Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к области испытаний и диагностики двигателей внутреннего сгорания, Известны устройства для диагности рования двигателя внутреннего сгорания, содержащее две цепочки: вибропреобразователь-фильтр-компаратор, датчик опорной топки, источник опорного напряжения, индикатор, схему управления и дешифратор на ее выходе 1., Недостатком известных устройств является необходимость переключения режима работы устройства в зависимос ти от количества цилиндров диагности руемого двигателя и порядка их рабочих циклов. При диагностировании требуется дополнительная регулировка уровня срабатывания виброканалов в зависимости от амплитуды сигнала. Целью изобретения является уменьшение трудоемкости диагностирования путем автоматизации стробирования измерения. Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит две схемы запоминания, два делителя напряжени первый и второй одновибраторы, перву и вторую схемы И, триггер, преобразо .ватель временных интервалов и два блока, снабженных управляемым клапаном, интегратором и пороговой схе- мой, соединенными последовательно, причем указанные блоки включены между вы5 одами cxeivH управления и входами дешифратора, а входы блоков соединены с выходом источника опорного напряжения, каждая схема запоминания череа соответствующий делитель включена между соответствующими фильтром и входом компаратора, при этом выход одного компаратора соединен паргшлельно с входами первой схемы И и второго одновибратора, а выход другого - с входами второй схемы И и первого одновибратора, одновибраторы соединены с одноименныАШ, схемами И, подключенными к триггеру, соединенному со схемЬй управления и преобразователем временных интервалов, включенным между датчиком опорной точки и индикатором, а первый из делителей связан со схемой управления и дешиф- раторсял. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2а-з - диаграмма его работы. Устойство содержит вибропреобразователи 1 и 2, фильтры 3 и 4 опорных частот, компараторы 5 и 6, схеьвя 7 и 8 . запоминания,делители 9. и 10 напря жения, одновибраторы 11 и 12, схемы и 13 и 14, триггер 15, источник 16 опорных напряжений, управляемые ключ 17 и J8, интеграторы 19 и 20, поро,говые схемы 21 и 22, схему 23 управления, дешифратор 24, датчик 25 опор ной точки, преобразователь 26 времен ных интервалов и индикатор 27. Фильтры 3 и 4 на выходе вибропреобразователей 1 и 2 настроены на их резонансную частоту, которая у пьезо акселерометров располагается в ультразвуковом диапазоне Частот. В этом диапазоне пьезоакселерометр имеет Максимальную чувствительность. В йвязи с большим затуханием высокочас тотных составляющих вибраций в корпусе двигателя, на выходе фильтра, обеспечивается улучшение отношения сигнал-помеха и т.д., отношения вибрационного сигнала исследуемого и других, являющихся источниками помех, кинематических пар. При измерении фазовых параметров рабочих процессов двигателя один датчик-вибропреобразователь является синхронизируюсдим, другой-измерительным. Опорно точкой является верхняя мертвая точка (ВМТ) исследуемого цилиндра. Датчик ВМТ стробоскопический или индукционный. Источником синхронизирующеГО вибросигнала является форсунка, работа которой предиествует проверяемому рабочему процессу, например подаче топлива секцией. В таком случае синхронизирующий датчик-вибропре образователь прикреплен к форсунке, а измерительный вибропреобразователь - к штуцеру проверяемой секции топливного насоса. При проверке угла подачи первой секции измерительный датчик установлен на штуцер первой секции топливно го насоса, а синхронизирующий - на форсунку второго цилиндра. Реальные вибросигналы включают в себя импульсы и от других источников В тракте синхронизирующего сигнала полезными сигналами являются импульсы второй форсунки (фиг.26) и в трак те измерительного сигнала - импульсы -первой секции .(фиг.2в). Рабочий цикл одного цилиндра и соответствующие вибросигналы и сигналы ВМТ повторяются через каждые 720 поворота коленчатого вала. Сдвиг между сигналам синхронизации и измерения зависит от количества цилиндров и в данном случае составляет . Началу подачи топлива соответствует передний фронт измерительного импульса. Амплитуда измерительного -импульса в этой части ниже уровня помех, т.е. амплитуды виброимпульсов от других источников (фиг.2в) . Это.зничит, Что измерение необходимо стробировать в узком интервале времени, т.е. разделить по времени. Измерение проводится при постоянной частоте вращения двигателя. Устройство работает следующим обоаг зом. Выделенный в узкой полосе частот вибросигнал подается с фильтра 4 на вход компаратора 6 и схемы 8 запоминания. Схема 8 запоминает пиковое значение виброимпульса форсунки, т.е. синхроимпульса. Постоянное напряжение, соответствующее пиковому значению синхроимпульса, подается на вход делителя 10 напряжения, выходное напряже-. ние которого подают на другой вход компаратора 6. Компаратор срабатывает только от виброимпульсов, амплитуда которалх превышает выходной уровень делителя. Коэффициент передачи делителя выбирают больше отношения помеха-сигнал. Таким образом, канал синхронизации срабатывает независимо от амплитудф сигнала и чувствительности вибропреобраэователя, т.е. не требуется регулировка уровня сраба-., тывани1Я, Компаратор срабатывает от первого синхрбимпульса (фиг.26). Выходной импульс компаратора подается на первый одновибратор 11 и через вторую схему И 14 - на вход триггера 15. На выходе триггера 15 появляется уровень 1 (Лиг.2г), поступлением которого cxeivia 23 управления замыкает контакты интегрирования управляемого ключа 17. Напряжение интегрирования источника 16 опорного напряжения подают через ключ 17 на вход интегратора 19. Обработка измерительного сигнала проводится сначала аналогично обработке синхронизирующего сигнала. Измерительный сигнал обрабатывается в тракте: вибропреобразователь 1, Лильтр 3, компаратор 5, схема 7 запоминания, делитель 9. Коэффициент передачи К делителя 9 сначала близок к единице. Компаратор 5 срабатывает от пикового значения вибросигнала секции насоса (фиг.2в) и через схему 13 переводит триггер 15 в начальное состояние О (фиг.2г). Схема 23 управления своим - выходом разкмкает коитакты управляемого ключа 17. В течение интервала интегрирования Т,, в интеграторе 19 накапливается заряд QVI Ти TV,, где 1„ - ток иитегрирования. На фиг. 2д , - выходное напряжение интегратора 19. При подаче следующего синхроимпульса (2 на фиг.2б) триггер 15 переводится в логическое состояние 1 (фиг.2г). Схема управления замыкает контакты интегрирования управляемого ключа 18 и контакты компенсации, управляемого ключа 17. Заряд компенсации Q, 1кТк, где Гц- ток компенсации; Тц - интервал компенсации.

Компенсация проводится до срабатывания пороговой схемы 21 при достижении интегратором 19 начального состояния.

Выходной сигнал дешифратора 24 подается на управляюршй вход делителя 9 и схемы управления 23, кото{%1й размыкает контакты компенсации управляемого ключа-I.

выбирая 1(с Iv4 , при равенстве зарядов д 0„, получают TK

При T)t Тц сигналом дешифратора 24 устанавливается новое значение коэффициента kделителя 9. .

Выходное напряжение делителя 9 и уровень срабатывания компаратора 5 устанавливаются ниже амплитуды перед него фронта измерительного импульса (фиг.2ж), т.е. формируется стробимпульс. Этим обеспечивается срабаты ание компаратора 5 от переднего фронта измерительного импульса.

Следующий измерительный импульс (1 на фиг.2вГ введет триггер 15 в начгшьное логическое состояние О Схема 23 размыкает конзакты интегрирования управляемого ключа 18, На выходе интегратора 20 напряжение Инг (Фиг,2е),еооа1ветствук дее сдвигу прследиехч) синхрою пульса и переднего фронта измерительного импульса. Интегратор 20 служит для формирования следующего стробимпульса для измерИтельного импульса -1 {фиг.2в) . Длительность стробимпульса Если длительность интервала компенсации Т, незначительно короче интервала интегрирования Tj, точное стробироваиие устанавливается в течение нескольких рабочих циклов.

От заднего фронта импульса триггера 15 перекидывается преобразователь 26, в качестве которого служит, в .частности, триггер в комплексе с активным датчиком ВМТ, например индукдионньлм. Датчик 25 возвргиаает пре образователь 26 временных интервалов в начальное состояние. Длительность выходных импульсов Ид( преобразователя 26 временных интервалов соответствует углу подачи топлива, индикатор 27 служит для отсчета измepяe 4oй величины.

В случае использования стробоскопического датчика преобразователем временных интервалов служит регулируемый одновибратор. От заднего фронта его выходного импульса запускается стробоскоп, по вспышкам которого регулируют длительность импульсов однови ратора.

Одновибраторл 11 и 12 и схемы И 13 и 14 служат для повышения помехоустойчивости устройства.

Переключением индикатора 27 к выоду запоминающей схемы 8 можно изерять амплитуду вибрации форсунок, рансмиссии (установив датчик в соответствую1цие контрольные точки) и р.

Сдвиг между импульсами синхронизации измерения зависит от количеста цилиндров двигателя. Предлагаемое стройство обеспечивает автоматическое стробирование измерения. Тем саMM обесдрчивается уменьшение трудо-. емкости измерения.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержагцее датчик опорной точки, источник опорного напряжения, индикатор, схему управления, к выходу которой подключен дешифратор, и два вибропреобразователя, к каждому из которых последовательно подключены фильтр опорных частот и компаратор, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости диагностирования, устройство дополнительно содержит две схемы запоминания, два делителя напряжения, первый и второй одновибраторы, первую и вторую схемы И, триггер, преобразователь временных интервалов и два блока, снабженных управляемым клапаном, интегратором и пороговой схемой, соединенньми последовательно, причем блоки включены между выходами схемы управления и входами дешифратора и входы блоков соединены с выходом источника опорного напряжения, каждая схема запоминания через соответствующий делитель включена между соответствующими фильтром и входом компаратора, при этом выход одного компаратора соединен параллельно с входами первой схемы И и второго однрвибратора, а выход другого компаратора с входом второй схемы И и первого одновибратора, одновибраторы соединены с одноименными схемс1ми И, подключбнньвли к триггеру, соединенному со схемой управления и преобразователем временных интервалов, включенным между датчиком опорной точки и индикатором,а первый из делителей связан со схемой управления и деши(й5атором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соловьев В.И. Исследование и разработка метода диагностирования Механизмов тракторного двигателя по параметрам виброударных импульсов, выделенных в ультразвуковом диапазоне частот. Автореферат диссертации.

Ленинград-Пушкин, ЛСХИ,, 1975, с. 19-21,

25

уг. /

ff

27

Ue

S

%

д

Vu2