Устройство для диагностики дизельного двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК G01M15/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к области устройств для виброакустической диагностики дизельных дви гаЛлей внутреннего сгорания. Известно устройство для диагностики дизельного дригателя внутреннего сгорания, содержащее датчик верхней мертвой точки, фор мирующий каскад, триггер, формирователь опорного напряжения, датчик вибраций, избирательный усилитель, пороговый элемент и формирователь импульсов , причем датчик вер ней мертвой точки связан через формирующий каскад со входом триггера и управляющим входом формирователя опорного напряжения, сигнальный вход которого через избирательный усилитель связан с выходом дат чика вибраций и с сигнальным входом порогового элемента, опорный вход которого сое динен с выходом формирователя опорного напряжения, а выход - со входом формирователя импульсов Я Недостаток известного устройства - низкая достоверность результатов диагностирования. Цель изобретения - повышение достоверности. Для достижения этой цели в устройство введены переключатель, блок сравнения и селектор импульсов, причем выход формирователя импульсов через переключатель связан с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим входом селектора импульсов, второй управляющий вход которого соединен с выходом триггера и с управляющим входом переключателя, а сигнальный вход формирователя импульсов связан с выходом формирующего каскада и с синхронизирующим входом блока сравнения. БлоЬ сравнения содержит элемент памяти, два элемента запрета, реверсивный счетчик, два дешифратора и управляющий триггер, причем, первый и второй входы элемента памяти служат первым и вторым входами блока, выходы которого через соответствующие элементы запрета соединены с соответствующими входами реверсиврюго счетчика, выход котоiporo соединен со входами дещифрагоров,выход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующего элемента запрета и с первым и вторым входами управляющего триггера, третий вход которого, объединенный с третьим входом элемента памя ти , и выход служит соответственно синхронизирующим входом и выходом блока. На чертеже представлена блок-схема устрой ства для диагностики дизельного двигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит датчик 1 верхней мертвой точки (в.м.т.), соединенный через фо мирующий каскад 2 с триггерам 3 и управляющим входом формирователя 4 опорного напряжения, сигнальный вход которого связан с выходом датчика 5 вибращй через избирательный усилитель бис сигнальным входом порогового элемента 7, опорный вход которого соединен с выходо л формирователя 4, а выход - со входом формирователя 8 импульсов, выход которого через переклю чатель 9 связан с первым и вторым входами блока 10 сравнения, выход которого соединен с одним из управляющих входов селек тора 11 импульсов, другой управляющий вход которого соединен с выходом триггера 3 и с управляющим входом переключателя 9, а сигнальный вход - с выходом формирующего каскада 2 и с синхронизирующим входом блока 10. Блок 10 содержит элемент 12 памяти, выходы которого через элементы 13 и 14 запре та подключены к суммирующему и вычитающим входам реверсивного счетчика 15, выход которого подключен ко входам дещифраторов 16 и 17, триггер 18. Выход дешифратора 16 связан с управляющим входом элемента 13 и с единичным входом триггера 18, выход дещифратора 17 связан с управляющим входом элемента 14 и нулевым входом триггера 18, первый и второй входы элемента 12 первым и вторым входами блока 10, а третий вход триггера 18, объединенный с третьим входом элемента 12, и выход триггера 18 служат соответственна синхронизирую щим входом и выходом блока 10. Селектор 11 представляет собой логическую схему и может быть выполнен, например, в виде двух последовательно соединенных переключателей, выходы первого из которых соединены со входами второто. Устройство работает следующим образом. Пусть датчик 5 вибраций установлен на форсунке второго дилиндра четырехцилиндрового двигателя с последовательносэъю рабо ты цилиндров I-III-IV-II, а датчик 1 в.м.т. вырабатывает сигналы в моменты прохождения в.м.т. порщнями первого и четвертого цилиндра на тактах сжатия, т.е. за один 9 4 цикл работы двигателя датчик 1 вырабатывает два сигнала в.м.т. Соответственно по сигналам с датчика 1 формируюошй каскад 2 формирует за цикл работы двигателя два узких прямоугольных импульса, передние фронты которых соответствугот моментам прохождения в.м.т. В качестве опорного сигнала выбран импульс, передний фронт которого соответствует моменту в.м.т. первого цилиндра на такте сжатия. Импульсы с выхода формирующего каскада 2 поступают на вход селектора 11 импульсов и одновременно на счетный вход триггера 3, на управляющий вход формирователя 4 опорного напряжения и на синхронизирующий вход блока 10 сравнения. Селектор 11 импульсов пропускает на выход устройства за один цикл работы двигателя один из двух импульсов формирующего каскада 2 при постоянном сигнале на выходе блока 10 в зависимости от значения этого сигнала и фазы работы триггера 3, срабатывающего по заднему фронту импульса формирующего каскада 2. При этом импульс опорного сигнала поступает на выход устройства при единичном значении сигнала на выходе блока 10, если импульсом опорного сигнала на выходе триггера 3 устанавливается нулевой сигнал, и при нулевом значении сигнала на выходе блока 10, если импульсом опорного сигнала на выходе триггера 3 устанавливается единичный сигнал. Сигнал датчика 5 вибраций, установленного на форсунке второго цилиндра, через избирательный усилитель 6, осуществляющий усиление и частотную селекцию сигнала , поступает на сигнальные входы порогового элемента 7 и формирователя 4 опорного напряжения. Последний по каждому второму импульсу с выхода формирующего каскада 2, т.е. через интервал времени, равный циклу работы двигателя, формирует на опорном входе порогового элемента 7 постоянное напряжение, пропорциональное, но меньщее по уровню максимального значения вибрационного сигнала за истекающий интервал времени, равный циклу работы двигателя. При превыщении сиг налом, образующимся на выходе усилителя 6 уровня на опорном входе порогового элемента 7, последний срабатывает и На В1 1ходе формирователя 8 возникает импульс, поступающий на вход переключателя 9. Положение переключателя 9 изменяется синхронно с изменением значения сигнала на выходе триггера 3 так, что в одном из полувдклов работы двигате;(я выход формирователя 8 подключен к одному, а в другом полудикле - к другому входу бло5ка 10. При этом на первый вход блока 10 импульс с формирователи 8 поступает при единичном, а на второй вход - при нулевом сигнале на выходе триггера 3. Блок 10 изменяет свое состояние на одну единицу счета в конце каждого полуцикjra работы двигателя по сигналу с формирующего каскада 2, если в течение этого полуцикла на его соответствующий вход поступил Один или более импульсов, т.е. фиксирует наличие хотя бы одного срабатывания порогового элемента 7 в полуцикле работы двигателя. Для простоты изложения допустим, что пороговый элемент 7 в течение полуцикла работы двигателя срабатывает не более одного раза и обозначим . Nj и Nj число импульсов, поступающих соответственно на первый и второй входы блока 10. Если через некоторое число циклов работы двигателя число импульсов на одном из входов блока 10 превысит число импульсов на другом входе на величину, равную гистер зису М блока 10, то последний переходит в одно из своих крайних состояний и изменяет значение сигнала на своем выходе. При этом, если NI-NJ М, то на выходе блок 10 устанавливается единичный сигнал и, если NJ-NI М, то на выходе блока 10 устанавливается иулевой сигнал. Пусть фаза работы триггера 3 такова, что по импульсу опорного сигнала с выхода формирующего каскада 2 на выходе триггера 3 устанавливается нулевой сигнал. Тогда полезный сигнал датчика 5 вибраций, возникающий при впрыске топлива в форсунку второго цилиндра, образуется на интервале единичного сигнала на выходе триггера 3. Следовательно, импульсы формирователя 8, возникающие при срабатывании порогового элемента 7 в полуциклах полезного сигнала датчика 5 вибраций поступают только на первый вход блока 10. Соответственно на второй вход блока 10 поступают импульсы, возникающие в полуциклах, смежных с полуциклами полезного сигнала, если уровень помехи вызывает срабатывание порогового элемента 7. Через некоторое число циклов работы двигателя вследствие больщей интенсивности полезного сигнала число импульсов NI превышает число импульсов N2 так, что Nj-NI M и на выходе блока 10 устанавливается единичный сигнал. Последний переводит селектор 11 в режим селекции импул сов формирующего каскада 2, устанавливающих на выходе триггера 3 нулевой сигнал. В результате селектор 11 за цикл работы двигателя пропускает на выход только импульс опорного сигнала. Следовательно, на вь1ходе. устройства образуется последователь7ность импульсов с частотой следования, равной частоте циклов работы двигателя, и передний фронт которых соответствует моменту в.м.т. первого цилиндра на такте сжатия. Таким образом, на выходе устройства образуется последовательность импульсов, которая является опорной для устройств диагностики, измеряющих фазовые характеристики двигателей, осуществляющих временную селекцию за цикл работы двигателей и т.д. Опорная последовательность импульсов образуется на выходе устройства также и при другой фазе работы триггера 3, поскольку при этом импульсы, образующиеся при срабатывании порогового элемента 7 в полуцикле полезного сигнала, поступают на второй вход блока 10 и на его выходе образуется нулевой сигнал, нзменяющий режим работы селектора 11 в соответствии с другой фазой работы триггера 3. Установивщееся значение сигнала на выходе блока 10, а следовательно, и режим работы селектора 11 не изменяются до тех пор, пока не происходит соответствующее изменение разности чисел импульсов на входах блока 10, что при соответствующем выборе значения гистерезиса блока 10 обеспечивает устойчивую работу устройства не только при потерях импульса в полуциклах полезного сигнала, но и при одновременном появлении импульсов в смежных полуциклах. Блок 10 сравнения работает следующим образом. При поступлении импульса на первый вход блока 10 срабатывает элемент 12 памяти и на входе элемента 13 запрета появляется единичный сигнал. В конце полуцикла по заднему фронту импульса, поступающего на синхронизирующий вход блока 10, на выходе элемента 12 образуется нулевой сигнал. Таким образом, независимо от числа импульсов, поступивших в текущем полуцикле на первый вход блока 10, на вход элемента 13 поступает один импульс. Аналогичным образом формируется импульс на входе элемента 14 при поступлении импульсов на второй вход блока 10. Импульсы через элементы 13 и 14 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 15 ёмкостью N. Значение N определяет гистерезис М блока 10, причем М (N-1). Дешифраторы 16 и 17 срабатывают при установке счетчика 15 соответственно в состояние (N-1) и 0. Если на некотором интервале времени число импульсов на суммирующем входе счетчика 15 превышает число импульсов, поступающих на его вычитающий вход на величину (N-1), то в счетчике 15 зафиксируется число (N-1). Дешифратор 16 срабатывает и на его выходе устанавливается единичный сигнал, блокирующий элемент 13 и поступающий на единичный вход триггера 18. В результате блок 10 устанавливается в крайнее состояние (N-1) k по заднему фрон ту импульса, поступающего на синхронизирую щий вход блока 10, триггер 18 срабатывает и на его выходе, а следовательно, и на вых де блока 10, устанавливается единичный сигнал. ; Вновь появляющиеся импульсы на первом ,входе не изменяют состояние счетчика 15, а ;следовательно, и значение сигнала на выходе блока 10, поскольку элемент 13 заблокирован. Число в счетчике 15 изменяется и равно (N-2), если теперь импульс поступает на . вычитающий вход счетчика 15. На выходе дешифратора 16вновь образуется нулевой сигнал и элемент 13 разблокируется. Импульс, поступающий на синхронизирующий вход блока 10 не изменяет состояние триггера 18, поскольку на его единичном и нуле вом входах сигналы имеют нулевое значение. Если счетчик 15 переходит в нулевое состо яние, то срабатывает дешифратор 17, блокирующий элемент 14. На нулевом входе триггера 18 устанавливается единичный сигнал и импульсом, поступающим на синхронизирую щий вход блока 10 на выходе триггера 18, а следовательно, и на выходе блока 10, устанавливается нулевой сигнал. I Введение переключателя, блока сравнения, содержащего элемент памяти, элементы запре та, реверсивный счетчик, дешифраторы и триггер, селектора импульсов, выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позволяет повысить достоверность диагностирювания путем помехоустойчивости к нала синхронизации, позволяющего формировать опорную последовательность импульсов при больишх значениях дикловой нестабильности вибращюнного сигнала и малых значениях отношения сигнал/помеха на выходе датчика вибраций.

Форм5ла изобретения

1. Устройство для диагностики дизельного двигателя внутреннего сгорания, содержащее

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР, по заяв50 ке № 2854781/25-06, кл. G 01 М 15/00, 1979. датчик верхней мертвой точки, формирующий каскад, триггер, формирователь опорного напряжения, датчик вибраций, избирательный усилитель, пороговый элемент и формирователь импульсов, причем датчике верхней мертвой точки связан через формирующий каскад с входом триггера и управляющим входом формирователя опорного напряжения, сигнальный вход которого связан через избирательный усилитель - с выходом датчика вибраций и с сигнальным входом порогового элемента, опорный вход которого соединен с выходом формирователя опорного напряжения, а выход - с входом формирователя импульсов, отличающееся тем, что, с целью повыщения достоверности, в устройство введены переключатель, блок сравнения и селектор импульсов, причем выход формирователя импульсов через переключатель связан с первым .и вторым входами блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим входом селектора импульсов, второй управляющий вход которого соединен с выходом триггера и с управляющим входом переключателя, а сигнальный вход фор;мирователя импульсов связан с выходом фор-мирующего каскада и с синхронизируюпщм входом блока сравнения. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е а с я тем, что блок сравнения содержит элемент памяти, два элемента запрета, реверсивный счетчик, два .дещифратора и управляющий триггер, причем первый и второй входы элемента памяти служат первым и вторым входами блока, выходы которого через соответствующие элементы запрета соединены с соответствующими входами рет версивного счетчика, выход которого соединен с входами дешифраторов, выход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующего элемента запрета и с .первым и вторым входами управляющего триггера, третий вход которого, объединенный с третьим входом элемента памяти, и выход служат соответственно синхронизирующим входом . и выходом блока.