Устройство для виброакустического контроля состояния двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, к средствам диагностики двигателей автомобилей и может быть примене- но на станциях и постах диагностики автомобилей. Известны устройства для виброакустического контроля состояния двигателя внутреннего сгорания, содержащие канал регистрации В1 бросигнала и канал управления, выполненный в виде генератора импульсов верхней мертвой точки, управляющей в цепи, транзистора, конденсатора, ло гической схемы и переключателя, причем, канал регистрации выполнен в ви де датчика вибраций с усилителем, св занным через аналоговый ключ с регистратором, при этом, генератор импульсов соединен через управляющую цепь с базой транзистора . Принцип действия таких устройств позволяет исследовать состояние двигателя только в одном определенном фазовом интервале (например, 60-80 и не дает возможности перестраивать его, чтобы производить контроль состояния двигателя в любой фазе поворота коленчатого вала. Недостатком данного устройства является также то, что с его помощью можно осуществлять контроль только в течение полуцикла работы двигателя. Целью настоящего изобретения является повыщение эффективности, путем обеспечения возможности перестройки контролируемого фазового интервала и изменения вибросигналов в течение всего цикла. Указанная цель достигается тем, что в канал управления дополнительно введены преобразователь частотанапряжение, преобразователь напряжение-ток, задатчики фазы, компараторы и одновибратор, а в канал регистрации-осциллограф, причем, преобразователи подсоединены последовательно к генератору импульсов, к входу преобразователя напряжениеток подключен конденсатор с разрвздным транзистороми компараторы, другие входыкоторых соединены с задатчиками фазы, вход одновибратора соединен с выходом одного из компараторов, а выход - с канёшом регистрации, вход осциллографа соединен с выходом аналогового ключа, вход X соединен с конденсатором канала управления, а вход Z - с выходом логической схемы. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - схемы временных сигналов. Устройство виброакустического кон троля состоит из канала регистрации-вибросигналов 1 и канала управления 2. Канал регистрации 1 вибросигналов содердит последовательно соединенные датчик вибрации 3, усилитель 4, аналоговый ключ 5, регистратор б и осциллограф 7, вход которого соединен с выходом аналогового ключа 5. Канал управления 2 содержит генератор 8 импульсов верхней мертвой точки поршня цилиндра, последователь но подсоединенные к нему преобразователи частота-напряжение 9 и напряжение -ток 10. К выходу преобразователя 10 подключены вход X осциллографа 7, конденсатор 11 и транзистор 12, база которого через управляющую цепь 13 подсоединены к выходу генератора импульсов 8. К выходу пре образователя 10 подключены входы ком параторов 14 и 15, а выходы их подсоединены к входам логической схемы 16. Другие входы компараторов 14 и 15 соединены с задатчиками фазы 17 и 18, выполненными в виде делителей напряжения, к подвижным контактам которых подключены индикаторы. Выход логической схемы 16 связан с вхо дом Z осциллографа 7 и посредством переключателя 19 с входом синхронизации осциллографа 7 и управляющим входом аналогового ключа 5. К выходу одного из компараторов, например 14 подключен одновибратор 20, который посредством переключателя 19 также связан с входом синхронизации осциллографа 7 и управляющим входом аналогового ключа 5. Генератор импульсов 8 состоит из датчика 21, верхней мертвой точки и датчика импульсов 22 1-ой свечи, подсоединенных соответственно к вхо дам Счет (т) и Сброс (R) триггера 23, к выходу которого подключе формирователь импульсов 24. Устройство работает следующим об разом. Исследуемый вибросигнал воспринимается датчиком вибрации 3, например, акселерометром, установленным на двигателе, усиливается усилителем 4 и через аналоговый ключ 5 поступает в регистратор 6 и вход ос циллс графа 7. Вибросигнал поступает регистратор 6 и вход осциллографа 7 только при наличии сигнала от канала управления 2 на управляющем входе аналогового ключа 5. В момент зажигания сигнал от датчика 22, уст новленного в цепи зажиганий перво- . го цилиндра, подается на вход (Сбр триггера 23. Датчик 21 верхней мерт точки генератора импульсов 8 Фиксир ет момент прохо;кдения верхней мертв точки поршнем тгервого цилин,1:}.)а -л подает сигнал на вход Т (Счет трипера 23. Напряжеьие на выхо;;е триггере 23 появляется в момент 1)рохожле}ия верхней мертвой точки поршнем первого цилиндра, соответствуя ус;1онном 1-:ачалу цикла работы двигателя, и исчезает в момент повторного прохо); декия верхней мертвой точки поршнем первого цилиндра в течение одного цикла работы двигателя, характеризуя частоту вращения коленчато1с нала двигателя. Сигналы 9 триггера 23 поступают ь формирователь импульсов 24, и с вы-хода его в виде, предстазлеипом на фиг. 2а (для малой скорости вращения коленчатого вала двигателя) и фиг. 3 (для высокой скорости вращения коленчатого вала двигателя) подаются на преобразователь частотанапряжение 9. С выхода преобразователя 9 напряжение, г.рямо прогюрциональЕюе частоте импульсов, поступает на преобразователь напряжениеток 10. Ток на выходе преобразователя 10 имеет Д ине1-:ную зависимость от подаваемого на его напряжения, поэтому напряжение на конденсаторе 11 возрастает линейно, и скорость нарастания нгитряженик на конденсаторе 11 прямо пропорциональна .току заряда, и следователь-ю, частоте вращения коленчааюго вала двигателя. Сигналы с формирователя импульсов 24 поступают через управляющую цепь 13 на базу разрялного транзистора 12, через который разряжается конденсатор 11 по окончании каждого цикла работы двигателя. Амплитудное значение напряжения на конденсаторе 11 является величиной постоянной, так как с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает зарядный ток конденсатора, но пропорционально этому уменьшается время заряда конденсатора, и соответствует максимальной фазе () поворота коленчатого двигателя, Максимальное напряжение на задатчиках фазы 17 и 18 выбргчно так, чтобы соответствовать амплитудног/гу значению напряжения на кондденсаторе 11. Во время измерений напряжение на каждом из задатчиков фазы 17 и 18 устанавливается оператором соответственно контролируемому фазовому интервалу работы двигателя. При достижении на конденсаторе 11 величины напряжения, равной напряжению на эадатчике фазы 17, комп; ратор 14 подает сигпа.п ка логическую схему 16. При достижении на конденсаторе 11 величины нaпpяжe П я, г;авно( напряжению на задат-;ике фазы .8, компаратор 15 также подает с.-игна; логическую схему 16. Сигнт: нп л-луп.це логической схемы 16 .члпи1:аетг::1 - .м ,-мент поступления сигнеша с компаратора 14 и оканчивается в момент поступления сигнала с компаратора 15. В течение этого врЪмени аналоговый ключ 5 пропускает вибросигнал от двигателя к регистратору 6 и входу осциллографа 7 (положение 1 переключателя 19).

При исследовании состояния двигателя в заданной фазе поворота колечатого вала при достижении напряжени на конденсаторе 11, равного напряжению на задатчике фазы 17, срабатывае компаратор 14. Срабатывание компаратора 14 приводит к запуску одновибратора- 20, сигнал с выхода которого пр позиции II переключателя 19 поступает на вход аналогового ключа 5, который в течение поступления сигнала с одновибратора 20 пропускает вибросигнал от двигателя к регистратору б и входу осциллографа 7. Одновременно сигнал с одновибратора 20 поступает на вход Z осциллографа 7, обеспечивая подсветку исследуемого вибросигнала.

При исследовании состояния двигателя во всем фазовом интервале (от О до 720°) напряжение на конденсторе 11 подается на вход X осциллографа 7. Аналоговый ключ 5 открыт постоянно (позиция III переключателя 19) и сигнал с усилителя 4 поступает на вход осциллографа 7. Подача напряжения с конденсатора 11 на вход X осциллографа 7 обеспечивает развертку вибросигнала по углу поворота коленчатого вала двигателя независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Изменяя напряжение на задатчиках фазы 17 и 18, оператор может сигналом с логической 16, подключенной к входу Z осциллографа 7, подсвечивать на экране осциллографа 7 вибросигнал от двитателя в любом фазовом интервале от О до 720. Подсвечивая экстремальные значения вибросигнала, оператор может определить их фазу по показанию задатчика фазы, а затем развернуть вибросигнал во временном масштабе, установив переключатель 19 в позицию 1, а переключатель Синхронизация осциллографа 7 в положение Внешняя синхронизация .

Изобретение положено в основу разрабатываемого прибора Мотор-тестер виброметрический, который, в отличие от существующих приборов аналогичного назначения, позволит значительно усовершенствовать метод виЗроак.стичекого контроля состояния двигателей и ускорить процесс обнаружения дефектов различных деталей двигателей без из разборки.

to

Формула изобретения

Устройство для виброакустического контроля состояния двигателя внутреннего сгорания, содержащее канал регистрации вибросигнала и канал управления, выполненный в виде генератора импульсов верхней мертвой точки, управляющей цепи, транзистора, конденсатора, логической схемы и пе0реключателя, причем, канал регистрации выполнен в виде датчика вибраций с усилителем, связанным через аналоговый ключ с регистратором, а генератор импульсов соединен через

5 управляющую цепь с базой транзистора, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности перестройки контролируемого фазового интер0вала и измерения вибросигналов в течение всего цикла, в канал управления дополнительно введены преобразователь частота-напряжение, .преобразователь напряжение-ток, задатчи5ки фазы, компараторы и одновибратор, а в канал регистрации-осциллограф, причем, преобразователи подсоединены последовательно к генератору импульсов, а к выходу преобразователя напряжение-ток подключены конденсатор с

0 разрядным транзистором и компараторы, другие входы которых соединены с задатчиками фазы, вход одновибратора соединен с выходом одного из компараторов, а выход - с каналом регист5рации вход осциллографа соединен с выходом аналогового ключа, вход X с конденсатором канала управления, а вход Z - с выходом логической схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР № 473380, кл. G 01 М 15/00, 1972.