Устройство диагностирования двигателя внутреннего сгорания

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯг содержащее датчик колебаний давления, дифференциальный усилитель, автоматический регулятор усиления, полосно-пропускающий фильтр и регистратор , соединенные последовательно, причем полосно-пропускающий фильтр выполнен с настройкой на выделение основной гармоники, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит частотный дискриминатор и амплитудный детектор, включенные последовательно в соединение полосно-пропуекающего фильтра с регистратором, а пост ледний выполнен в виде измерителя неравномерности частоты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593507/25-06 (22) 18.05.83 (46) 30.07.84. Бюл. Р 28 (72) A.Â.Äèòÿòüåâ (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (53) 621.436.001.5(088.8) (56) 1. Патент США Р 3977239, кл. 73-115, 1976. (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛН ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчик колебаний давления, дифференциальный усилитель, автоматический регулятор усиления, „„SU„„1105771 А

3(5D G 01 M 15 00 полосно-пропускающий фильтр и регистратор, соединенные последовательно, причем полосно-пропускающий фильтр выполнен с настройкой на выделение основной гармоники, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит частотный дискриминатор и амплитудный детектор, включенные последовательно в соединение полосно-пропускающего фильтра с регистратором, а пос; ледний выполнен в виде измерителя неравномерности частоты.

1105771

Изобретение относится к испытаниям многоцилиндроных дви гателей внутреннего сгорания.

Известны устройства для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащие датчик колебаний дан- 5 ления, дифференциальный усилитель, автоматический регулятор усиления, полосно-пропускающий фильтр и регист. ратор, соединенные последовательно, причем полосно-пропускающий фильтр выполнен с настройкой на выделение основной гармоники (1 3.

Устройства позволяют измерять отношение амплитуд двух спектральных

15 иэ спектра колебания давления но впускном, выпускном трубопроводе и в картере.

Частоты гармоник Г„ и ; пропорциональны частоте вращения вала двигателя л и равны

720

20 судят о наличии или отсутствии дефек- 25

35 текторов соединены с входами аналогокостей,предоставляемых частотным анализом колебаний давления. Оно не может

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройствасоставляющих (гармоник ), выделенных где — число цилиндров двигателя.

По величине отношения амплитуд тов в двигателе. Устройство состоит иэ последовательно соединенных датчика давления, воспринимающего сигнал or двигателя, дифференциального усилителя, автоматического регулятора усиления. К выходу автоматического регулятора усиления подключены входы полосно-пропускающих фильтров, выделяющие гармоники с частотами и 1, . С выходом полосно-пропускающих фильтров соединены входы амплитудных детекторов, а выходы амплитудных деного делителя, к выходу которого подключен указатель амплитуд гармоник.

Сигнал колебания давления, преобразованный датчиком давления, усиливается дифференциальным усилителем, автоматическим регулятором усиления и подается на вход полосно-пропускающих фильтров. На выходе фильтров выделяются синусоидальные напряжения гармоник, которые подаются на амплитудные детекторы, где детектируются их амплитуды. Далее продетектированные амплитуды поступают на входы аналогового делителя, в котором вычисляется их отношение, индицируемое указателем отношения амплитуд.

Указанное устройство характеризуется неполным использованием воэможбыть использовано для измерения еще одного диагностического параметранеравномерности частоты вращения ко" ленчатого вала двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик колебаний давления, дифференциальный усилитель, автоматический регулятор усиления, полоснопропускающий фильтр и регистратор, соединенные последонательно, причем полосно-пропускающий фильтр выполнен с настройкой на выделение основной гармоники, дополнительно содержит частотный дискриминатор и амплитудный детектор, включенные последовательно в соединение полосно-пропускающего фильтра с регистратором, а последний выполнен в виде измерителя неравномерности частоты.

На фиг. 1 изображены частотно-модулированный сигнал колебания давления (А ) и модулирующая функция (Б ), на фиг. 2 — блок-схема устройства; на фиг. 3 — форма частотной характеристики дискриминатора.

При работе двигателя, например

8-цилиндрового, за два оборота коленчатого вала в его выпускную трубу (впускной трубопровод, картер ) поступает восемь импульсов давления в последовательности, определяемой порядком работы цилиндров. Эта последовательность импульсов преобразуется датчиком давления н комплексный электрический сигнал . Если мощность всех цилиндров одинакова, то временные интервалы между одноименными фазами импульсов от смежных по рабочему циклу цилиндров будут равны. Это соответствует равномерному вращению вала двигателя . Однако в эксплуатации вследствие неравномерности цикловых подач топлива у карбюраторных и дизельных двигателей зта ситуация практически не нстречается. Обычны случаи, когда мощность, отдаваемая отдельными цилиндрами, различна., Тогда нременные интервалы между одноименными фазами импульсов or смежных по рабочему циклу цилиндров не будут равны.

В этом случае имеет место сложное периодическое колебание с периодом, зменяющимся по определенному закону. акое колебание является модулированным по частоте.

Частотно-модулированный сигнал колебания давления, выделенный полосно-пропускающим фильтром с определенной шириной полосы пропускания, настроенным на основную гармонику, представлен на фиг. 1 A. цифры 1-8 над импульсами давления соответствуют номерам цилиндров, откуда данные импульсы пришли. В леной части рисунка период колебаний меньше (частота выше ), в правой части наоборот — период колебаний больше (частота ниже) отнс "-.зльно среднего значения, представленного периодом

1105771

Частотный дискриминатор 13 предназначен для выделения модулирующей функции (фиг. 1). Он имеет 5 -образную частотную характеристику (фиг.3), поэтому на его выходе может присутствовать как положительное, так и отрицательное напряжение в зависимости от того, какой знак имеет деви50 импульсов 1-6. Символом 1, обозначена средняя частота, соответствующая частоте немодулированного кОпебания (как для случая равномерного вращения ), символом а1 обозначено отклонение (девиация ) частоты от среднего значения f„

В нижней части фиг. 1Б изображена модулирующая функция. В данном случае для простоты она принята синусоидальной. Это соответствует синусои- 10 дально изменяющейся частоте вращения коленчатого вала относительно среднего значения.

Частотно-модулированное колебание характеризуется индексом модуляции, 15 равным отношению максимальной девиации к частоте модулирующего сигнала.

Поскольку для двигателей внутреннего сгорания реальный индекс модуляции не достигает единицы, полоса пропу- 20 скания фильтра может быть не более

2ЛЕ„,О„, т.е. удвоенной частоте девиации.

Устройство (фиг. 2) состоит иэ последовательно соединенных датчика

9 давления, дифференциального усилителя 10, автоматического регулятора усиления 11, полосно-пропускающего фильтра 12, выделяющего основную гармонику частотного дискриминатора 13, амплитудного детектора 14, указателя 15 неравномерности частоты вращения двигателя.

Полосно-пропускающий фильтр 12, выделяющий основную гармонику, предназначен для выделения основной гармоники из комплексного сигнала колебания давления. Ширина полосы пропускания фильтра равна 2Ь|n af„ {на режиме минимальной частоты вращения холостого хода ширина полосы прибли- 40 зительно она равна 15 Гц, на режиме максимальной частоты вращения—

10 Гц ). ация hf (в какую сторону от среднего значения К изменилась частота ).

Амплитудный детектор 14 предназначен для детектирования амплитуды модулирующей функции.

Указатель 1 неравномерности часготы вращения вала двигателя предназначен для индикации амплитуды модулирующей функции, т.е. в конечном счете неравномерности частоты вращения вала двигателя.

Устройство работает следующим образом.

Частотно-модулированный сигнал с выхода полосно-пропускающего фильтра 12, выделяющего основную гармонику, поступает на вход частотного дискриминатора. В зависимости от отклонения частоты коленчатого вала от среднего значения в данный момент времени на выходе частотного дискриминатора формируется напряжение того или иного знака. Амплитуда этого напряжения выделяется детектором 14 и выводится указателем неравномерности частоты вращения вала, которая индуцируется при помощи стрелочного прибора, предварительно отградуированног на эталонном двигателе.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с

1 известными повышение точности диагностирования, уменьшение стоимости и повышение оперативности диагностирования.

Повышение точности достигается за счет осреднения результатов иэмере" ния по сотням циклов, которое осуществляется автоматически. Время осреднения определяется параметрами (постоянной времени) амплитудного детектора. Рациональным выбором принципиальной схемы амплитудного детектора можно изменять время осреднения.

Уменьшение стоимости и оперативности диагностирования достигается за счет более полного использования имеющегося оборудования, меньшей трудоемкости диагностирования.

Экономический эффект от применения устройства складывается иэ уменьшения затрат на топливо, снижения эксплуатационных затрат и капитальных вложений.

1105771

Составитель Н.Патрахальцев

Редактор М.Келемеш Техред O.цеце Корректор Е. Сирохман

Заказ 5587/32 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ ГосударственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная„ 4