Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГН$СТИ- , РОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ , содержащее вибропреобразова - тель, филь тр, амплитудный детектор, делитель напряжения, компаратор, одйовибратор, логический вентиль, триггер, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления , причем вибропреобразователь последовательно через фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения и через один .из входов компа-,; ратора соединен с одновибратором г .и через первый вход логического вентиля - с входом триггера, датчик опорной точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора параллельно соединен с другим входом триггера, схемой управления и измерительным . блоком, а выход фильтра соединен с другим входом ксмпаратора, о тл и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью повышения эффективности, в . него включены регистратор текущего времени, памятная схема, сравнива ющее устройство, масштабирующее устройство, дешифратор, переполнения и дешифратор ложного срабатывания , причем последний включен в § связь измерительного блока со схемой управления, один выход которой (Л последовательно через регистратор текущего времени и памятную схему соединен с масштабирующим устройством , связанным с одним входом . сравнивающего устройства, другой вход которого соединен с выходом регистратора текущего времени, а выход - с втосжлм входом логического вентиля, к третьему входу которого подключен дешифратор переполнения, соединенный с выходом памятной схемы , связанной с другим выходом схемы управления, а выход триггера соiединен с делителем напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЮБЛИН

3Q9 6 01 М 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3435450/25-06 (22). 07.05.82 (46), 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) T. Л. Метс (71) Тартуский филиал Центрального опытно-конструкторского технологи- . ческого бюро Государственного всесоюзного ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-.тракторного парка

-(53) 621.43..038.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 759891,. кл. 6 .01.М 15/00,. 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 862025, кл. 6 01 М 15/00, 1981.. (54)(57) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНфСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащей вибропреобраэова тель, фильтр, амплитудный детектор, . делитель напряжения, компаратор одиовибратор, логический вентиль, триггер, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления, причем вибропреобразователь последовательно через фильтр, ам» плитудный детектор, делитель напря-: жения и через один .из входов компа-,, ратора соединен с одновибратором ,и через первый вход логического вен- .,.ЯО„„4 52 А тиля - с входом триггера, датчик опорной точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора параллельно соединен с другим входом триггера,... схемой управления и измерительным блоком, а выход фильтра соединен с другим входом компаратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с .целью повышения эффективности, в . него включены регистратор текущего " . времени, памятная схема, сравнива- ющее устройство, масштабирующее устройство, дешифратор, .переполнения и дешифратор ложного срабатывания, причем последний включен в связь измерительного блока со схе- Е

Ф

"мой управления, один выход которой последовательно через регистратор текущего времени и памятную схему соединен с масштабирующим устройством, связанным с одним входом сравнивающего устройства, другой Я вход которого соединен с выходом регистратора текущего времени, а выход — с вторым входом логического вентиля, к третьему входу которого подключен дешифратор переполнения, соединенный с выходом памятной схемы, связанной с другим выходом схемы управления, а выход триггера со,единен с делителем напряжения.

104835?

Настоящее иэобре. ние относится к диагностированию механизмов машин, в частности механизмов двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство.для диагностирования механизмов двигателя внутрен5 него сгорания по параметрам виброударных импульсов, содержащее вибропреобраэователь, фильтр, компаратор, . логический вентиль, датчик опорной: точки, измерительный блок и схему управления, причем вибропреобраэова- тель -последовательно через фильтр связан с компаратором и измерительным блоком, а датчик опорной точки через измерительный, блок соединен 15 со схемой управления (1) .

Недостатком устройства являются относительно. высокая трудоемкость диагностирования, связанная с вспомогэтельными операциями установки 2О и крепления синхронизирующегО вибропреобразователя фаэоизбйрательного устройства, выбора уровня срабатывания по вибросигналу синхронизации и программирования фазоизбирательно- 5 го устройства. Устройство.чувствительно к помехам в работе синхрони -. эирующего механизма.

Известно также устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее вибропреобразователь, фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения, компаратор, однонибратор, логический. вентиль, триггер, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления, причем нибропреобразователь последовательно через фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения и через один иэ входов компаратора соединен с одновибратором и 40 через первый вход. логического вентиля — со входом триггера, датчик опор. ной точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора .параллельно соединен 45 .с другим входом триггера, схемой управления и измерительным блоком, а выход фильтра соединен с другим .входом компаратора $2(.

Недостатками этого УстРойства являются низкая помехоустойчивость и высокая трудоемкость диагностиронания, что снижает эффективность его работы.

Синхронизация измерения н данном устройстве проводится за каждый цикл 55 работы цилиндра двигателя от виброимпульса механизма, например, форсунки, работа которой предшествует проверяемому рабочему процессу, например, подаче топлива секцией. Так 60 как характер виброимпульсов ударяющихся кинематических пар зависит от многих факторов, сигнал от форсунки окажется нестабильным по амплитуде; Несмотря на то, что фильтра

< ция сигнала в ультразвуковом диапазоне значительно улучшает среднее отношение сигнал-.помеха, в некоторые периоды амплитуды синхроимпульса ниже уровйя помех, особенно, при нека,чественной форсунке. В этом случае устройство либо пропускает полезный сигнал,.либо срабатывает от помех.

Это делает отсчет индикатора нестабильным и уменьшает достоверность измерения. при неисправной форсунке диагностирование узлов двигателя с помощью данного устройства затруднено или вообще невозможно.

Повышенная трудоемкость диагно стирования с помощью устройства связана с вспомогательными операциями установки и крепления синхронизирующего вибропреобраэователя на форсунку. Для обеспечения доступа к форсункам некоторых марок двигателей требуется демонтаж некоторых узлов, . например крышки газораспрЕделительного механизма.

Цель изобретения - снижение тру-. доемкости диагностирования и повышение помехоустойчивости устройства, а в конечном итоге — повышение эффективнбсти его .работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для диагностирования двигателя . внутреннего сгорания, содержащее вибропреобразователь, фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения, компаратор, одновибратор, логический вейтиль, триггер, датчик опорной точки, измерительный блок и схему управления, причеь вибропреобразователь последовательно . через фильтр, амплитудный детектор, делитель напряжения и через один из входов компаратора соединен с одновибратором и через первый вход ло- гического вентнля — с входом триггера, датчик опорной. точки через измерительный блок связан со схемой управления, выход одновибратора параллельно соединен с другим входом триг.гера,. схемой управления и измерительным блоком, а выход фильтра Соединен с другим входом компаратора,: включены регистратор текущего времени, памятная схема, сравнивающее устройство, масштабирующее устройство, дешифратор переполнения и дешифратор ложного срабатывания, при-., чем последний включен в связь измерительного блока со.схемой управления, один выход которой последо-. вательно через регистратор текущего времени и памятную схему соединен с масштабирующим устройством, связанным с одним входом сравнивающего устройства, другой вход которого соединен с выходом регистратора текущего времени, а выход - со .вторым входом логического вентиля, к треть: ему входу которого подключен дешифФ

1048352 образователя; 5 — выходное напря>ке-. ние Ug делителя, 7 — отсчет и регистратора, Д вЂ” отсчет M памятной схемы..

Подача топлива у четырехтактного

ДВС повторяется за каждые два поворота коленчатого вала (п.к.в), т.е. периодом 2Т (Т вЂ” период вращения .коленчатого вала). В качестве опорной точки обычно используется ВМТ первого цилиндра. Виброимпульсы первой секции топливного насоса 1

1, ..., 1 (виброимпульсы беэ обозначения — помеха) и соответствующие

ВМТ изображены на фиг. За, б. Началу подачи топлива соответствует передний фронт измерительного импульса(Т вЂ” опережение подачи, т.е. интер4 вал времени от начала подачи до ВМТ).

Амплитуда измерительного. импульса в этой части ниже уровня помех. Это значит, что измерение необходимо стробировать в узком интервале вре мени на основе обработки виброимпульсов по амплитуде.

Для описания ввода измерения в синхронизм с работой ДВС рассмотрим процесс установления начального состояния устройства.

Выделенные с помощью фильтра 2 в. ультразвукэвом диапазоне виброимпульсы вибропреобразователя 1 поданы на вход амплитудного детектора 3., Постоянное. напряжение, соответствующее максимальной амплитудеU« „ èçмерительных виброимпульсов,- через. делитель 4 напряжения подается на первый вход.компаратора 5.

Триггер 8 находится в начальном состоянии "0", которому соответствует коэффициент k деления управляемого делителя 4 напряжения.

Начальный коэффициент К передачи делителя 4 .выбирается из условия

"n .à ê /14 мах 4 k с 1, Регистратор 10 текущего времени переполнен, т.е. от сброса и запуска прошло время, превышающее его максимальный объем йща„ регистрациипересчета. В памятную схему 11 записан максимальный отсчет регистратора 10 после импульса сброса. Сравнивающее устройство 13 вырабатывает, сигнал начала стробирования, т.е. отсчет регистратора 10 превьыает отсчет памятной схемы 11, преобра» зованный масштабирующим устройством 12.

Коэффициент У преобразования масштабирующего устройства 12 выбирается согласно формуле: 720 — а

Примерные законы распределения амплитуд виброимпульсов, принимаемых вибропреобразователем в контрольной о точке проверяемого сопряжения приведены на фиг. 2, где A — - амплитуда виброимпульса, Р.(А) — частота появления виброимпульсов с амплитудой А, -

Р4 (А), .РП(А) — частота появления иэ -: мерительных -виброимпульсов и помех .с амплитудой ф соответственно,0+<©, -(1 щ, - максимальные значения ампли- туд измерительных виброимпульсови помех соответственно.

Амплитуды измерительных виброим- 49, пульсон флюктуируют так, что только часть из них превышает максимальное значение помех.

На фиг. 3: Π— верхние мертвые точки (ВМТ); Ь вЂ” сигнал 0 вибропрератор переполнения, соединенный с выходом памятной схемы связанной с другим входом схемы управления, а выход триггера соединен с делителем напряжения.

На. фиг. 1 приведена блок-схема устройства для диагностирования ди-. зельного двигателя; на фнг. 2

:.примерный вид кривой распределения амплитуд виброимпульсов от диагностируемого сопряжения механизма и от источников помех, на фиг. 3 — диаг . рамма работы устройства.

Устройство содержит вибропреобразователь 1, фильтр 2, амплитудный детектор 3,, делитель 4 напряжения, 35 компаратор 5, одновибратор 6, .логический вентиль 7, триггер 8, схему управления 9, регистратор 10 текущего времени, памятную схему; 11, масштабирующее устройство 12., сравни- . 2р вающее устройство 13, дешифратор 14 .переполнения,,датчик "15 опорной точ-". ки,.измерительный блок. 16 и дешифратор 17 ложного срабатывания.

Рассмотрим работу устройства при измерении угла опережения подачи топлива, например, первой секцией топливного насоса дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Вибропреобразователь 1 прикрепля- . ется. на первую секцию топливного насоса.

Характер вибросигнала и принципы., . его селекции одинаковы и для других узлов ДВС, диагностируемых с помощью: устройства. Выбором места установки вибропреобразователя 1 на проверя- . емое сопряжение механизма ДВС и филь- . трацией его вибросигнала в ультразвуковом диапазоне с помощью фильтра 2 обеспечивается максимальное подавле- 40 .ние помех, т.е. повышение отношения сигнал-помеха. Реальный вибросигнал включает в себя виброимпульсы от проверяемого сопряжения и от других сопряжений,.являющихся источником 4 помех.: где 4, — угол начала стробирования. ..

Угол начала стробирования выбирается меньше фазового сдвига от помех до переднего фронта иэмери1048352 тельного виброимпульса, например, в порядке 5-10 п.к.в.

Дешифратором 14 переполнения s то же время вырабатывается сигнал . запрета стробирования, подаваемый на вход логического вентиля 7.

Начальное состояние устройства появляется после срабатывания дешифраторов переполнения или ложного срабатывания, или после Соответствующего сигнала со стороны, например, от оператора.

Синхронизация и стробирозание измерения устройством начинается подачей измерительного импульса- 1 на другой вход компаратора 5. Компара тор 5 срабатывает от пика имнульса 1, амплитуда которого превыша1 ет напряжение k 0 д„на выходе делителя 4. Импульс компаратора 5, Формированный одновибратором 6, подается на. входы триггера 8, логического вентиля 7, схемы управления 9 и измерительного блока. 16. Триггер8 сохраняет начальное состояние, т.,е. импульс стробирования (строб) еще не. Формироэался. Схема управления 9 вырабатывает импульс опроса, подаваемый на вход памятной схемы 11, чем проверяется соответствие отсчета памятной схемы отсчету регистратора 10 текущего времени. Затем со сдвигом в отношении импульса опроса, схемой 9 управления вырабатывается импульо сброса, подаваемый на вход регистратора 10. Регистратор .10 вводится в нулевое состояние, после чего он начинает новый цикл регистрации времейи (фиг. Зг). . От пика следующего измерительного. импульса 1, превышающего уровень 2

k 0< >>, срабатывает компаратор 5, Формируется Импульс одновибратора 6, от чего схема управления 9 вырабатывает импульс опроса для памятной схемы 11 и импульс сброса для ре,гистратора 10 в порядке, описанном выше. В памятную схему 11 записывается новое значение М (фиг. Зд), которое соответствует интервалу между пиками измерительных виброимпульсов . 1 и 1 после чего регистратор 10 вводится в нулевое состояние. Дешифратор 14 переполнения дает разрешающий сигнал на вход логического вентиля 7.

Во время следующего цикла регист рации интервала импульсов 1, 1Р регйстратором 10, сравнивающее устройство 13 срабатывает в момент достижения в регистраторе 10 отсчета равного отсчету, Ху, передаваемого с выхода памятной схемы 11. через масштабирующее устройство 12: на другой вход сравнивающего устрой- ства. Вырабатываемый сравнивающим устройством 13 сигнал начала строба через логический вентиль 7 подается на вход триггера 8, который перекидывается. Тем самым начинается импульс стробирования. Появление уровня "1" на выходе триггера 8 устанавливается новое значение коэффициента передачи k делителя 4 напряжения (фиг. Зв).

КоэФфициент k- выбирается так, что уровень k 6 ; No„ обеспечивает

Ф. срабатывание компаратора от перед40 него фронта измерительного импульса.

Коэффициент к-" примерйо в пределах

0,05, ..., ф,15.

Срабатыванием компаратора 5 от переднего фронта измерительного им-,, 5,пульса 1, одновибратором 6 выраба- тывается импульс,.подаваемый на входы триггера 8, логического вентиля. 7, схемы управления 9.и измерительного блока 16. Импульсом одновибратора 6 начинается запрет строба на входе логического вентиля 7, триггер 8 переводится в начальное состояние "0". Восстанавливается коэффициент передачи делителя 4, чем заканчивается импульс стробирования, длительность которого Тс р (фиг ° 3B). °

Схема управления 9 и подключенные на ее выходы блоки функционируют аналогично описываемой работе в предыдущем цикле регистратора 10 только с разницей в том, что регистрация времени начинается не от пика,. а от переднего фронта измерительного виброимпульса.

35 Измерительный блок 16 измеряет угол ср опережения подачи топлива, соответствующий интервалу Т,от переднего фронта измерительного виброимпульса до ВМТ. В качестве датчиgQ ка 15-опорной точки (BMT) может быть использован стробоскопический или индуктивный преобразователь.

После вырабатывания импульса стробирования для функционирования

45 устройства достаточно, если измерительный импульс превышает уровень

k" "О, а . За некоторое время обнов.ляется значением< max a памяти амплитудного детектора 3.

50--. Если случайно не повторяются два последующих измерительных им пульса с амплитудой выше k-Uqw y.a например, импульсы 1 . a 1 соот

Р ветствуют этому требованию, то строб повторяется через 4Т; Правйщьный режим измерения начинается в этом случае соответствующим импульсом между двух предполагаемых стробов, например импульсом 14. ®:. Дешифратор 17 ложного срабатывания служит для возврата устройства в начальное состояние в случае превышения предельного значения или колебаний отсчетом иэмеритель65 ного блока 16.

1048352

Согласно реализованному предлагаемым устройством алгоритму возможно выделение виброимпульсов диагностируемых объектов.с помощью только одного датчика, имеющего механическую связь с механизмом ДВС.

Устройство обеспечивает диагностирование механизмов, амплитуда виброимпульсов которых некоторое время ниже уровня помех, беэ необходимости использования дополнительного датчика для синхронизации измерения. Тем самым обеспечивается снижение трудоемкости и повышение помехоустойчивости диагностирования

ДВС с помощью устройства.

Предлагаемое устройство может быть использовано s качестве кана ла синхросигнала,более сложных систем диагностирования механизмов.

1048352

Составитель н. Патрахальдев

Редактор А, Долинич Техред А.Бабинец КОРРектоР А.Повх

Заказ 7921/48 Тираж 873. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3Е-35 Рауюская наб.; д. 4/5

\ \

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4