Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

(19) (11) 9 0 0 СПИАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСН С. ПетровследовательСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯИ УСТРОЯСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ.ЛЕНИЯ(57) 1. Способ диагностирования двигателявнутреннего сгорания по параметрам уплотняющей способности поршневых колец, заключающийся в том, что регистрируют параметры давления газа в картере двигателя, определяют обобщенный параметр и по его изменению судят об изменении уплотнякнцеи способности поршневых колец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, преобразуют регистрируемые па-. раметры давления газа в сигнал измерительной информации, из спектра которого за заданное количество циклов выделяют высокочастотные составляющие с .частотамн, превышающими частоту вращения вала двигателя, н преобразуют их в обобщенный параметр в виде произведения текущего значения сигнала на время.20 30 2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что высокочастотные, составляющие выделяют на тактах расширения,3. Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее преобразователь параметров давления, преобразователь спектра колебаний, регистрирующий счетчйк, отметчнн верхней мертвой точки (ВМТ), селектор, тактов и блок управления, причем преобразователь спектра выполнен в виде фильтра частот, управляющего генератора импульсов и схемы совпадения, связанных последовательно, и вклю чеи между преобразователем параметров и. счетчиком, отметчик ВМТ через селектор. связан со схемой совпадения, а. через блок 1Изобретение относится к технической диагностике н испытаниям двигателей внутреннего сгорания.Известны способы диагностирования двигателя внутреннего сгорания по параметрам уплотняющей способности поршневых колец, заключающиеся в том, что регист. рируют параметры давления газа в картере двигателя, определяют обобщенный пара. метр н но его изменению судят об изменении уплотняющей способности поршневых колец 11 Известны также устройства, применимыедля осуществления таких способов, содержащие преобразователь параметров, например, давления, преобразователь спектраколебаний, регистрирующий счетчик, отметчнк верхней мертвой точки ВМТ), селектортактов н блок управления, причем образователь спектра выполнен в виде фильтра,частот, управляющего генератора импульсов и схемы совпадения, связанных последовательно, н включен между преобразователем параметров и счетчиком, отметчикВМТ .через селектор связан со схемой совпадения, а через блок управления - сасчетчикомЦ .фИзвестные способы требуют отключенияцилиндров и не дают надежных результатови оценке уплотняющей способности поршневых колец в отдельном цилиндре, так какстатическое давленяе газов в картере определяется уплотняющей способностью поршневых колец всех цилиндров многоцилиндрового двигателя,Эти устройства не позволяют повысить.точность диагноза и диагностировать двигауправления - со счетчиком, отличающееся тем, что с целью повышения точности, схема совпадения выполнена в виде схемы ЗИ, селектор выполнен в виде двух формирователей и триггера, а блок управления содержит схему совпадения 2 И, счетчик циклов н триггер, причем формирователи включены между входом селектора и параллельно входами его триггера, выход которого служит выходом Селектора, схема 2 И включена на входе блока управления и через счетчик циклов связана с одним входом триггера блока управления, выходом которого служит выход триггера, при этом другой вход триггера через кнопку запуска связан со схемой 2 И, а другой выход - параллельно со схемами 2 И и ЗИ. тель по отдельным цилиндрам во время егО работы.Целью изобретения является повышение точности,Указанная цель достигается тем, что пре. образуют регистрируемые параметры давления газа в сигнал измерительной информации, из спектра которого за заданное количество циклов выделяют высокочастотные составляющие с частотами, превышающими частоту вращения вала двигателя, н преобразуют их в обобщенный параметр в виде произведения текущего значения сигнала на время.Высокочастотные составляющие выделяют на тактах расширения.В устройстве указанная цель достигается тем, что схема совпадения выполнена в виде схемы ЗИ, селектор выполнен в виде двух формирователей и триггера, а блок управления содержит схему совпадения 2 И, счетчик циклов и триггер, причем формирователи включены между входом селектора и параллельно входами его триггера, выход которого служит выходом селектора, схема 2 И включена на входе блока управления и через счетчик циклов связана с одним входом триггера блока управления, выходом которого служит выход триггера, при этом другой вход триггера через кнопку запуска связан со схемой 2 И,. а другой выход - параллельно со схемами 2 И н ЗИ. На. фиг. 1 представлены осциллограммы давления газов в картере при нормальнон уплотняющей способности колец, полностью соответствующих техническим условиям на сборку дизеля; на фиг. 2 - то же, при ухудшенной уплотннтельной способности (теп1049772 3ловой зазор второго компрессионного кольца увеличен от 0,25 мм до 20 мм, третье компрессионное кольцо сломано на две, примерно, равные части); на фиг. 3 - устройство для осуществления способа.На осциллограммах обозначены кривые 1 и 11, характеризующие давление газов в картере, зарегистрированное с помощью тензометрического и токовихревого измерительного преобразователя давления соответственно; кривые П 1 давления газов в ка- О мере сгорания; максимальное давление Рс в камере сгорания при отключенной подаче топлива (плунжер насоса высокого давления поднят); максимальное давление Р 2 в камере сгорания при подаче в нее топлива,5 Фиг. 1 и 2, каждая в отдельности, свидетельствуют о наличии двух характерных процессовколебания давления газов в картере низкочастотный процесс с частотой, равной частоте вращения вала двигателя, и высо кочастотный процесс с частотами, значительно превышающими частоту вращения вала. При этом увеличение максимального дав 45 50 55 ления в камере сгорания от Рс до Ра, что как известно, приводит к увеличению коли. чества газов, прорывающихся в картер из камеры сгорания, приводит к увеличению интенсивности высокочастотных колебаний.Сопоставление между собой кривых ко- лебаний давления газов в картере, представленных на фиг.и 2 показывает, что ухудшение уплотняющей способности поршневых колец приводит к увеличению интенсивности высокочастотных колебаний давления га. зов в картере.В качестве обобщенного параметра,этих колебаний может быть принята их амплитуда, частота н т,п. Однако более полной характеристикой колебаний будет площадь под кривой сигнала колебаний во времени, т.е. произведение текущего значения колебаний на время. Предлагается диагностировать двигатель с использованием обобщенного параметра колебаний давления газов в картере двумя способами. Один из них состоит в выполнении следующих технологических операций; С помощью измерительного преобразователя давления формируют сигнал, отражаю. щий процесс колебаний давления газов в секции картера днагностирующего цилиндра, Сигнал колебаний давления фильтруют, выделяя составляющие с частотами выше частоты вращения вала. За определенное количество циклов двигателя определяют обобщенный параметр выделенных высокочастотных колебаний и по его изменению судят об уплотняющей способности поршневыхколец в диагностируемом цилиндре. Достоинство такого способа состоит впростоте его реализации,25 30 35 Второй способ обладает повышенной точностью и состоит в выполнении следующей последовательности технологических операций диагностирования ДВС. С помощью измерительного преобразователя давления формируют сигнал, отображающий процесс колебаний давления газов в картере двигателя. В промежутках времени, соответствующих тактам расширения в диагностируемом цилиндре, иэ спектра сигнала колебаний выделяют составляющие с частотами, превышающими частоту вращения вала двигателя. За определенное количество циклов двигателя определяют обобщенный параметр выделенных высокочастотных колебаний и по его изменению судят об изменении уплотняющей способности поршневых колец в диагностируемом цилиндре.Предлагаемый способ диагностирования ДВС может быть реализован с помощью предлагаемого устроиства. Устройство для диагностирования ДВС содержит измерительный преобразователь 1 давления картерных газов, фазовый отметчик ВМТ 2, преобразователь спектра 3 колебаний давления картерных газов, селектор 4 тактов расширения, блок 5 управления и регистрирующий счетчик б.Формирование, преобразование и пере дача сигнала измерительной информации обеспечивается последовательным соединением измерительного преобразователя 1,преобразователя спектра 3 и регистрирую щего счетчика б. Формирование, преобраэо. ванне и передача сигналов управляющей ин. формации обеспечивается последовательно.- параллельным соединением фазового отметчика БИТ 2, селектора 4 тактов расширений и блока 5 управления. По управляющим вхо. дам преобразователь спектра 3 соединен с селектором 4 и блоком управления 5.Преобразователь спектра 3 по сигналу измерительной информации соединен с измерительным преобразователем 1 давления, а по управляющим сигналам - с выходами селектора 4 и блока 5 управления. По входам селектор 4 и блок 5 управления соединены с фаэовым отметчиком 2. Регистрирующий счетчик б подключен к выходу преобразователя спектра 3,Устройство работает следующим образом.Из спектра колебаний давления картерных газов преобразователь спектра 3 выделяет составляющие по частоте, превышающей частоту вращения коленчатого вала, и преобразует их в импульсы, девиация частоты которых пропорциональна амплитудам пульсаций этих составляющих. Импульсы преобразователя спектра 3 поступают в регистрирующий счетчик б, где происходит подсчет их количества в соответствии с алгоритмом, задаваемым блоком 5 управления и селектором 4, а именно: блок 5 управления задает количество рабочих циклов, в течениеныщ сигналом триггера 5. После нажатия кнопки ручного запуска 16 первым же им пульсом ВМТ триггер 15 опрокидывается, отбрасывая показания регистрирующего счетчика 6 и открывая схемы совпадений ЗИ и 2 И. Последние начинают пропускать соответственно импульсы, от управляемого генератора 8 импульсов к регистрирующему счетчику 6 и от фазового отметчика 2 к счетчику циклов 14. Формирователи импульсов О и 1 задерживают импульсы ВМТ на интервалы времени, соответственно равные 1,н 1 т .задаваемые оператором. Эти импульсы перебрасывают триггер 12, с выхода которого в пределах каждого рабочего цикла двигателя на управляющий вход схемы совпадений ЗИ разрешающий сигнал длительностью 1 = 1, - ,1. При достижении счетчиком циклов 14 заданного количество циклов триггер 15 перебрасывается, закрывай схемы совпадений ЗИ и 2 И. При этом прекращается поступление импульсов в счетчики 6 и4. На табло регистрирующего счетчика 6 оказывается зафиксированным число, равное количеству импульсов, прошедших от управляемого генератора импульсов 8, т.е. пропорциональное сумме площадей, ограниченных высокочастотными составляющими пульсаций, присутствующих в спектре сигнала измерительного преобразователя 1,Технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения состоят в повышении точности определения уплотняющей способности поршневых колец и в снижении трудоемкости операций подготовки и проведению диагностирования. 1049772которых производится вычисление, а селек тор 4 - продолжительность вычислений в течение одного рабочего такта двигателя.Поскольку высокочастотные пульсации коле.баний давления картерных газов являются следствием прорыва газов через кольца в картер, а импульсы преобразователя 3 имеют частоту, пропорциональную их амплитудам, то на показывающем табло регистрирующего счетчика 6 окажется зарегистрированным число, пропорциональное сумме площадей 10 этих высокочастотных пульсаций за уста.новлеиное количество циклов, Таким образом, это число характериэует обобщенный параметр связи между техническим состоянием поршневых колец и характером газо- динамического процесса в картере двигателя Оно является мерой прорыва газов в картер и служит критерием, используемым для диагностирования ДВС.Алгоритм вычисления обобщенного параметра определяется совокупностью тех. 20 иических средств, реализующих преобразователь спектра 3, селектор 4 такта расширения и блок 5 управления. Преобразователь спектра 3 содержит детектнрующий фильтр.верхних частот 7, управляемый генератор импульсов 8 (преобразователь типа напряжение-частота) и логическую схему совпадений 9 типа ЗИ; селектор тактов расширения 4 содержит формнраватели импульсов 0 и 11 с регулируемыми длительностями,задержки и триггер 2; блок ф управления со- зо .держит логическую схему совпадений 13 типа 2 И, счетчик циклов 4 и триггер 15,В исходном состоянии логические схемы совпадений ЗИ и 2 И закрыты потенциальатраха Демч Редан тор А, Ш а идорЗа каэ 8404/39ВНИИПИпо113035, Мфилиал ППП Составитель Н. ПТехред И. ВерееТираж 073Государственного колвм нэобретений нква, Ж - 35, РаушскПатент, г. Ужгород,миета откры ая иауЛ,льцевКорректоПодписнСССРйд. 4/5роектная,