Устройство для диагностирования системы смазки четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9 1)4 С 01 ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТКРЫТИИ й3 ПИС ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ ИРОВАНИЯГО ДВИГ юл, Мф 15 двигатерить фун-ва для нутренГОСУДАРСТВЕННПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТ СИСТЕМЫ СМАЗКИ ЧЕТЫРЕХТАКТНО ТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к лестроению и позволяет расши кциональные возможности устр диагностирования двигателей1390519 него сгорания. Устр-во содержит медно-графитовые щетки 1, распределительный 2 и коленчатый 3 валы, подшипники 4 скольжения, высокоомноесопротивление 6, стабилизированныйисточник 7 тока, усилители 8, 9 постоянного тока, коромысла 10 приводаклапанов, ось 11, шатуны 12, поршни13, гильзы 14, фильтры 15, 16, 18,19 низкой частоты, переменные резисторы 17, 20, 31, каналы 21, 24 двух"канального кольцевого коммутатора 22,интегратор 23, блок 25 индикации,реле 33, усилитель 34, схему И 35,два пороговых элемента, содержащихдифференциальные усилители 36, 38постоянного тока, переменные резисто 1Изобретение относится к области эксплуатации и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания перед их техническим обслуживанием или ремонтом.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.На чертеже представлена общая схема устройства.Устройство состоит из медно-графитовых щеток 1, контактирующих с распределительным валом 2 и коленчатым валом 3 двигателя, которые установлены на подшипниках 4 скольжения и разделены масляной пленкой 5 от массы двигателя, Щетки 1 подключены через высокоомное сопротивление 6 к стабилизированному источнику 7 тока и к входам первого и второго усилителей 8 и 9 постоянного тока. Распределительный вал 2 контактирует с коромыслами 10 привода клапанов, которые установлены на оси 11 и разделены масляной пленкой от массы двигателя, Коленчатый вал 3 контактирует с шатунами 12 и поршнями 13, которые установлены в гильзах 14 и разделены масляной пленкой от массы двигателя, Выход усилителя 8 подключен к фильтру 15 низкой частоты с частотой пропускания, равной частоте Р вращения распределительного вала 2 на средних ры 37, 39 тахогенератор 40, дифференциальный усилитель 41, резистор 42,потенциометрический датчик 43 давления масла, резистор 44, терморезисторный датчик 45 т-ры масла, тиристорный элемент 46, переменный резистор 47, терморезистор 48 регулирования глубины положительной обратнойсвязи, амперметр 49 и исполнительныйэлемент 50, Устр-во обеспечивает контроль за общим состоянием деталейсистемы смазки двигателя на его малыхи высоких оборотах и автоматическийи последовательный контроль за состоянием каждой основной детали двигателя при его работе на наиболее распространенном режиме средних оборотов. ил. 2 оборотах двигателя, к фильтру 16 низкой частоты с частотой пропускания, равной 8 Р вращения распределительного вала 2 на средних оборотах двигателя, 5 и к первому переменному резистору 17. Выход усилителя 9 подключен к фильтру 18 низкой частоты с частотой пропускания, равной 2 Р вращения распределительного вала 2 на средних оборотах 10 двигателя, к фильтру 19 низкой частоты с частотой пропускания, равной 4 Р вращения распределительного вала 2 на средних оборотах двигателя, и к второму переменному резистору 20, Выходы фильтров 15, 16, 18, 19 поочередно подключаются к первому каналу 21 двухканального кольцевого коммутатора 22, который подключен к входу интегратора 23, а второй канал 24 коммутатора 22 поочередно подключает напряжение + 12 В к входам блока 25 индикации, который состоит, например, из светодиодов 26, 27, 28, 29, 30, высвечиваюших соответственно индексыего ток резистора 31. Переменные резисторы 17 и 20 подключены через нормально замкнутые контакты 32 реле 33 к входу интегратора 23. Обмотка реле 33 и обмотка коммутатора или его блок 22 управления подключены к выходу третьего усилителя 34, вход которого подключен к выходу логической схемыИ 35, два входа которой подключены соответственно к двум выходам двух пороговых элементов, содержащих дифференциальный усилитель 36 постоянно 5 го тока и переменный резистор 37, дифференциальный усилитель постоянного тока 38 и переменный резистор 39. Прямой вход усилителя 36 и инверсный вход усилителя 38 подключены к тахо- генератору 40, а инверсный вход усилителя 36 и прямой вход усилителя 38 через переменные резисторы 37 и 39 соответственно подключены к стабилизированному источнику 7 тока (+Б).Выход интегратора 23 подключен к инверсному входу первого дифференциального усилителя 41, который подключен к +12 В через делитель, образованный резистором 42 и потенциометри ческим датчиком 43 давления масла, а прямой вход усилителя 41 подключен к +12 В через делитель, образованный резистором 44 и терморезисторным датчиком 45 температуры масла. Выход 25 усилителя 41 подключен к управляющему тиристорному элементу 46, через переменный резистор 47 регулирования глубины отрицательной обратной связи к инверсному входу, а через терморезис тор 48 регулирования глубины положительной обратной связи - к прямому входу усилителя 41. Выход управляющего тиристорного элемента 46 через амперметр 49 подключен к исполнительному элементу 50, например соленоиду или шаговому двигателю, шток 51 которого кинематически связан с заслонкой 52 подачи топлива во впускном тракте 53 двигателя40Устройства работает следующим образом.При запуске и работе двигателя на холостом ходу или малых оборотах тахогенератор 40 вырабатывает напряже ние ниже пороговой величины, установленной переменным резистором 37 на инверсном входе усилителя 36, поэтому указанный усилитель закрыт, с его выхода подается логический "0" на верхний вход схемы И 35, а на нижний вход - логическая "1" с выхода усилителя 38, поэтому с выхода схемы И 35 на вход усилителя 34 поступает логический "О", усилитель 34 закрыт и на обмотку 33 реле и блок 22 управле ния коммутатора напряжение не подается, Поэтому первый канал кольцевого коммутатора 22 остается не подключенцым ци к одному из выходов фильтра 15, 16, 18, 19, а только через нормально замкнутые контакты 32 реле 33 вход интегратора 23 подключен к выходам усилителя 8 и усилителя 9 через переменные резисторы 17 и 20, которыми регулируют общий уровень всех сигналов, поступающих от деталей двигателя при настройке устройства, Таким образом, на вход интегратора 23 поступают сигналы от всех деталей системы смазки двигателя, а именно; от распределительного вала 2 - изменения толщины масляной пленки 5 в подшипниках 4 с частотой Г, от коленчатого вала 3 - аналогичные сигналы с частотой 2 Р, от поршней 13 ц шатунов 12 - изменения толщины масляной пленки между поршнем 13 и гильзой 14 с частотой 4 Г, от коромысел 1 О привода клапанов газораспределения - изменения толщины масляной пленки между коромыслами 10 и осью 11 с частотой, например, 8 Г, которая зависит от числа коромысел и клапанов в двигателе. На выходе интегратора 23 образуется постоянный уровень напряжения, пропорциональный средней составляющей общего сигнала от всех деталей двигателя, Если царушеггия величины масляных пленок 5 между всеми деталями двигателя и его мзссойг невелики, то общий уровень сигнала с выхода интегратора 23 достигает зцачительцой величины, которая пос.тупает на иггверс- ный вход усилителя 41 и закрывает го, поэтому ца управляющий электрод правляющего тиристорцого элемента 46 напряжение це выдается ц оц закрыт. Поэтому через амперметр 49 и обмотку исполнительного элемента 50 ок не протекает, шток 51 под действием пружины максимально выдвинут и заслонка 52 максимально открыта, двигатель работает без ограничения оборотов на указанном режиме. На шкале мперметра 49 индицируется нуль и одитель информируется об отсутствии неисправностей в смазке деталей, а на блоке 25 индикации ца этом режиме работает светодиод 29, высвечивающий индекс цО" - общий уровень неисправностей системы смазки деталей, так как второй сигнал 24 коммутатора 22 подключает светодиод 28 к источнику тока +12 В.При неправильной эксплуатации двигателя, неисправностях масляного на 1390519соса, фильтра и других деталей, снижении качества масла, перегреве двигателя, износе деталей двигателя и других неисправностях толщина масля 5 ной пленки 5 между деталями снижаетсявплоть до отдельных моментов сухого трения, поэтому общий уровень напряжения на интеграторе 23 также снижается на величину, пропорциональнуюнеисправностям в системе смазки, чтовызывает уменьшение напряжения на инверсном входе усилителя 41, котороедополнительно снижается делителем 42,43 за счет снижения сопротивлениядатчика 43 при понижении давлениямасла. Кроме того, если неисправностисопровождаются увеличением температуры масла более 90"С, то снижение величины терморезистора 48 ведет к увеличению положительной обратной связиусилителя 41, который открывается навеличину, пропорциональную общемууровню неисправностей в системе смазки, и открывает управляющий тиристорный элемент 46, который подает токчерез амперметр 49 на исполнительныйэлемент 50 также пропорционально величине неисправности в системе смазкии тем самым снижает обороты и нагрузку двигателя до безопасной величины.При этом на шкале амперметра 49 индицируется величина неисправностей всистеме смазки и водитель информируется о ее величине, а на блоке 25 индикации на режиме малых оборотов работает светодиод 28, высвечивающий индекс "0" - общий уровень неисправностей в системе смазки,При увеличении оборотов двигателя40до средней величины, что является наиболее распространенным режимом движения, который требует поэтому болееточного контроля за смазкой деталейдвигателя, тахогенератор 40 вырабатывает напряжение, равное пороговой45величине, установленной переменнымрезистором 37 на инверсном входе усилителя 36, поэтому указанный усилитель открывается и с его выхода подается логическая "1" на верхний вход 50схемы И 35, также открыт усилитель38, поскольку напряжение с тахогенератора 40 иа средних оборотах, поступающее на инверсный вход усилителя38, меньше порога, установленного переменным резистором 39, Таким образом, на нижний вход схемы И 35 такжепоступает логическая "1", поэтому на ее выходе логическая "1" открываетусилитель 34, который выдает уровеньнапряжения на обмотку реле 33, контакты 32 которого размыкаются и отключают переменные резисторы 17 и 20общего сигнала с деталей двигателяот входа интегратора 23. Одновременноподается напряжение и на обмотку илиблок 22 управления кольцевого коммутатора, который переключает на полшага контакты первого канала 21 одновременно с контактами второго канала24 и подключает выход фильтра 15 низкой частоты к входу интегратора 23,а напряжение + 12 В - к светодиоду 27,высвечивающему индекс "Р" - распределительный или кулачковый вал. Фильтр15 настроен на частоту Р, равную частоте вращения распределительного вала2 на средних оборотах, поэтому задерживает все другие сигналы от деталейдвигателя и пропускает только сигналыизменения толщины масляной пленки 5в подшипник 4 распределительного вала 2. Указанный сигнал интегрируетсяв интеграторе 23, поступает черезцепи коррекции температуры и давления масла усилителя 4 1 на управляющийэлемент 46, через который создаетток, пропорциональный неисправностямв системе смазки распределительноговала, который индицируется на шкалеамперметра 49, и водитель получаетинформацию о состоянии смазки распределительного вала 2 и о его износедля ранней диагностики неисправностейи их устранения,Па истечении заданного временикоммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателякольцевой коммутатор переключаетсяна один шаг и подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 18 низкойчастоты, а напряжение +12 В - к светодиоду 29, высвечивающему индекс"К" - коленчатый вал, Фильтр 18 настроен на частоту 2 Г, равную удвоеннойчастоте вращения распределительноговала 2, что соответствует частотевращения коленчатого вала 3, поэтомузадерживает все другие сигналы отдеталей двигателя и пропускает толькосигналы изменения толщины маслянойпленки 5 в подшипниках 4 коленчатоговала 3, Указанный сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает черезцепи коррекции температуры и давлениямасла усилителя 41 на управляющийэлемент 46, через который создает ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки коленчатого вала 3, который индицируется на шкале ампер 5 метра 49 и информирует водителя о состоянии смазки коленчатого вала и о его износе для ранней диагностики неисправностей и их устранения.По истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается еще на один шаг и подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 19 низкой частоты, а напряжение +12 В - к светодиоду 30, высвечивающему индекс "П" - поршни. Фильтр 19 настроен на частоту 4 Р, равную удвоенной частоте вращения коленчатого вала 3, так как 2 О за один оборот вращения коленчатого вала 3 поршни 13 два раза меняют направление движения и два раза создают изменения толщины пленки масла между своей поверхностью и гильзами 14, Фильтр 19 задерживает все другие сигналы от деталей двигателя и пропускает только сигналы изменения толщины масляной пленки между поршнями 13 и гильзами 14.30Указанный сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает через цепи коррекции температуры и давления масла усилителя 4 1 на управляющий элемент 46, через который создает ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки поршней и гильз, который индицируется на шкале амперметра 49 и информирует водителя о состоянии смазки деталей поршневой группы двигателя и о их износе для ранней диагностики неисправностей и их устраненияПо истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается еще на один шаг и подключает к входу интегратора 23 выход фильтра 16 низкой частоты, а напряжение +12 В - к светодиоду 26, высвечивающему индекс Г" - газораспределение, Фильтр 16 настроен на частоту, например 8 Р, которая зависит от числа клапанов и ,коромысел 1 О в двигателе и для четырехцилиндрового двигателя в восемь 55 раэ больше частоты вращения распределительного вала 2, так как эа один оборот распределительного вала 2 четыре пары коромысел 1 О меняют поочередно направление движения днл рлзл, поэтому восемь рлз создают изменения толщины масляной пленки между своей поверхностью и осью 11. Фипьтр 16 задерживает все другие сигнллы от де. талей двигателя и пропускает только сигналы изменения толщины масляной пленки между коромыслами 10 и осью 11, соединенной с массой двигателя, а также между клапанами и массой двигателя, Указанньй сигнал интегрируется в интеграторе 23, поступает через цепи коррекции температуры и давления масла усилителя 41 на управляющий элемент 46, через который создается ток, пропорциональный неисправностям в системе смазки, коромысеп и клапанов газораспределения, который индицируется на шкале амперметра 49 и информирует водителя о состояниисмазки деталей газораспределения и о их износе для ранней диагностики неисправностей и их устранения,По истечении заданного времени коммутации блока 22 управления и сохранении средних оборотов двигателя кольцевой коммутатор переключается на следующий шаг и вновь подключлет к входу интегратора 23 выход фильтра 15 низкой частоты, что обеспечивает контроль за смазкой распрсделительного вала 2 и т,д, Кроме указанных четырех фильтров в устройство могут быть введены дополнительные фильтры с частотой, соответствующей частоте вращения или перемещения любой другой заданной детали двигателя на средних оборотах. Если в любой момент времени, когда подключен один из фильтров 15, 16, 18, 19, обороты двигателя станут ниже средних, то реле 33 и коммутатор 22 выключаются, подвижные контакты каналов 21 и 24 переключаются на полшага и устройство переходит на первый указанный режим работы.При увеличении оборотов двигателя от средних до максимальных величин тахогенератор 40 вырабатывает напряжение выше пороговой величины, установленной переменным резистором 37 на инверсном входе усилителя 36, поэтому указанный усилитель открыт и с его выхода подается логическая "1" на верхний вход схемы И 35, но усилитель 38 закрывается, поскольку напряжение с тахогенератора 40 нл высоких оборотах, поступающее на инверсный13905вход усилителя 38, выше порога, установленного переменным резистором 39.На нижний вход схемы И 35 поступаетлогический "0", поэтому на выходе образуется также логический "0", который закрывает усилитель 34, Блок управления кольцевого коммутатора 22выключается, подвижные контакты каналов 21 и 24 переключаются на полшагаи первый канал 21 коммутатора отключается от входов всех фильтров 15,16, 18, 19 низкой частоты, второйканал 24 коммутатора подключает +12 Вк светодиоду 28, который высвечиваетиндекс "0" - общий уровень неисправностей системы смазки,Реле 33 обесточивается, и его нормально замкнутые контакты 32 коммутируют выходы усилителей 8 и 9 черезпеременные резисторы 17 и 20 к входуинтегратора 23, который формируетуровень напряжения средней составляющей общего сигнала от всех деталейдвигателя. 25Общий сигнал проходит через цепиусилителя 41 и управляющий элемент46 на исполнительный элемент 50 и индицируется на шкале амперметра 49,информируя водителя об общем состоянии деталей системы смазки на указан"ном режиме работы двигателяТаким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль за общим состоянием деталей системы смазки 35двигателя на его малых и высоких оборотах и обеспечивает автоматическийи последовательный контроль за состоянием каждой основной детали двигателя при его работе на наиболее распространенном режиме средних оборотов,что значительно повьппает точностьконтроля за состоянием деталей системы смазки двигателя и расширяет функциональные возможности устройства в 45области диагностики неисправностейдеталей для их своевременного устране ния,Формула изобретения 50Устройство для диагностирования системы смазки четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, снабженного коленчатым и распределительным 55 валами и органом управления подачей топлива, содержащее стабилизированный 1 19 10источник тока, первый и второй усилители постонного тока, дифференциальный усилитель с обратными связями, измерительные, преобразующие и регистрирующие элементы, тахогенератор, управляющий тиристорный и исполнительный элементы, первый, второй и третий переменные резисторы, причем первый и второй усилители подключены к стабилизированному источнику питания, первому и второму переменным резисторам, массе и соответственно - к распределительному и коленчатому валам двигателя, дифференциальный усилитель подключен к источнику питания, массе, измерительным и управляющему тиристорному элементам, последний подключен к исполйительному элементу, связанному с органом управления подачей топлива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит по меньшей мере четыре фильтра низкой частоты с частотами пропускания, равными, например, одной, двум, четырем и восьми частотам вращения распределительного вала на средних оборотах, двухканальный кольцевой коммутатор, интегратор, блок индикации, два пороговых элемента, схему совпадения, третий усилитель и реле с нормально замкнутыми контактами, причем входы фильтров низкой частоты подключены к выходам первого и второго усилителей постоянного тока, выходы фильтров подключены через первый канал двухканального кольцевого коммутатора к входу интегратора, выход которого подключен к входу дифференциального усилителя и его выходу через третий переменный резистор, а второй канал двухканального кольцево" го коммутатора подключен к блоку индикации, а выход токогенератора через два пороговых элемента, схему совпадения и третий усилитель подключен к блоку управления двухканальным кольцевым коммутатором и обмотками реле, нормально замкнутые контакты которого связывают выходы первого и второго усилителей постоянного тока с входом интегратора через первый и второй переменные резисторы, а между управляющим тиристорным элементом и исполнительным элементами подключен регистрирующий элемент, например ам. перметр.