Устройство для определения верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)4 С 01 М 15/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЛЬСТВ ВТОРСНОМУ СВИ В. к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет расширитьобласть применения и повысить точность и производительность. При работе устройства вырабатывается высокочастотный гармонический сигнал иизмеряется протекающий под действиемэтого сигнала ток в последовательнойпассивной электрической цепи, образованной резистором и измерительнымконденсатором. Причем в качестве одной обкладки последнего используютодну неподвижно установленную в камере сгорания цилиндра токопроводящую пластину, изолированную от поршня и цилиндра, а в качестве другойобкладки - поршень и другую неподвиж.801247714 но установленную в камере сгоранияи изолированную от первой токопроводящую пластину, которую соединяют сцилиндром дизеля. Для выделения низкочастотной составляющей перед подавлением постоянной составляющейдетектируется сигнал и из него исключается высокочастотная переменнаясоставляющая. В устройство введенырезистор, детектор и Фильтр низкойчастоты, переключатель содержит двесекции, а источник напряжения выполнен в виде генератора высокочастотного гармонического сигнала. Второйвыходной зажим генератора соединен сцилиндром дизеля и подвижным контактом первой секции переключателя.Второй выходной зажим датчика тока через резистор связан с подвижным контактом второй секции переключателя.Выход усилителя через детектор связан с входом Фильтра низкой частоты,а выход Фильтра соединен с второй обкладкой разделительного конденсатора. Первый неподвижный контакт первой секции переключателя подключенк второму неподвижному контакту второй секции переключателя и к однойнеподвижно установленной в камересгорания цилиндра токопроводящейпластине, изолированной от поршня ицилиндра, Второй неподвижный контактпервой секции переключателя соединенс первым неподвижным контактом второй секции переключателя и другойнеподвижно установленной в камере сгорания токопроводящей пластиной 1 ил.1247714 50 П 2 К, галетный переключатель и т.д, Генератор высокочастотного гармонического сигнала может быть выполнен на любой элементной базе по любой известной схеме, например по схеме ин дуктивной или емкостной трехточки.Резистор 5 может быть любого типа, например МЛТ, ВС, УЛИ, ПЭВ, а в качестве датчика 2 тока может быть исг м г н/. Агде г -сопротивлледователтрической ение рези тора вной пос ои пассепи лект п ежду тнами,щина изоляци одящими плас Изобретение относится к диагностированию технического состояния двигателей внутреннего сгорания, в частности дизелей,и может быть использовано для определения верхней мертвой 5точки (ВМТ) поршневого двигателя.Цель изобретения - расширение области применения, повышение точностии производительности диагностирования.10На чертеже представлена блок-схема устройства для определения ВМТ,Устройство содержит генератор 1высокочастотного гармонического сигнала, один зажим которого подключенк первому входному зажиму датчика 2тока, а другой соединен с цилиндром3 дизеля и первым подвижным контактомсдвоенного переключателя 4Второйвыходной зажим датчика 2 тока черезрезистор 5 связан с вторым подвижнымконтактом сдвоенного переключателяПервый неподвижный контакт первойсекции сдвоенного переключателя 4подключен к второму неподвижному контакту второй секции этого переключателя и первой токопроводящей пластине 6. Второй неподвижный контактпервой секции сдвоенного переключателя 4 соединен с первым неподвиж- З 0ным контактом этого переключателя ивторой токопроводящей пластиной 7,Пластины 6 и 7 отделены друг от друга диэлектриком 8, изолированы отцилиндра 3 и первого 9 и второго 10 З 5поршней дизеля и неподвижно установлены в камере сгорания цилиндра,Выход датчика 2 тока соединен с входом усилителя 11, выход усилителя 11подключен к входу детектора,12, выход детектора 12 - к входу фильтра13 низкой частоты, а выход фильтра13 через разделительный конденсатор14 связан с входом схемы 15 регистрации максимума. Выходной зажим последней объединен с выходом устройства.В качестве сдвоенного переключателя 4 могут быть использованы". сдвоенный тумблер, переключатель типа пользован шунт или любой из укаэанных типов резисторов. Усилитель 11представляет собой усилитель переменного напряжения и может быть реализован на транзисторах или микросхемах. Детектор 12 может быть выполненв виде одно- или двухполупериодноговыпрямителя, например, на диодах серии Д 2, Д 9 и др, Фильтр 13 можетбыть реализован на транзисторах илиинтегральных микросхемах. На такойже элементной базе может быть выполнена и схема 15 регистрации максимумаРазделительный конденсатор 14 мо-.жет быть выбран любого типа, например МБМ, КСО, ККГ, МБПП,Устройство работает следующим образом,Диагностирование дизеля со встречно движущимися поршнями. Для определения положения верхней мертвой точки нижнего поршня 9 в цилиндре дизеля сдвоенный переключатель 4 устанавливается в положение, в котором резистор 5 одним зажимом оказываетсяподключенным к второй пластине 7, авторой зажим генератора 1 высокочастотного гармонического сигнала, подключенный к цилиндру 3, оказываетсясоединенным с первой пластиной 6. Врезультате этого подвижные контактысдвоенного переключателя 4 оказываются подключенными к конденсатору,который состоит из двух параллельновключенных конденсаторов. Один изэтих конденсаторов образован пластинами 6 и 7 и заключенным между нимидиэлектриком 8, а второй - пластинойи нижним поршнем 9. Суммарная емкость этих конденсаторов падает сувеличением расстояния между нижнимпоршнем и нижней пластиной 7, а суменьшением этого расстояния увеличивается. Под действием выходногонапряжения генератора 1 через датчик2 тока, резистор 5 и вышеупомянутыйконденсатор протекает переменный гармонический ток высокой частоты.На выходе датчика 2 тока в этомслучае действует сигнал, определяющийся выражением3 1247д - расстояние между нижней плас 2тиной и поршнем,К - коэффициент преобразованиядатчика тока, т.е. отноше го сигнала КПе 2) где К - коэффициент усил ителя 11;К - коэффициент передачи детек-12тора 12;40Выходной сигнал детектора 12 по" ступает на фильтр 13 низкой частоты, который не пропускает высокочастотную переменную составляющую сигнала, 45 а пропускает его постоянную составляющую и низкочастотную переменную составляющую, обусловленную изменением расстояния между второй пластиной 7 и нижним поршнем 9. Выходное напряжение детектора при минимальной величине этого расстояния и при максимальнрй его величине соответствен- но ения усил КК Ц 3) ние его выходно к 5входному;Я - площадь пластин;,в ,круговая частота высокочастотного гармонического сигнала,10., - электрическая проницаемостьизоляции между токопроводящими пластинами и средой;- то же, между нижней пластиной и поршнем.15Выходной сигнал датчика 2 токапосле усиления с помощью усилителя11 поступает на детектор 12 и навыходе последнего в результате детектирования действует переменный 20по величине сигнал положительной полярности, который представляет собой амплитудно-модулированное напряжение. Причем частота последнегоравна частоте генератора 1, а амплитуда изменяется в соответствии с изменением расстояния между нижнейпластиной 7 и нижним поршнем 9. Амплитудное значение указанного напря- .жения определяется по формуле 30(4) Постоя Б, не про конденсат ная составляющая сигнал пускается разделительнымром 14, благодаря чему15 регистрации максимумтолько низкочастотная поставляющая, размах кот схемь па ременна рой равпроницаемость токопроводяи,г электрическая изоляции межд щими пластина электрическая среды между в водящей пласт роницаемостхней токопрой и верхним поршнем гд К, - коэффициент передачи конденсатора 14.При достижении сигналом на входе схемы 15 регистрации максимума максимального значения указанная схема вырабатывает прямоугольный импульс, причем момент начала этого импульса совпадает с моментом достижения максимального значения выходными сигна-, лами фильтра 13, детектора 12, уси.лителя 11, датчика тока, а также с ,моментом достижения амплитудного значения током резистора 5. Поскольку последнее происходит прн минимальном расстоянии между нижней пластиной и нижним поршнем, то момент формирования прямоугольного импульса на выходе схемы 15 соответствует моменту пребывания этого поршня в верхней мертвой точке.Для определения ВМТ верхнего поршня 10 сдвоенный переключатель 4 ус-. танавливается в положение, в котором резистор 5 оказывается подключенным , к верхней токопроводящей пластине 6, . а нижняя пластина 7 - к второму выходному зажиму генератора 1 и цилинд" ру 3 дизеля. В этом случае между левым (по схеме) зажимом резистора 5 и вторым выходным зажимом генератора 1 включается конденсатор, образованный пластинами 6 и 7 и поршнями 9 и 10 и имеющий емкость С, равнуюо - толщина изоляции между токопроводящими пластинами, Й - расстояние между верхней (пластиной 6 и верхним поршнем 10. Под действием сигнала генератора1 через емкость, резистор 5 и датчик 2 протекает переменный ток высокой частоты, который измеряется датчиком 2 тока. Выходной сигнал последнего определяется по формуле (.1),в которой переменные Й, и Е представляют собой соответственно расстояние15между пластиной 6 и поршнем 10 иэлектрическую проницаемость средымежду ними. Далее указанный сигналусиливается усилителем 11, детектируется детектором 12, фильтруется с20помощью фильтра 13, очищается от постоянной составляющей конденсатором14 и поступает на схему 15 регистрации максимума. Выходные сигналы соот 25ветствующих элементов устройстваопределяются по формулам (2)-(5),но параметры Я и Й, в данном случаеотражают соответствеНно диэлектрическую характеристику среды, заключенной между верхним поршнем и верхнейпластиной 6, и расстояние между ними.В моменты достижения максимального значения сигналом на входе схемы15 регистрации максимума, что происходит при достижении максимального З 5значения током конденсатора, схема15 вырабатывает импульсы ВМТ.При диагностировании дизеля, вкаждом цилиндре которого имеетсяодин поршень, с цилиндром соединя Оют (путем установки в соответствующее положение переключателя 4) болееотдаленную от поршня токопроводящуюпластину.Поскольку предлагаемое устройство 45обеспечивает определение верхнихмертвых точек дизелей со встречнодвижущимися, поршнями и однопоршневыхдизелей, то область его примененияшире, чем устройства-прототипа, поскольку последнее пригодно толькодля определения ВМТ однопоршневыхдвигателей,Предлагаемое устройство вырабатывает импульс верхней мертвой точки 55при максимальном токе резистора 5(ток имеет максимальное значение приминимальном расстоянии между соответствующими токопроводящей пластиной и поршнем, т,е. когда поршеньв действительности находится в ВМТ)Поскольку на величину этого тока силысопротивления, преодолеваемые порш"нем, влияния не оказывают, то наличие задиров в цилиндропоршневойгруппе, различных нгплотностей, трещин, утечек и т.д, не влияет на процесс формирования импульса верхнеймертвой точки и его фазу. В резуль"тате этого точность определения положения ВМТ с помощью предлагаемого .устройства выше, чем при использовании известного устройства, посколькув последнем случае указанные факторы влияют на ток электрической машины и, как следствие, на момент формирования сигнала ВИТ (снижая темсамым точность определения положения этой точки),Предлагаемое устройство обеспечивает определение положения верхнихмертвых точек на работающем двигателе, в результате чего нет необходимости создавать режим прокрутки двигателя с постоянной частотой вращения (в отличие от прототипа, гдеэта операция необходима).Вследствие исключения операциипрокрутки предлагаемое устройствообеспечивает снижение трудоемкостидиагностирования и повышение его производительности.Таким образом, по сравнению с известными предлагаемое устройствообеспечивает повышение точности определения верхней мертвой точки, повышение производительности диагностирования и обладает более широкой областью применения,Формула иэобре тенияУстройство для определения верхней мертвой точки поршня двнгателя внутреннего сгорания, содержащее источник напряжения, датчик верхней мертвой точки, датчик тока, усилитель разделительный конденсатор, схему регистрации максимума и переключатель, причем один зажим источника напряжения подключен к первому входному зажиму датчика тока, выход которого соединен с входом усилителя, а первая обкладка разделительного конденсатора подключена к входу схемы регистрации1247714 Составитель Н.Патрахальцеведактор Л.Веселовская Техред Н,Бонкало Корректор М.Шароши 4116/41 Тираж 778ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушска Зак одписн итета СССткрытийнаб., д. иятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое максимума, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения областиприменения и повышения точности ипроизводительности, в него введенырезистор, детектор и фильтр низкойчастоты, а переключатель выполнендвухсекционным, датчик верхней мертвой точки выполнен в виде первой ивторой токопроводящих пластин, а ис рточник напряжений выполнен в видегенератора высокочастотного гармонического сигнала, причем первая и вторая токопроводящие пластины установлены неподвижно в камере сгорания цилиндра двигателя и изолированы отпоршня цилиндра и друг от друга, второй выходной зажим генератора соединен с цилиндром двигателя и с подвижным контактом первой секции переключателя, второй входной зажим датчика тока через резистор связан с подвижным контактом второй секции переключателя, выход усилителя, черездетектор связан с входом фильтра низкой частоты, соединенного с второйобкладкой разделительного конденсатора, первый неподвижный контактпервой секции переключателя подключен к второму неподвижному контактувторой секции переключателя и первойтокопроводящей пластине, второй неподвижный контакт первой секции переключателя соединен с первым непод"вижным контактом второй секции переключателя и второй токопроводящейпластиной.