Устройство для определения положения верхней мертвой точки поршня дизеля

 

Изобретение относится к двигателестроению . Изобретение может быть использовано для определения положения верхней мертвой точки поршневых двигателей и позволяет повысить точность и производительность диагностирования. Устр-во содержит сдвоенный переключатель 1, первые подвижные контакты которого подключены к цилиндру дизеля. Вторые неподвижные контакты сдвоенного переключателя 1 соединены с одним из зажимов катушки 4 индуктивности , а подвижные - с токопроводящими пластинами, установленными в камере сгорания. Второй зажим катушки 4 индуктивности связан с вторым зажимом генератора 10 и через первый резистор 11 связан с вторым входным зажимом датчика 12 тока. Выходы триггера 18 и инвертора 19 через схему и 20 связаны с блоком 21 индикации. Устр-во йбеспечивает определение положения верхней мертвой точки как обь1чиых дизелей, так и дизелей со встречно-движущимися поршнями. В этом случае обеспечивается определение угла развала коi ленчатых валов. При использовании устр-ва нет необходимости прокручивать дизель элекО ) трической машиной с постоянной частотой вращения. 1 ил. С 6 ю а с со со СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5p 4 б 01 М 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕЧ ЕЛЬС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3929538/25-06 (22) 20.05.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (72) А. H. Борисенко, В. Н. Соболь, Е. Г Заславский, В. Н. Зайончковский, В. П. Колотий, О. С. Каганский и И. И. Бабинский (53) 621.436.001 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1002877, кл. б 01 М 15/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛО)КЕНИЯ ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИ. ПОРШНЯ ДИЗЕЛЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению, Изобретение может быть использовано для определения положения верхней мертвой точки поршневых двигателей и позволяет повысить точность и производительность диагностирования. Устр-во содержит сдвоенный переключатель l, первые

„.SU,;„1268995 А 3 подвижные контакты которого подключены к цилиндру дизеля. Вторые неподвижные контакты сдвоенного переключателя 1 соединены с одним из зажимов катушки 4 индуктивности, а подвижные — с токопроводящими пластинами, установленными. в камере сгорания. Второй зажим катушки 4 индуктивностн связан с вторым зажимом генератора 10 и через первый резистор 11 связан с вторым входным зажимом датчика

12 тока. Выходы триггера 18 и инвертора

19 через схему и 20 связаны с блоком 21 индикации. Устр-во Обеспечивает определение положения верхней мертвой точки как обычных дизелей, так и дизелей со встречно-движущимися поршнями. В этом случае обеспечивается определение угла развала коленчатых валов. При использовании устр-ва Pg нет необходимости прокручивать дизель электрической машиной с постоянной частотой вращения. 1 ил.

С:. быть использованы шунты, соединенные с одно или двухполупериодными выпрямителями без фильтров. Катушка 4 служит для компенсации емкостного сопротивления цепи, созданного образованным пластинами 5 и

6 и поршнями 8 и 9 конденсатором. Эта катушка может быть намотана низкоомным, например медным, проводом. Генератор 10 служит для формирования высокочастотного гармонического сигнала и может быть выполнен на транзисторах или микросхемах по. любой из известных схем. Элемент 14 сравнения служит для сравнения двух положительных сигналов и может быть реализован на транзисторах или микросхемах.

В частности, он может быть выполнен в виде дифференциального усилителя. Усилитель 16 служит для усиления выходного сигнала элемента сравнения и может быть выполнен по схеме неинвертирующего усилителя на транзисторах или аналогичных микросхемах любой серии. Усилитель-ограничитель 15 может быть выполнен на транзисторах или аналогичных микросхемах и включать в себя, например, диодный параллельный или последовательный ограничитель. Схема 7 регистрации максимума служит для формирования прямоугольного импульса в момент достижения выходным сигналом усилителя 16 максимального значения и может быть выполнена на транзисторах или микросхемах. Триггер 18 представляет собой триггер с установочными входами и может быть выпол нен на транзисторах или микросхемах. Инвертор 19 и схема И 20 также могут быть выполнены на указанной элементной базе. Блок 21 служит для индифицирования нахождения поршня дизеля в

ВМТ и в простейшем случае может представлять собой лампочку или светоизлучающий диод.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим вначале случай определения верхней мертвой точки нижнего поршня 9.

Для этого сдвоенный переключатель 1 устанавливается в положение а, в результате чего верхняя токопроводящая пластина

5 подключается к цилиндру 2 дизеля, а нижняя токопроводящая пластина 6 — к одному из зажимов катушки 4 индуктивности.

В этом случае между этим зажимом и цилиндром 2 дизеля оказывается подключенной емкость, состоящая из двух компонентов: емкость конденсатора, образованного двумя пластинами 5 и 6, заключенным между ними диэлектриком 7, а также емкость конденсатора, образованного нижней токопроводящей пластиной 6 и нижним поршнем

9. При этом указанные составляющие емкости суммируются, поскольку конденсаторы соединены параллельно. В связи с этим электрическая емкость C между левым (по схеме! зажимом катушки 4 иыдуктивности и первым зажимом второго резистора 3 зависит оТ положения нижнего поршня 9

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания, в частности дизелей, и может быть использовано для определения положения верхней мертвой точки (ВМТ) поршневых двигателей.

Цель изобретения — повышение точности и производительности диагностирования и расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сдвоенный переключатель 1, первые неподвижные контакты первой и второй секции которого подключены к цилиндру 2 и первому зажиму второго резистора 3. Вторые неподвижные контакты !S первой и второй секции переключателя 1 соединены с одним из зажимов катушки 4 индуктивности, а подвижные контакты первой и второй секции переключателя подключены соответственно к первой 5 и второй

6 токопроводящим пластинам. Последние неподвижно установлены в камере сгорания цилиндра,.изолированы друг от друга диэлектриком 7, изолированы от цилиндра 2 и от верхнего 8 и нижнего 9 поршней. Второй зажим катушки 4 индуктивности соединен с д вторым зажимом генератора 10 высокочастотного гармонического сигнала и через первый резистор I I связан с вторым входным зажимом первого датчика 12 тока. Первые входные зажимы первого 12 и второго 13 датчиков тока соединены с первым зажимом 30 генератора 10 высокочастотного гармонического сигнала, а второй входной зажим второго датчика 13 тока подключен к второму зажиму второго резистора 3. Выход первого датчика 12 тока соединен с вычитающим входом элемента 14 сравнения, а выход второго датчика 13 тока подключен к суммирующему входу элемента 14 сравнения и входу усилителя-ограничителя 15. Выход элемента

14 сравнения через последовательно соединенные усилитель 16 и схему 17 регистрации 4О максимума связан с единичным входом триггера 18, нулевой вход которого соединен с выходом усилителюограничителя 15 и входом инвертора 19. Инверсный выход триггера 18 и выход инвертора 19 подключены к входам схемы И 20, выход схемы И 20 сое- 4S динен с блоком 21 индикации.

В качестве сдвоенного переключателя 1, с помощью которого устройство переводится в режим определения положения ВМТ нижнего или верхнего поршней, может быть использован переключатель галетный и др.

Резисторы 3 и 1? имеют одинаковые сопротивления и служат для задания токов в соответствующих целях.

Датичики 12 и 13 тока вырабатывают положительные переменные по величине сигналы, соответствующие мгновенным значе- ниям токов, протекающих через резисторы

3 и I l. В качестве этих датчиков могут

1268995

1 =цх1 с где о — круговая частота сигнала генератора 10 высокочастотных гармонических колеба ни й. 25

Благодаря этому при заходе поршня 9 в верхнюю мертвую точку индуктивное сопротивление катушки 4 и емкостное сопротивление емкости С совпадают по абсолютной величине, и поскольку эти сопротивления имеют противоположные знаки, компенсируют друг друга. При этом в цепи наблюдается резонанс напряжений, комплексное сопротивление цепи равно сопротивлению второго резистора 3, а сдвиг фаз между током этой цепи и выходным напряжением генератора 10 равен нулю. В этом случае ток в цепи определяется только сопротивлением резистора 3.

Под действием выходного напряжения генератора 10 электрический ток протека40 з в цилиндре — с приближением этого поршня к положению BMT величина емкости возрастает, так как расстояние между этим поршнем и нижней пластиной 6 уменьшается.

Под действием высокочастотного переменного напряжения генератора 10, действующего между первым и вторым его зажимами, через второй резистор 3, второй датчик 13 ток, емкость С и катушку 4 индуктивности протекает переменный ток высокой частоты, амплитуда которого и сдвиг фаз между которым и выходным напряжением генератора 10 зависят от величины указанной емкости, т.е. от положения поршня 9 относительно BMT. Величина индуктивности, размеры пластин 5 и 6 и их расположение в цилиндре таковы, что при нахождении поршня 9 в BMT емкость С такая же, как и при расположении поршня 8 в ВМТ и величина ее связана с величиной указанной индуктивности L следующим соотношением: ет и по другой цепи, состоящей из первого резистора 11 и первого датчика 12 тока.

В этой цепи сдвиг фаз между током резистора 1! и напряжением генератора 10 равен нулю. Поскольку резисторы 3 и 11 имеют одинаковые сопротивления, то при нахождении поршня 9 в верхней мертвой точке амплитуды протекающих по этим резисторам токов одинаковы, мгновенные значения этих токов в одни н те же моменты времени также одинаковы. Кроме того, сдвиг фаз между этими токами равен нулю, так как фаза каждого из этих токов совпадает с фазой сигнала генератора 10..В связи с этим на суммирующий и вычитающий входы элемента 14 сравнения с выходов первого 12 и второго 13 датчиков тока поступают переменные по величине положительные сигналы, фазы которых совладают, а мгновенные значения в одни и те же моменты времени равны между собой. В ре5 !

О

55 зультате этого «а выходе элемента 14 сравнения сигнал равен нулю, на выходе усилителя 16 сигнал также равен нулю и в связи с этим схема 1? регистрации максимума импульса не вырабатывает.

Под действием выходного сигнала второго датчика 13 тока усилитель-ограничитель

15 формирует близкие к прямоугольным импульсы, поступающие на нулевой вход триггера 18 и вход инвертора 19. Поскольку на единичный вход триггера 18 импульсы не поступают, то выходной сигнал усилителяограничителя 15 подтверждает нулевое состояние триггера и на его инверсном выходе сохраняется единичный сигнал, поступающий на один из входов схемы И 20. На другой вход последней поступают импульсы с выхода инвертора 19, которые проходят через эту открытую схему на блок 21 индикации. Блок индикации сигнализирует о нахождении поршня 9 в верхней мертвой точке.

При расположении поршня 9 не в верхней мертвой точке емкость С, образованная плас- . тинами 5, 6 и этим поршнем, меньше, чем при заходе его в ВМТ, в результате чего емкостное сопротивление и, следовательно, полное сопротивление цепи, состоящей из датчика 13, резистора 3, емкости С и катушки 4, во=растают. В связи с этим ток в этой цепи уменьшается и по фазе опережает напряжение генератора 10. Ток, протекающий через первый резистор 11 и первый датчик 12 также остается без изменения.

В результате сигналы, поступающие на входы элемента 14 сравнения, имеют различные амплитуды и фазы и выходной сигнал этого элемента отличен от нуля. Поскольку полное сопротивление цепи, в которую включен второй датчик 3 тока, имеет характер емкостей и ток этой цепи по фазе опережает напряжение генератора 10, то сигнал на суммирующем входе элемента 14 сравнения по фазе опережает сигнал на вычитающем его входе, а по амплитуде ниже сигнала на этом входе. Поэтому сигнал на выходе элемента 14 сравнения в данном случае отличен от нуля и после усиления с помощью усилителя 16 поступает на вход схемы 17 регистрации максимума. Последняя вырабатывает импульсы в моменты достижения выходным сигналом усилителя !6 максимального значения, которые поступают на единичный вход триггера 18. На нуле- . вой вход этого триггера поступают импульсы усилителя-ограничителя 15, которые по фазе опережают импульсы схемы !7 регистрации максимума. Благодаря этому при действии переходных фронтов импульсов на нулевом входе триггера 18 последний сбрасывается в ноль, а при действии передних фронтов импульсов на его единичном входе устанавливается в единицу. В результате этого на инверсном выходе триггера 18 вырабатываются прямоугf ëьные импульсы, передний фронт когорых совпадает с перед1268995!

О чателя 1 в положение а предлагаемое устройство обеспечивает определение положения ВМТ нижнего поршня 9. 30

50 ним фронтом импульсов на нулевом входе этого триггера, а задний — с передним фронтом импульсов на его единичном входе, На выходе инвертора 19 также вырабатываются прямоугольные импульсы, передний фронт которых совпадает с задним фронтом импульсов на нулевом входе триггера 18, а задний — с передним фронтом импульсон на выходе триггера 18. Таким образом, на входы схемы И 20 поступают сдвинутые по фазе импульсные последовательности, которые йо времени друг друга не перекрывают, а именно: в момент начала сигнала на выходе триггера 18 сигнал на выходе инвертора 19 заканчивается, в момент же окончания импульса на выходе триггера 18 сигнал на выходе инвертора 19 равен нулю, а н момент действия переднего фронта выходного импульса инвертора 19 сигнал на выходе триггера 18 равен нулю. В связи с этим выходной сигнал схемы И 20 равен нулю и блок 21 индикации не срабатывает, что свидетельствует о нахождении поршня не в ВМТ.

Таким образом, по индикации блока 21 индикации видно, находится поршень 9 н верхней мертвой точке или нет. Если, например, в качестве этого блока используется лампочка, то при расположении этого поршня в ВМТ лампочка горит, а при другом положении поршня эта лампочка не горит. Следовательно, при установке переклюДля определения положения верхней мертвой точки верхнего поршня 8 переключатель 1 устанавливается в положение б, В результате этого нижняя токопроводящая пластина 6 электрически соединяется с цилиндром 2, а верхняя токопроводящая пластина 5 — одним иэ зажимов катушки

4 индуктивности. При этом между этим зажимом и первым зажимом второго резистора 3 оказывается подключенным конденсатор, состоящий из параллельного соединения двух конденсаторов: конденсатора, образованного первой 5 и второй 6 токопроводящими пластинами, разделенными диэлектриком 7,, а также конденсатора, образованного верхней токопронодящей пластиной 5 и верхним поршнем 8, Емкость С упомянутого конденсатора ранна сумме емкостей указанных конденсаторов и, следовательно, зависит от местоположения поршня 8 относительно пластины 5. При увеличении расстояния между поршнем 8 и пластиной 5 емкость С падает, а при уменьшении расстояния растет, имея максимальное значение при расположении указанного поршня н ВМТ.

В последнем случае реактивное сопротивление этой емкости и реактивное сопротивление катушки 4 индуктинности компенсируют друг друга, вследствие чего н цепи, состоящей из последовательно соединенных датчика 13 тока, резистора 3, укаэанной

45 емкости и катушки 4, имеет место резонаи= напряжений, ток в цепи является чисто активным и его величина определяется только сопротивлением резистора 3. Когда же поршень 8 расположен не в верхней мертвой точке, реактивные сопротивления катушки

4 и емкости С не компенсируются, резонанс

I напряжений места не имеет и токи резисторов 3 и 11 имеют различные параметры (амплитуду и фазу) . В рассматриваемом случае, когда переключатель 1 переведен в положение б, предлагаемое устройство работает точно так же, как в предыдущем случае (когда переключатель 1 находился в положении а), и блок 21 индикации указывает, находится поршень 8 в верхней мертвой точке или нет.

Емкость, образованная пластинами 5 и

6 и поршнями 8 н 9, не зависит от того, имеются или нет прогары, трещины, задиры, утечки и т.д. в цилиндро-поршневой группе, в связи с чем указанные факторы не влияют на точность определения положения

ВМТ поршня с помощью предлагаемого устройства.

При установке переключателя 1 в положение а первая токопроводящая пластина

5 подключена к цилиндру 2 и через иегов к верхнему поршню 8, вследствие чего расстояние между указанной-пластиной и поршнем не влияет на величину вышеупомянутой емкости и, следовательно, на точность определения положения верхней мертвой точки нижнего поршня 9. При переводе переключателя 1 в положение б положение нижнего поршня 9 не влияет на точность определения ВМТ верхнего поршня 8. Следовательно, предлагаемое устройство обеспечивает определение положения ВМТ в дизелях с противоположно движущимися.поршнями. При диагностировании дизелей, каждый цилиндр которых содержит по одному поршню, переключатель 1 устанавливают в такое положение, при котором расположенная ближе к поршню токопроводящая пластина соединяется с катушкой 4 индуктивности, а более отдаленная токопроводящая пластина — с цилиндром 2 дизеля, т.е. предлагаемое устройство обеспечивает определение положения верхней мертвой точки как обычных дизелей, так и дизелей со встречно движущимися поршнями. При этом совершенно безразлично, движутся ли поршни нз-за того, что работает дизель нли из-эа того, что его вал прокручивается вручную или валопоноротным механизмом. Зто означает, что функциональные возможности предлагаемого устройства шире .

При использовании предлагаемого устройства нет необходимости прокручивать дизель электрической машиной с постоянной частотой вращения и затрачивать на это дополнительное время, можно диагностирование производить при работа ющем дизеле.

Благодаря этому за одно и то же время!

268995

Формула изобретения

Составитель Н. Патрахальцев

Техред И. Верее Корректор А. Обрунар

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскан наб., д. 4)5

Филиал ППП сПатентв, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Воровин

Заказ 6026/44 выполняется большая программа исследований т.е. повышается производительность диагностирования.

Кроме того, в случае диагностирования дизеля со встречно движущимися поршнями обеспечивается определение угла развала коленчатых валов. Для этого переключатель ! устанавливают вначале в одно положение и при сигнализации блока 21 индикации о заходе поршня в BMT на связанном с коленчатым валом маховике наносят метку. Далее переключатель переводят в другое положение и по сигналу блока 21 индикации на том же маховике наносят другую метку, Количество угловых делений (в минутах или градусах), заключенных между полученными метками, и представляют со1 бой угол развала коленчатых валов. Этот факт также свидетельствует о более широких функциональных возможностях предлагаемого устройства по сравнению с известным.

Устройство для определения положения верхней мертвой точки поршня дизеля, содержащее источник напряжения и первый датчик тока, первый входной зажим которого соединен с первой клеммой источника напряжения, усилитель, схему регистрации максимума, усилитель-ограничитель и переключатель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности диагностирования и расширения функциональных возможностей, в него введены второй датчик тока, первый и второй резис-, торы, катушка инду ктнв ности, элемент сравнения, триггер, инвертор, схема И, блок индикации и две токопроводящие пластины, помещенные в камеру сгорания цилиндра и изолированные одна от другой, от поршня и цилиндра, причем переключатель дополнительно содержит вторую секцию,а источник напряжения выполнен в виде генератора высокочастотного гармонического сигнала, подвижные контакты первой

4п и второй секций переключателя соединены с первой и второй токопроводящими пластинами, первые неподвижные контакты первой и второй секций переключателя подключены к цилиндру дизеля и к первому зажиму второго резистора, а вторые неподвижные контакты соединены между собой и через катушку первого резистора с вторым зажимом источника напряжения, второй входной зажим и выход первого датчика тока соединены соответственно с вторым зажимом первого резистора н вычитающим входом элемента сравнения, первый и второй входные зажимы и выход второго датчика тока подключены соответственно к первому зажиму источника напряжения, второму зажиму второго резистора и суммирующему входу

25 элемента сравнения, соединенному с входом усилител",-ограничителя, выход элемента сравнения через последовательно соединенные усилитель и схему регистрации максимума связан с единичным входом триггера, нулевой вход триггера подключен к выходу усилителя-ограничителя и входу инвертора, выход которого и инверсный выход триггера соединены с входами схемы И, выход которой подключен к блоку индикации.