Устройство диагностирования двигателя внутреннего сгорания

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХЕСПУБЛИН . П 9) 1 А 0110 0 0 01 М 15 0 НИЕ ИЗОБРЕТЕН Р 2 томобильно-дсомола Украи088. 8)Р 3977239,ж ДЛЯ ДИАГНОСТ НУТРЕННЕГО С атчик колеба иальный усил лятор усилен ОийтельЯр Ю ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Харьковский аный институт им.Ком(54)(57) УСТРОЙСТВОРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВРАНИЯ, содержащее ддавления, дифференцавтоматический регу полосно-пропускающий Фильтр и регистратор, соединенные последовательно,причем полосно-пропускающий фильтрвыполнен с настройкой на выделениеосновной гармоники, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,устройство дополнительно содержитчастотный дискриминатор и амплитудный детектор, включенные последовательно в соединение полосно-пропускающего фильтра с регистратором, а пос",ледний выполнен в виде измерителянеравномерности частоты, 1105771Изобретение относится к испытаниям многоцилиндроных двигателей внутреннего сгорания.Известны устройства для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащие датчик колебаний дан 10 иэ спектра колебания давления но впускном, выпускном трубопроводе и в картере. Частоты гармоник Г и ; пропорциональны частоте вращения вала двигателя л и равны. - 0 20 судят о наличии или отсутствии дефек 30 35 текторов соединены с входами аналогокостей,предоставляемых частотным анализом колебаний давления, Оно не может Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройства. 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 составляющих (гармоник ), выделенных где- число цилиндров двигателя. По величине отношения амплитуд тов в двигателе. Устройстро состоит иэ последовательно соединенных датчика давления, воспринимающего сигнал от 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 пслосно-про" пускающих Фильтров. На выходе фильтров выделяются синусоидальные напря" жения 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 параметра- неравномерности частоты вращения ко" ленчатого вала двигателя. 50 55 Поставленная цель достигается тем,что устройство для диагностированиядвигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик колебаний давления,дифференциальный усилитель, автомати"ческий регулятор усиления, полоснопропускающий фильтр и регистратор,соединенные последонательно, причемполосно-пропускающий фильтр выполненс настройкой на выделение основнойгармоники, дополнительно содержитчастотный дискриминатор и амплитудныйдетектор, включенные последовательно в соединение полосно-пропускающего фильтра с регистратором, а последний выполнен в виде измерителя неравномерности частоты,На фиг. 1 изображены частотно-моду.лиронанный сигнал колебания давления (А ) и модулирующая функция (Б ),на фиг, 2 - блок-схема устройства;на фиг. 3 - форма частотной характеристики дискриминатора.При работе двигателя, например8-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 преобразуетсядатчиком давления н комплексныйэлектрический сигнал . Если мощностьвсех цилиндров одинакова, то временные интервалы между одноименнымифазами импульсов от смежных по рабочемуциклу цилиндров будут равны, Это соответствует равномерному вращению валадвигателя. Однако в эксплуатациивследствие неравномерности цикловыхподач топлива у карбюраторных и ди"зельных двигателей зта ситуация практически не нстречается. Обычны случаи,когда мощность, отдаваемая отдельными цилиндрами, различна., Тогда нременные интервалы между одноименнымифазами импульсов от смежных по рабочему циклу цилиндров не будут равны.В этом случае имеет место сложноепериодическое 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 А.Цифры 1-8 над импульсами давленинсоответствуют номерам цилиндров, откуда данные импульсы пришли. В ленойчасти рисунка период колебаний меньше (частота выше ), в правой частинаоборот - период колебаний больше45 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 деви 50 импульсов 1-6. Символом Е, обозначена средняя частота, соответствующая частоте немодулированного кОлебания (как для случая равномерного вращения ), символом аЕ обозначено отклонение (девиация ) частоты от среднего 5 значенияВ нижней части фиг. 1 Б изображена модулирующая функция. В данном случае для простоты она принята синусоидальной. Это соответствует синусои 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 скания фильтра может быть не более 2 ЬЕ,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 2 ЬЕ(на режиме минимальной частоты вращения холостого хода ширина полосы прибли зительно она равна 15 Гц, на режиме максимальной частоты вращения - 10 Гц ). ация ЬЕ (в какую сторону от среднегозначения Е изменилась частота ),Амплитудный детектор 14 предназначен для детектирования амплитудымодулирующей функции.Указатель 15 неравномерности часготы вращения вала двигателя предназначен для индикации амплитуды модулирующей функции, т,е. в конечномсчете неравномерности частоты вращения вала двигателя.Устройство работает следующимобразом.Частотно-модулированный сигнал свыхода полосно-пропускающего фильтра 12, выделяющего основную гармонику, поступает на вход частотного ди"скриминатора. В зависимости от откло"нения частоты коленчатого вала отсреднего значения в данный моментвремени на выходе частотного дискриминатора формируется напряжение того илииного знака, Амплитуда этого напряжения выделяется детектором 14 и выводится указателем неравномерности частоты вращения вала, которая индуцируется при помощи стрелочного прибора, предварительно отградуированногна эталонном двигателе,Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению сизвестными повышение точности диагностирования, уменьшение стоимости иповышение оперативности диагностирования,Повышение точности достигается засчет осреднения результатов иэмере"ния по сотням циклов, которое осуществляется автоматически. Время осреднения определяетсяпараметрами (постоянной времени) амплитудного детектора. Рациональным выбором принципиальной схемы амплитудного детектораможно изменять время осреднения.Уменьшение стоимости и оперативности диагностирования достигается засчет более полного использования имеющегося оборудования, меньшей трудоемкости диагностирования.Экономический эффект от примененияустройства складывается иэ уменьшениязатрат на топливо, снижения эксплуатационных затрат и капитальных вложений.Тираж 823 Государственного елам изобретений Москва, Ж, Ракомитет открыт шская н