Устройство для определения положения верхней мертвой точки поршня дизеля

, 1268995 19) Б у 4 б 01 М 15 0 ЗОБРЕТЕН ПИСАНИ ВТОРСНОМУСВИ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(21) 3929538/25-06 (22) 20.05,85 (46) 07.11.86, Бюл.41 (72) А. Н. 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 СССР1002877, кл. б 01 М 15/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИ. ПОРШНЯ ДИЗЕЛЯ (57) Изобретение относится к двигателе. строению, 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, первыег подвижные контакты которого подключены к цилиндру дизеля. Вторые неподвижные контакты сдвоенного переключателя 1 сое.динены 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 Обеспечивает определение положения верхней мертвой точки как обычных дизелей, так и дизелей со встреч.но-движущимися поршнями. В этом случае обеспечивается определение угла развала коленчатых валов. При использовании устр-ва щ нет необходимости прокручивать дизель электрической машиной с постоянной частотой вращения. 1 ил.С."быть использованы шунты, соединенные с одно нли 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 реали. зован на транзисторах или микросхемах. В частности, он может быть выполнен в виде дифференциального усилителя, Усилитель 6 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, Схема7 регистрации максимума служит для формирования прямоугольного импульса в момент достижения выходным сиг. налом усилителя6 максимального значения и может быть выполнена на транзисторах или микросхемах. Триггер 8 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 2 служит для индифицирования нахождения поршня дизеля в ВМТ и в простейшем случае может прелставлять 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 дву. мя пластинами 5 и б, заключенным между ними диэлектриком 7, а также емкость конденсатора, образованного нижней токопро. водящей пластиной 6 и нижним поршнем 9. Прн этом указанные составляющие ем. кости суммируются, поскольку конденсаторы соединены параллельно. В связи с этим электрическая емкость С между левым (по схеме) зажимом катушки 4 иыдуктивности и первым зажимом второго резистора 3 зависит от положения нижнего поршня 9 12689951Изобретение относится к области диагно.стирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания, в частности ди.зелей, и может быть использовано для определения положения верхней мертвой точки (ВМТ) поршневых двигателей,Цель изобретения - повышение точности и производительности диагностированияи расширение функциональных возможностей устройства,На чертеже представлена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит сдвоенный переключатель 1, первые неподвижные контактыпервой и второй секции которого подключены к цилиндру 2 и первому зажиму второгорезистора 3, Вторые неподвижные контакты 15первой и второй секции переключателясоединены с одним из зажимов катушки 4индуктивности, а подвижные контакты первой и второй секции переключателя подключены соответственно к первой 5 и второй6 токопроводящим пластинам. Последние неподвижно установлены в камере сгоранияцилиндра, изолированы друг от друга диэлектриком 7, изолированы от цилиндра 2 и отверхнего 8 и нижнего 9 поршней. Второйзажим катушки 4 индуктивности соединен с рвторым зажимом генератора 10 высокочастотного гармонического сигнала и через первый резистор 11 связан с вторым входнымзажимом первого датчика 12 тока. Первыевходные зажимы первого 12 и второо 13датчиков тока соединены с первым зажимом 30генератора 1.0 высокочастотного гармонического сигнала, а второй входной зажимвторого датчика 13 тока подключен к второмузажиму второго резистора 3. Выход первогодатчика 12 тока соединен с вычитающимвходом элемента 14 сравнения, а выход вто- З 5рого датчика 13 тока подключен к суммирующему входу элемента 14 сравнения и входуусилителя-ограничителя 15, Выход элемента14 сравнения через последовательно соединенные усилитель 16 и схему 17 регистрации 4 Омаксимума связан с единичным входомтриггера 18, нулевой вход которого соединенс выходом усилителюограничителя 15 и входом инвертора 19. Инверсный выход триггера 18 и выход инвертора 19 подключенык входам схемы И20, выход схемы И 20 соединен с блоком 2 индикации.В качестве сдвоенного переключателя 1,с помощью которого устройство переводитсяв режим определения положения ВМТнижнего или верхнего поршней, может бытьиспользован переключатель галетный и др, зОРезисторы 3 и 1 имеют одинаковые сопротивления и служат для задания токов в соответствующих целях.Датичики 12 и 13 тока вырабатываютположительные переменные по величине сигналы, соответствующие мгновенным значениям токов, протекающих через резисторы3 и 11. В качестве этих датчиков могут1 =цх 1сгде о - круговая частота сигнала генератора 10 высокочастотных гармонических колебаний. 25Благодаря 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 протека 40 зв цилиндре - с приближением этого поршня к положению ВМТ 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 ВМТ, Величина индуктивности, размеры пластин 5 и 6 и их расположение в цилиндре таковы, что при нахождении поршня 9 в ВМТ емкость С такая же, как и при расположении поршня 8 в ВМТ и величина ее связана с величиной указанной индуктивности 1. следующим соотношением: ет ипо 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 1 ОВ 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 ре 5 О 15 45 50 55 зультате этого на 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 второ. го 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 усилителя- ограничителя 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 инвертора9, которые проходят че. рез 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 пластинами 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 О. 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 датчик3 тока, имеет характер емкостей и ток этой цепи по фазе опережает напряжение генератора О, 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 6 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 нулевой 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 сбра. сывается в ноль, а при действии передних фронтов импульсов на его единичном входе устанавливается в единицу. В результате этого на инверсном выходе триггера 8 вырабатываются прямоугольные импульсы, передний фронт когорых совпадает с перед.ним фронтом импульсов на нулевом входе этого триггера, а задний - с передним фрон. том 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 импульсов на выходе триггера 18. Таким образом, на входы схемы И 20 поступают сдвинутые по фазе импульсные последовательности,0 которые йо времени друг друга не перекрывают, а именно: в момент начала сигнала на выходе триггера8 сигнал на выходе инвертора 19 заканчивается, в момент же окон. чания импульса на выходе триггера 18 сиг. нал на выходе инвертора 9 равен нулю, а в момент действия переднего фронта выход. ного импульса инвертора 19 сигнал на выходе триггера 8 равен нулю. В связи с этим выходой 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 в верхней мертвой точке или нет. Если, на. пример, в качестве этого блока используется лампочка, то при расположении этого поршня в ВМТ лампочка горит, а при другом положении поршня эта лампочка не го. рит. 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 конденса. тор, состоящий из параллельного соединения двух конденсаторов: конденсатора, образованного первой 5 и второй 6 токопроводящими пластинами, разделенными диэлектриком 7 а также конденсатора, образованного верхней токопроводящей пластиной 5 и верхним поршнем 8, Емкость С упомянутого конденсатора равна сумме емкостей указанных конденсаторов и, следовательно, зависит от местоположения поршня 8 от. носительно пластины 5. При увеличении расстояния между поршнем 8 и пластиной 5 емкость С падает, а при уменьшении расстоя 50 ния растет, имея максимальное значение при расположении указанного поршня в ВМТ, В последнем случае реактивное сопротивление этой емкости и реактивное сопротивление катушки 4 индуктивности компенеиру. ют друг друга, вследствие чего в цепи, состоящей из последовательно соединенных датчика 13 тока, резистора 3, укаэанной чателя 1 в положение а предлагаемое устройство обеспечивает определение положения ВМТ нижнего поршня 9. 30 емкости и катушки 4, имеет место резонаи: напряжений, ток в цепи является чисто ак. тнвным 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, резонанснапряжений 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 рабо. тает 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 диагностирования 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 индуктив. ности, 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 валоповоротным механизмом. Зто.означает, что функциональные возможности предлагаемого устройства шире.При использовании предлагаемого устройства нет необходимости прокручивать дизель электрической машиной с постояннои частотой вращения и затрачивать на это до.полнительное время, можно диагностирова.ние производить при работающем дизеле, Благодаря этому за одно и то же время268995 Формула изобретения Составитель Н. Пат ра х а льне вТехред И. Верее Корректор А. ОбрунарТираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушскаи наб., д. 4/Эфилиал 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 переключательустанавливают вначале в одно положение и при сигнализации блока 21 индикации о заходе поршня в ВМТ на связанном с коленчатым валом маховике наносят метку. Далее переключательпереводят 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 собой 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 ктцв ности, элемент сравнения, триггер, ицвертор, схема И, блок индикации и две токопроводящие пластины, помещецць 1 е в камеру сгорания цилиндра и изолированные одна от другой, от поршня и цилиндра, причем переключатель доцолццтельцо содержит втору 1 о секцию,а источник напряжения выполнен в виде генератора высокочастотного гармонического сигнала, подвижные контакты первой 1 О 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 непод вижные контакты соединены между собойи через катушку первого резистора с вторым зажимом источника напряжения, второй входной зажим и выход первого датчика тока соединены соответственно с вторым зажимом первого резистора и 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 2 з элемента сравнения, соединенному с входомусилителя-ограничителя, выход элемента сравнения через последовательно соединенные усилитель и схему регистрации максимума связан с единичным входом триггера, нулевой вход триггера подключен к выходу ЗО усилителя-ограничителя и входу инвертора,выход которого и инверсный выход триггера соединены с входами схемы И, выход которой подключен к блоку индикации.