Способ определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

1

Изобретение относится к двигате- лям внутреннего сгорания, а именно к диагностированию многоцилиндровых двигателей в условиях эксплуатации.

Цель изобретений - повышение точности диагностирования двигателя внутреннего сгорания,

/-На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа применительно для четьфехтактного шестицштиндрового двигателя,

Устройство содержит датчик циклов 1, шифратор 2 датчиков циклов, селектор 3 датчиков циклов, датчик угловых отметок 4, шифратор 5 датчика угловых отметок, селектор 6 датчика угловых отметок, электрогидроклапаны 7-12 первого, пятого, третьего, шестого, второго и четвертого цилиндров, обеспечивающие отключение соответствующих цилиндров путем отключения подачи топлива в цилиндр двигателя, первую 13, вторую 14, .третью 15, четвертую 16, пятую 17 и шестую 18 схемы И, г енератор импульсов 19, первый делитель частоты 20, первьй 21, второй 22, третий 23, четвертый 24, пятый 25 и шестой 26 реверсивный счетчик, седьмую схему И 27, второй делитель частоты 28, редьмой счетчик 29, первую 30, вторую 31, третью 32, четвертую 33, пятую 34 и шестую 35 цифровые схемы сравнения, индикаторы неисправности

а со

00 00

4

36-41 соответственно первого, пятого, третьего, шестого, второго и четвертого цилиндров, восьмую схему И 42, первый 43, второй 44 и третий 45 триггеры со счетным входом (Т-триг- геры) шифратора датчика циклов и первый 46, второй 47, третий 48, четвертый 49, пятый 50, шестой 51 и седьмой 52 триггеры со счетным входом шифратора датчика угловых отметок.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений поршень диагностируемого цилиндра, например первого, устанавливают в положение, соответствующее его верхней мертвой точке (ВМТ). В этом положении совмещают датчик циклов 1 с меткой на кулачковом валу двигателя и с одной из угловых меток датчика угловых отметок 4. Выбирают число угловых отметок датчика угловых отметок 4 рав- ньм количеству цилиндров двигателя. Такт работы устройства задается датчиком 1даклов 1..Для работы устройства характерно восемь периодов. Б первом периоде производится измерение времени прохождения угловых отметок, соответствующих углу поворота коленчатого вала, равному 120 град, т.е. углу между.очередными вспышками при отключенном первом

в каждом цилиндре с величиной tj.p / /(i-1)(1+K) и производится индикация технического состояния отдельных цилиндров, а в конце периода производится установка на нуль шифраторов и счетчиков о

Испытания проводят на установившемся режиме работы двигателя. В пер

JQ вом периоде измерения с приходом импульса от датчика циклов 1 счетные триггеры 43, 44 и 45 шифратора 2 дат чиков циклов устанавливаются в единичное состояние, при котором появ15 ляется единичный сигнал на первом выходе селектора 3 датчика циклов. Сигнал с первого выхода селектора 3 подается на электрогидроклапан 7 и тем самым прекращается подача топли20 ва в первьй цилиндр, т.е. первый цилиндр отключается.

С приходом первого импульса от датчика циклов 1 появляется первый импульс от датчика угловых отметок 4

25 который устанавливает счетные триггеры 46-52 шифратора 5 в единичное состояние, при котором появляется единичньй сигнал на первом выходе селектора 6 датчика угловых отметок

30 При этом, первая схема И 13 разрешает прохождение импульса на суммирующий вход первого счетчика 21 в мо- ментьг прихода импульса С выхода генератора импульсов 19. Запись чисел

цилиндре.Начало измерения соответству-35 первом счетчике 21 происходит до

.... . , . лв т-rvif -rr - -гхтту ТУ З г31а ТТО T3t,rVi TiCl J о«™

ет положению коленчатого вала в верхней мертвой точке (ВМТ) пятого nfi- линдра. В третьем периоде измеряют время поворота коленчатого вала на 120 град от положения, соответствующего ВМТ третьего цилиндра. В четвертом, пятом и шестом периодах измеряют время поворота коленчатого вала на 120 град, от положения, сооттех пор, пока на первом выходе селектора 6 есть единичный сигнал. Если число угловых отметок датчика угловых отметок 4 равно шести, то единичный сигнал на первом выходе селектора 6 исчезает в момент прихода третьего импульса с датчика угловых отметок 4, что соответствует повороту коленчатого вала на 120 град

ветствующего ВМТ поршня шестого, вто-дз ° начального положения, соответстf, .« nn-rj4 f f ТТ.Ч т j-iirr. niitj- TT/ -TMtt и a ттоп П Т

poro Й четвертого цилиндров при отключенных соответствуюшгих цилиндрах. В седьмом периоде измеряют среднюю длительность рабочего цикла в цилиндре при всех включенных в работу цилиндрах, измеряют величину средней длительности рабочего цикла, уменьшенную в (i-1)(1+K) раз (где i - число цилиндров; К - коэффициент неравномерности, выраженньпй в относительных е,циницах) и определяют величину замедления длительности цикла. В восьмом периоде сравнивают, величину замедления длительности цикла

50

55

вующего положению поршня первого цилиндра в ВМТ. С приходом второго импульса от датчика циклов 1 изменя ется состояние счетных триггеров 43 44 и 45 шифратора 2 так, что исчезает единичный сигнал на первом выходе селектора 3 и появляется единичный сигнал на втором выходе этого селектора. При этом, снимается напряжение с электрогидроклапана 7 и первьй цилиндр включается в работу. При этом появляется напряжение на электрогидроклапане 8 и выключается подача топлива в пятом цилиндв каждом цилиндре с величиной tj.p / /(i-1)(1+K) и производится индикация технического состояния отдельных цилиндров, а в конце периода производится установка на нуль шифраторов и счетчиков о

Испытания проводят на установившемся режиме работы двигателя. В первом периоде измерения с приходом импульса от датчика циклов 1 счетные триггеры 43, 44 и 45 шифратора 2 датчиков циклов устанавливаются в единичное состояние, при котором появляется единичный сигнал на первом выходе селектора 3 датчика циклов. Сигнал с первого выхода селектора 3 подается на электрогидроклапан 7 и тем самым прекращается подача топлива в первьй цилиндр, т.е. первый цилиндр отключается.

С приходом первого импульса от датчика циклов 1 появляется первый импульс от датчика угловых отметок 4,

который устанавливает счетные триггеры 46-52 шифратора 5 в единичное состояние, при котором появляется единичньй сигнал на первом выходе селектора 6 датчика угловых отметок.

При этом, первая схема И 13 разрешает прохождение импульса на суммирующий вход первого счетчика 21 в мо- ментьг прихода импульса С выхода генератора импульсов 19. Запись чисел

первом счетчике 21 происходит до

- -гхтту ТУ З г31а ТТО T3t,rVi TiCl J о«™

тех пор, пока на первом выходе селектора 6 есть единичный сигнал. Если число угловых отметок датчика угловых отметок 4 равно шести, то единичный сигнал на первом выходе селектора 6 исчезает в момент прихода третьего импульса с датчика угловых отметок 4, что соответствует повороту коленчатого вала на 120 град

° начального положения, соответстf, .« nn-rj4 f f ТТ.Ч т j-iirr. niitj- TT/ -TMtt и a ттоп П Т

вующего положению поршня первого цилиндра в ВМТ. С приходом второго импульса от датчика циклов 1 изменяется состояние счетных триггеров 43, 44 и 45 шифратора 2 так, что исчезает единичный сигнал на первом выходе селектора 3 и появляется единичный сигнал на втором выходе этого селектора. При этом, снимается напряжение с электрогидроклапана 7 и первьй цилиндр включается в работу. При этом появляется напряжение на электрогидроклапане 8 и выключается подача топлива в пятом цилинд 14 ре. Запись числа в счетчике 22 начинается после прихода девятого импульса с выхода датчика угловых отметок А (три импульса во втором периоде) т.е. тогда, когда открьгвается вторая схема И 14 и заканчивается в момент прихода одиннадцатого импульса с датчика угловых отметок 4.

Приход третьего импульса с выхода датчика циклов 1 обеспечивает появление единичного сигнала только на ; третьем выходе селектора 3. При этом включается в работу пятый цилин и отключается третий, так как появ- ляется напряжение на электрогидро- клапане 9. Запись числа в третьем счетчике 23 длится от момента прихода двадцать девятого импульса с выхода датчика угловых отметок 4 до, момента прихода тридцать первого им- пульса с выхода этого датчика. Приход четвертого импульса с вы- .хода датчика циклов 1 обеспечивает появление единичного сигнала на чет- вертом выходе селектора 3. При этом включается в работу третий цилиндр и отключается шестой, так как появляется напряжение на электрогидро- клапане 10. Запись числа в четвертом счетчике 24 будет происходить от момента прихода сорок третьего импульса с выхода датчика угловых отметок 4 до момента прихода сорок пятого импульса с выхода этого датчика.

Приход пятого импульса с выхода датчика циклов 1 обеспечит появление единичного сигнала только на пятом выходе селектора 3, При этом включается в работу шестой цилиндр и от- ключается второй, так как появляется напряжение на электрогидроклапа- не 11. Запись числа в пятом счетчике 25 будет происходить от момента прихода пятьдесят седьмого импульса с выхода датчика угловых отметок 4 до момента прихода пятьдесят девятого импульса с выхода этого датчика.

Приход шестого импульса с выхода датчика циклов 1 обеспечивает появ- ление единичного сигнала только на шестом выходе селектора 3. При этом включается в работу второй цилиндр и отключается четвертьй, так как появляется напряжение на электрогид- роклапане 12. Запись числа в шестом счетчике 26 будет длиться от момента- прихода семьдесят первого импульса с выхода датчика угловых отметок

4 от момента прихода се гьдесят третьего, импульса с выхода этого датчпкл.

Приход седьмого ргмпульса с Bbrxo;ta датчика циклов 1 обеспечивает по- - явление единичного сигнала на седьмом выходе селектора 3. При этом включается в работу четвертый цилиндр двигателя. Одновременно с приходом седьмого импульса с выхода датчика циклов 1 приходит семьдесят третий импульс с выхода датчика угловых отметок 4 и появляется единичный сигнал на седьмом выходе селектора 6 При этом сигнал с выхода генератора импульсов 19, проходя последователь- |но, через первый делитель частоты 20 и седьмую схему И 27, подается на вычитающие входы первого 21, второ- :го 22, третьего ,23, четвертого 24, пятого 25 и шестого 26 реверсивных счетчиков. Считывание чисел в этих счетчиках идет с частотой в шесть раз меньшей частоты следования импульсов с выхода генератора импульсов 19.Процесс считывания длится два оборота коленчатого вала с семьдесят третьего по восемьдесят пятьй импульсы, постутгаемые с выхода датчика угловых отметок 4. За это время измеряется средняя длительность рабочего цикла при всех включенных цилиндр,ах, отнесенная к среднему времени поворота коленчатого вала на 120 град. К концу периода считывания в реверсивных счетчиках 21-26 оста- ются числа, пропорциональные величине замедления длительности цикла при отключенном цилиндре по сравнению с средней длительностью рабочего цикла. Одновременно с этим в седьмом периоде определяется величина /(i-1 )(1 + К) , Эта величина подсчитывается седьмым счетчиком 29, сигнал на вход которого пост ттает через второй делитель частоты 28. Частота следования сигнала с выхода второго делителя частоты 28 в (i-1)-(1+K) раз меньше, чем частота появления импульсов на выходе седьмой схемы И 27.

В восьмом периоде измерения производится сравнение числа, записанного в седьмом счетчике 29, с числам записанными в счетчиках 21-26. Эта операция производится цифровыми схемами сравнения 30-35. Если число, записанное в седьмом счетчике 29, окажется больше числа, записанного в одном или нескольких реверсивных

счетчиках 21-26, то на выходе соответствующей цифровой схемы сравнения 30-35 появляется сигнал и включается индикатор неисправности того или иного цилиндра. Приход девяносто шестого импульса с выхода датчика угловых отметок А.обеспечивает появление единичного сигнала на восьмом выходе селектора 6, включение вось- мой схемы И 42 и сброс на нуль всех счетчиков и шифраторов. Приход очередного д вяносто седьмого импульса с выхода датчика угловых отметок 4 эквивалентен приходу первого импупъс так как девяносто шестым импульсом схема устройства возвращается в, исходное состояние.

Сущность изобретения состоит в упрощении технологии и повышении точ- ности определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения длительности рабочих циклов в i-OM цилиндре двигателя при отключении этого цилиндра, измере- ния средней длительности рабочего цикла в цилиндре при всех включенных в работу цилиндрах двигателя, определения в каждом цилиндре степени замедления длительности,рабочего цикла при отключении цилиндра по сравнению со средней длительностью рабочего цикла в цилиндре и определения неисправного цилиндра в случае, если стецень замедления длительности рабочего цикла при отключенном цилиндре меньше величины средней длительности рабочего цикла в , уменьшенной в (i-1)(1+K) раз.

Выбор величины i..

(i-1)(1+K) в качестве меры для оценки технического состояния двигателя объясняется следукпцим, В случае, когда все цилиндры двигателя идентичны (рее в хорошем техническом состоянии) и их вклад в работу двигателя равновелик,, длительность t цикла в цилиндре при одном отключенном цилиндре определяется при известной средней длительности t рабочего цикла по формуле

I

1-1

ср.

Величина замедления ляется из выражения

Л11 опредеut ,

t.- t,,

i-1

Существующие ГОСТы и другие нормативные документы допускают возможность неравномерной работы отдельных цилиндров двигателя Этот допуск целесообразно учесть, введя коэффициент К, равный степени неравномерности в относительных единицах, допустимый для данного типа двигателя с В том случае, если степень замедления Zlt; будет меньше величины (i-1)1+К), то i-й цилиндр разви

вает недопустимую малую мощность и, следовательно, он неисправен.

Использование изобретения упрощает технологию испытаний и уменьшает их трудоемкость, повьшает точность определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания, обеспечивая при этом своевременное определение неисправности в том или ином цилиндре. Формула изобретения

Способ определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в замере частоты вращения коленчатого вала при

отключении цилиндров, отличающийся тем, ЧТО; с целью повы- . шения точности, замеряют длительность цикла в каждом цилиндре согласно порядку работы цилиндров двигате™

ля от момента, соответствующего положению коленчатого вала в верхней мертвой точке на такте сжатия, на угловом интервале, равном углу между очередными вспьш ками, причем замеряют длительность цикла при отключении цилиндра и при всех включенных в работу цилиндрах двигателя, в каждом цилиндре определ яют величину замедления длительности цикла при отключенном цилиндре по сравнению со средней длительностью рабочего цикла при всех включенных в работу цилиндрах и считают цилиндр неисправным, если величина замедления длительности цик-

а при отключении цилиндра меньше величины средней длительности рабочего цикла, уменьшенной в (i-1)(1+K) раз, где i - число цилиндров, К - степень неравномерности в относитель-

ных единицах, допустимая для данного типа двигателя.

Изобретение м.б. использовано для диагностики многоцилиндровых двигателей в условиях эксплуатации. Цель изобретения - повьппение точнос- тя диагностирования. Замеряют частоту вращения коленчатого вала при отключении ципиндров (ц) и длительность цикла (ЛИ) в каждом Ц согласно порядку работы Ц от момента, соответствующего положению коленчатого вала в верхней мертвой точке на такте сжатия, на угловом интервале, равном углу между очередными вспышками. ДЦ замеряют при отключении Ц и при всех включенных в работу Ц, В каждом Ц определяют величину замедления ДЦ при отключенном Ц по сравнению со средней длительностью рабочего цикла при всех включенных в работу Ц. Ц считают неисправным, если величина за- , медления ДЦ при отключении Ц меньше величины средней длительности рабочего цикла, уменьшенной в (i-1)