Устройство для определения положения внутренней мертвой точки поршня дизеля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН(19) (11) 4 0 01 М 15/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПОЛОЖЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИПОРШНЯ ДИЗЕЛЯ(57) Изобретение относится к системедиагностирования двигателей внут 2реннего сгорания и позволяет повысить точность определения ВМТ. В камере сгорания дизеля размещаются катушки 4 и 5 индуктивности, связанные с емкостной пластиной 1. Перемещение поршня дизеля смещает по меньшей мере одну из катушек 4 или 5, генерируя изменение сигнала от генератора 6 частоты. Преобразование сигнала с помощью неравновесного моста 10 переменного тока и амплитудного детектора 13 регистрируется на блоке 16, где благодаря более крутому изменению сигнала с повышенной точностью формируется сигнал ВМТ. 1 ил.Изобретение относится к областидиагностики технического состояниядвигателей внутреннего сгорания,в частности, дизелей и может бытьиспользовано для определения положения внутренней мертвой точки (ВМТ)поршневых двигателей.Цель изобретения - повышениеточности диагностирования.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство содержит емкостнуюпластину 1, на которой с помощью консольных балок 2 и 3 закреплены перваяи вторая 5 катушки индуктивности,индуктивно связанные между собой.Катушки намотаны на ферритовых сердечниках и расположены в плоскости,параллельной емкостной пластине 1,симмметрично относительно этой пластины. Последняя подключена к одномуиэ входных зажимов генератора 6 высокой частоты, Емкостная пластина 1вместе с консольными балками 2 и 3и катушками 4 и 5 расположены в камере сгорания цилиндра 7 дизеля, ккоторому подключен второй входной зажим генератора 6. Первая катушкасоединена с выходными зажимами генератора 6. Первый зажим второй катушки 5 соединен с первыми зажимамиттереого 8 и третьего 9 сопротивлений неравновесного моста 10 переменного тока. Второй зажим второй катушки 5 соединен с первыми зажимамивторого 11 и четвертого 12 сопротивлений, Первая входная клемма амплитудного детектора 13 подключена квторым зажимам первого 8 и второго11 сопротивлений. Второй зажим третьего сопротивления 9 через последовательно соединенные дополнительнуюкатушку 14 индуктивности и конденсатор 15 связан с вторым входом амплитудного детектора 13, подключеннымк второму зажиму четвертого сопротивления 12, Выход амплитудного детектора 13 соединен с регистратором 16.Емкостная пластина 1 выполненаиз металла, например стали, и укреплена на трубчатой штанге, вводимойв цилиндр через форсуночное отверстие. Эта пластина электрически изолирована от штанги и упругих консольных балок 2 и 3, установленных наэтой пластине. Генератор 6 вырабатывает высокочастотный гармонический 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигнал, частота которого уменьшается с ростом емкости между входными его зажимами, Этот генератор реализован по типовой схеме на высокочастотных транзисторах серий КТ, ГТ. Сопротивления 8,9,11 и 12 выбраны типов УЛИ или ССи имеют порядок нескольких килоом. Конденсатор 15 может быть, например, типа ИЕ ГП, КИ и др, Амплитудный детектор предназначен для выделения иэ подаваемого на него сигнала напряжения, соответствующего амплитуде этого сигнала, и реализован по типовой схеме на базе микросхем серии 157,140 и др. Регистратор 16 служит для регистрации выходного сигнала детектора 13 и может быть выполнен, например, в виде осциллограФа.Устройство работает следующим образом.Предположим, что поршень начинает движение из наружной мертвой точки (НИТ) к ВМТ, Поскольку в этом случае расстояние между этим поршнем, например нижним, и емкостной пластиной 1 максимально, то емкость конденсатора, образованного этими пластиной и поршнем, минимальна, а частота выходного сигнала генератора 6 максимальна. Этот сигнал подается на первую катушку и благодаря ее индуктивной связи с катушкой 5 вызывает присутствие переменного высокочастотного напряжения на зажимах катушки 5. Это напряжение имеет неизменную амплитуду до тех пор, пока расстояние между катушками 4 и 5 постоянно, и прикладывается к входным зажимам моста 10 переменного тока, В случае максимального значения частоты генератора 6 (цто соответствует минимуму емкости между входными клеммами генератора 6) абсолютные значения реактивных сопротивлений конденсатора 15 и дополнительной катушки 14 индуктивности совпадают, но имеют противоположные знаки, В результате этого указанные сопротивления компенсируют одно другое и полное сопротивление цепи: третье сопротивление 9, дополнительная катушка 14, конденсатор 15, совпадает с величиной сопротивления, мост 10 сбалансирован. При этом напряжение между первым и вторым входными зажимами амплитудного детектора 13 равно нулю на его выходе и входе регистратора 16 также нулевое.152 33По мере приближения поршня к пластине 1 емкость, подключенная к входным зажимам генератора 6, увеличивается, а частота его выходного сигнала уменьшается, т,е, уменьшается частота напряжения, питающего мост 10,В связи с этим реактивное сопротивление конденсатора 15 становится больше реактивного сопротивления ка 10 тушки 14, компенсация этих реактивностей места не имеет, полное сопротивление цепи из сопротивления 9, катушки 14 и конденсатора 15 получается больше, чем величина сопротивления 9, Сопротивления 12,8 и 11 остаются неизменными, баланс моста 10 нарушается и между входными зажимами детектора 13 прикладывается ненулевое напряжение. Величина последнего растет по мере приближения поршня к емкостной пластине 1.При дальнейшем перемещении поршня к ВМТ происходит его соприкосновение с катушкой 5 (если бы к ВМТ двигался верхний поршень, то было бы соприкосновение его с катушкой 4) и изгиб консольной балки 3, Благодаря уменьшению расстояния между катушками 4 и 5 взаимоиндуктивность возрастает и на.уй пряжение питания моста 1 О увеличивается, Это приводит к возрастанию выходного напряжения моста, которое поступает на вход амплитудного детектора 13, Максимальная амплитуда этого напряжения достигается при максимальной взаимоиндуктивности катушек 4 и 5 и соответствует расположению поршня в ВМТ, Амплитудный детектор 13 выделяет максимальное значение этой амплитуды и выдает его на регистратор 16,При выходе поршня из ВМТ напряжение питания моста 10 снижается вследствие увеличения расстояния между катушками 4 и 5 и ослабления взаимоиндуктивности между ними, Умень шение выходного сигнала генератора 6 происходит по мере увеличения расстояния между пластинами катушек 4 и 5.После выхода иэ соприкосновения50 пластины катушки 5 и нижнего поршня амплитуда напряжения питания моста 10 сохраняется, а изменяется только частота этого напряжения.Поскольку при изменении расстояния 55 между катушками 4 и 5 вследствие изгиба консольной балки 3 под воздействием поршня изменяется и емкость между Гпоследним и пластиной 1, то в этом случае изменяется частотд и амплитуды выходного напряжения генератора 6. Причем увеличение амплитуды этого напряжения происходит одновременно с уменьшением его частоты и каждый иэ этих факторов влечет за собой увеличение сигнала разбаланса моста 10. Уменьшение же амплитуды напряжения питания моста 10, приводящее к уменьшению выходного сигнала моста, происходит одновременно с ростом частоты этого напряжения, которое влечет за собой уменьшение сигналд разбдланса, Следовательно, крутизна изменения сигнала на выходе моста на участке движения поршня от момента начала соприкосновения поршня с пластиной катушки 5 до момента выхода иэ соприкос. новения поршня и пластины больше, а экстремум этого сигнала острее, чем в устройстве, где учитывается топько изменение частоты высокочастотного сигнала.При определении ВМТ верхнего поршня устройство работает аналогично изложенному, с той только разницей, что изменение расстояния между катушками 4 и 5 происходит благодаря изгибу балки 2 под воздействием верхнего поршня, а катушка 5 остается неподвижной,При диагностировании двигателя с встречно-движущимися поршнями (например, типа Д 100) рабочая частота генератора 6 определяется емкостью конденсатора, образованного параллельным соединением двух конденсаторов.Первый конденсатор образован нижним поршнем и емкостной пластиной 1, а второй - верхним поршнем и емкостной пластиной 1. Максимальная величина этой суммарной емкости вэаимоиндуктивности катушек 4 и 5 имеет место при минимальном расстоянии между верхним и нижним поршнями, т.е. когда они находятся во внутренней общей мертвой точке (ВОМТ). В этом случае частота выходного напряжения генератора 6 минимальна, а амплитуда максимальна, что обуславливает максимум сигнала на входе амплитудного детектора 13, Следовательно, максимум выходного на. пряжения этого детектора соответствует расположению поршней в ВОМТ.Поскольку в указанных двигателяхВМТ нижнего и верхнего поршней не совпадают, то моменты начала деформации балок 2 и 3 не совпадают, рав 152 3343но как и моменты окончания их деформации. Предположим, что при движении поршней к ВМТ вначале нижний поршень соприкасается с катушкой 5, изгибая балку 3. В результате этого5 расстояние между катушками 4 и 5 сокращается и напряжение на входе моста 10 растет, Кроме того, продолжает расти и емкость между нижним поршнем и пластиной 1, Далее, по мере движения поршней, верхний поршень прижимается к катушке 4 и приближает ее к катушке 5. При этом увеличивается емкость между верхним поршнем и пластиной 1 и, следовательно, уменьшается частота верхнего сигнала генератора.течением времени вначале поршень выходит иэ соприкосновения с катушкой 5 а затем верхний поршень выхо 20 дит из соприкосновения с катушкой 4 и дальнейшие изменения сигнала разбаланса моста обусловлены изменениями только частоты генератора 6.В рассматриваемом случае при диаг ностировании двигателя с противоположно-движущимися поршнями с момента подхода нижнего поршня к катушке 5 и соприкосновения с ней и до момента выхода из соприкосновения верхнего поршня и катушки 4 изменения выходного сигнала моста 10 обусловлены изменениями частоты и амплитуды напряжения питания этого моста. При этом изменения частоты и амплитуды влекут эа собой появление приращений сигнала З 5 разбаланса моста 10 одинакового знака.Благодаря этому крутизна изменения выходного сигнала моста 10 при движении поршней к ВОМТ и от этой точки между указанными моментами времени40 больше, цем в известном устройстве где информативный сигнал на регистрирующем блоке обусловлен изменением только частоты генератора. Экстремум сигнала на выходе детектора 13 в45 связи с этим более острый, а на регистратор 16 подается сигнал с более крутыми фронтами и ярко выраженным максимумом.50Следовательно предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность диагностирования дизеля,так как крутизна фронтов и острота экстремума сигнала на входе регистрирующего устройства максимальна. Это означает, что точность определения положения ВМТ поршня ДВС повышается.Формула изобретенияУстройство для определения положения внутренней мертвой точки поршня дизеля, содержащее генератор высокой частоты, регистратор и емкостную пластину, установленную в камере сгорания цилиндра дизеля и связанную с входом генератора высокой частоты и регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, цто, с целью повышения точности, в него введены амплитудный детектор, неравновесный мост переменного тока, две консольные балки и первая и вторая катушки индуктивности с первыми и вторыми зажимами, установленные в камере сгорания дизеля, связанные индуктивно и укрепленные с помощью консольных балок на емкостной пластине, причем первое и второе плечи моста выполнены в виде первого и второго сопротивлений одинаковой величины, третье плечо выполнено в виде третьего сопротивления, дополнительной катушки индуктивности и конденсатора, соединенных последовательно, четвертое плечо выполнено в виде четвертого сопротивления, равного по величине третьему сопротивлению, а связь емкостной пластины с регистратором выполнена через вторую катушку индуктивности, неравновесный мост переменного тока и амплитудный детектор, связанные последовательно, причем первая катушка индуктивности подключенавыходу генератора высокой частоты, первый зажим второй катушки индуктивности соединен с первыми зажимами первого и третьего сопротивлений моста, второй зажим второй катушки индуктивности соединен с первыми зажимами второго и четвертого сопротивлений, первая входная клемма амплитудного детектора подключена к вторым зажимам первого и второго сопротивлений моста, а вторая - с точкой соединения второго зажима четвертого сопротивления и обкладки конденсатора.