блок 23 управления передает в блок 24 сравнения нулевое значение операнда и ожидает появления сигнала готовности от вычислителя 20 в течение предустановленного . фиксированного временного интервала, значение которого задается исходя из

В этом случае измерение, например, угла опережения впрыска в дизельном двигателе производится автоматически без участия оператора, 15 При установке режимов II и III блок 23 управления производит поочередное подключение выходов буферных элементов 18 и 19 к вычислителю 20 (переключение каналов приема информачf

минимально возможной частоты вращения 20 ции) и инициализирует преобразование коленчатого вала диагностируемого . последовательных следующих один за двигателя, на которой производятся из- другим временных интервалов и их по- мерения заданных диагностических.пара- следовательную запись в блок 25 памя- метров. Это может быть, например, частота вращения, в несколько раз меньшая минимальной частоты вращения двигателя при его холостом ходе. При поступлении от вычислителя 20 сигнала готовности в блок 23 управления последний считывает состояние блока 24 сравнения,

В случае нулевого результата работы вычислителя 20, а также в том случае, когда сигнал готовности от вы35

числителя 20 не поступает в блок 23 управления по истечении указанного фиксированного интервала времени, последний передает в блок 22 задания режима сигнал, свидетельствующий об отсутствии в устройстве временных отме- 40 ток от датчика 2 ВМТ. По этому сигналу блок 22 разрешает работу блока 7 управляемой задержки (включение стробоскопа 6) и подключает его выход к

ти. При этом в блок 24 сравнения из 25 блока 23 управления передается некото рое пороговое значение, соответствующее определенному участку скоростнойv характеристики свободного разгона двигателя от минимальных до максималь- 30 ных оборотов холостого хода, позволяю щий путем измерения углового ускорения рассчитать эффективную мощность работы двигателя в заданном скоростном режиме.

При каждом очередном поступлении в блок 23 управления сигнала готовнос ти от вычислителя 20 проверяется состояние блока 24 сравнения.В этом случае, когда рассчитанное значение временного интервала меньше установленно го блоком 23 порогового значения (,), последний инициализирует рас чет следующего временного интервала вплоть до того -момента, когда будет

второму входу формирователя-5. В этом 45 зафиксировано превьпиение заданного случае измерение,например, угла one- режения впрыска в дизельном двигателе производится полуавтоматическипу-. тем ручной установки требуемой временной задержки формирования световых им- 50 пульсов стробоскопом 6,осуществляемой путем совмещения соответствующих отблоком 23 порогового значения Т, пос ле чего в режиме II производится расчет еще одного следующего временного интервала, а в режиме III - двух следующих временных интервалов, и блок 2 управления инициализирует работу вычислителя 21 .

меток на маховике и картере диагностируемого двигателя известным способом.

В том случае, .когда блоком 23 уп- 55 вычислитель 21 выбирает посЛедова- равления фиксируется окончание работы тельно из блока 25 памяти необходи- вьшислителя 20, и рассчитанное последним значение длительности временного интервала отлично от нуля, блок 23 пеПо сигналу от блока 23 управления

мое число записанньпс туда ранее значений и осуществляет расчет соответствующих значений эффективной мощредаетв блок 22 задания режима сигнал, подтверждающий наличие в устройстве временных отметок от датчика-2 ВМТ. При этом блок 22 запрещает работу блока 7 управляемой задержки (выключение стробоскопа 6) и на второй вход формирователя 5 посредством коммутатора 8 поступают импульсы отметок ВМТ

с выхода формирователя 4.

В этом случае измерение, например, угла опережения впрыска в дизельном двигателе производится автоматически без участия оператора, При установке режимов II и III блок 23 управления производит поочередное подключение выходов буферных элементов 18 и 19 к вычислителю 20 (переключение каналов приема информачf

0 ции) и инициализирует преобразование . последовательных следующих один за другим временных интервалов и их по- следовательную запись в блок 25 памя-

5

40

ти. При этом в блок 24 сравнения из 5 блока 23 управления передается некоторое пороговое значение, соответствующее определенному участку скоростнойv характеристики свободного разгона двигателя от минимальных до максималь- 0 ных оборотов холостого хода, позволяющий путем измерения углового ускорения рассчитать эффективную мощность работы двигателя в заданном скоростном режиме.

При каждом очередном поступлении в блок 23 управления сигнала готовности от вычислителя 20 проверяется состояние блока 24 сравнения.В этом случае, когда рассчитанное значение временного интервала меньше установленного блоком 23 порогового значения (,), последний инициализирует расчет следующего временного интервала вплоть до того -момента, когда будет

зафиксировано превьпиение заданного

блоком 23 порогового значения Т, после чего в режиме II производится расчет еще одного следующего временного интервала, а в режиме III - двух следующих временных интервалов, и блок 23 управления инициализирует работу вычислителя 21 .

По сигналу от блока 23 управления

вычислитель 21 выбирает посЛедова- тельно из блока 25 памяти необходи-

мое число записанньпс туда ранее значений и осуществляет расчет соответствующих значений эффективной мощ714606528

ности. По окончании работы вычислите-треты1ми входами первого и второго буля 2 рассчитанные им данные переда-ферных элементов соответственно, о т

ются в блок 26 индикации, где.отобра-личающеес тем, что, с цежаготся в соответствующем виде, послелью увеличения числа диагностируемых

чего блок 23 управления получает сиг-параметров и автоматизации процесса

нал о возможности начать новый циклизмерений, устройство дополнительно

измерений.снабжено первым и вторым коммутатора1ми, вьтолненными с управляющим.и чеРежим II измерения эффективноймощ- д ности выбирается в случае отсутствия сигналов от датчика 2 ВМТ, что определяется указанным образом (при измерении фазовых характеристик работы

тырьмя дополнительными входами, третьим коммутатором, вьшолненным с управляющим и двумя дополнительными входами, блоком управляемой задержки с управляющим и дополнительным входами,

-- --л--.----и -д л , i OAU ClIrlJr

двигателя), за исключением того, что ,5 стробоскопом, блоком задания режима.

в данном случае нет необходимости в использовании световых отметок от стробоскопа, который в данном режиме находится в вьп :гоченном состоянии.

вьшолненного с входом и выходом, блоком сравнения и блоком памяти, каждый из которых выполнен с диумя входами и одним выходом, и вторым вычис- 20 лителем, выполненным с управляющим информационным и дополнительными входами и двумя выходами, блок.управУстройство для .диагностированияления снабжен вторым, третьим, четдвигателя внутренного сгорания, содер- вертым и управляющим входами и тре- жащее последовательно соединенные дат-25 тьим,четвертым,пятым,шестым и седьФормула изобретения

чик исследуемого процесса, первый формирователь сигналов и формирователь импульсов, последовательно соединенные датчик верхней мертвой точки и второй формирователь сигналов, первый, второй и третий элементы И, каждый из которых снабжен двумя входами, первый и второй счетчики, первый и второй буферные элементы, кажмым выходами, первый вычислитель дополнительно снабжен первым и вторым . управляющими входами и выходом, блок

индикации вьшолнен с управляющим вхо- 30 дой и выходом, а формирователь импульсов снабжен вторым входом, причем выход блока задания режима подключен к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, блока управляе- дый из которых снабжен тремя выходами, мой задержки, блока индикации, второ- первьш вычислитель с информационнымго вычислителя и блока управления,

второй вход которого подключен к выходам, первого и второго буферных элементов, третий вход блока управления под- 40 ключей к выходу блока сравнения, четвертый его вход связан с выходом блока индикации, информационный вход которого подключен, к первому выходу второго вычислителя, третий и четвертый ключей к второму входу первого буфер- 45 выходы блока управления подключены ного элемента.и второму входу второ- соответственно к первому и второму уп- го элемента И, выход которого черезравляющим.входам .первого вычислителя,

первый счетчик связан с первым.вхо-выход которого связан с первым входом

дом первого буферного элемента, выход блока памяти и первым входом блока третьего элемента И через второй счет- о сравнения, второй вход которого под- чик связан с первым входом второгоключен к пятому выходу блока управлебуферного элемента, а первые входыния, шестой выход последнего связан с

второго и третьего элементов И подклю- входом блока задания режима, а седь- чены к генератору, выходы первого имой его выход подключен к дополни-,

второго буферных элементов связаны с 55 входу второго вычислителя, информационным входом первого вьтнсли-. второй вход блока памяти связан.с вто- теля, выход которого подключен к пер- рым выходом второго вычислителя, ин- вому входу блока управления, первыйформационный вход которого подключен

и второй выходы которого связаны ск выходу блока памяти, выход первого

входом, блок управления с двумя выходами, блок индикации, генератор и счетный триггер, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а инверсный выход триггера подключен к вторым входам третьего элемента И и второго буферного элемента, вьпсод первого элемента И подтырьмя дополнительными входами, третьим коммутатором, вьшолненным с управляющим и двумя дополнительными входами, блоком управляемой задержки с управляющим и дополнительным входами,

--л--.----и -д л , i OAU ClIrlJr

стробоскопом, блоком задания режима.

91460652 О

формирователя сигналов дополнительнотъего коммутатора и четвертому входу

подключен к второму входу первого,второго коммутатора, выход формировакоммутатора. второму и третьему вхо-теля импульсов подключен к первым

дам второго коммутатора и дополнительтвходам первого и второго коммутатоному входу блока управляемой задержки,ров, выходы которых подключены соотвыход которого связан с входом стробо-ветственно к первому входу первого

скопа и первым входом третьего комму-элемента И и входу счетного триггера,

татора,выход последнего подключен ка третий и четвертый входы первого

второму входу формирователя импуль- юкоммутатор)а выполнены для подключения

сов выход второго формирователя сиг-к источнику сигнала, уровня логической

налов подключен к второму входу тре-единицы.

Изобретение позволяет увеличить число диагностируемых параметров.и автоматизировать процесс измерений. Устройство содержит датчик (Д) 1 исследуемого процесса, Д 2 верхней мертвой точки (ВМТ)I формирователи 3 и 4.сиг- . налов, формирователь 5 импульсов, стробоскоп 6, блок 7 управляемой за-.держки, коммутаторы 8-10,.счетный триггер 11, элементь И 12-14 .генератор 15, первый и второй счетчики 16 и 17, первый и второй вычислители 20 и 21, блоки 22-26 соотв. задания режима управления, сравнения, памяти и индикации. В режимах измерения угла опережения и длительности исследуемого процесса на выходах элементов И 13 и 14 поочередно формируются временные интервалы, соответствующие длительности процесса, фазовый сдвиг которого относительно сигнала вырабатываемого Д 2 верхней мертвой точки (ВМТ) измеряется в данном режиме работы и длительности одного периода исследуемого процесса. В режимах измерения мощности при отсутствии отметок Д 2 ВМТ и по его отметкам на выходах элементов И 13 и 14 поочередно формируются в земенные интервалы, длительности которых.соответствуют одному периоду сигнала, соответствующего для дизельного двигателя интервалу впрыск- впрыск или ВМТ-ВМТт 1 ил. (Л