Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9) (11 504 С 01 0 БРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(53) 621,43,6-038,5(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1408276, кл, С 01 М 15/00, 1987(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ- ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет увеличить число диагностируемых параметров .и автоматизировать процесс измерений, Устройство содержит датчик (Д) 1 исследуемого процесса, Д 2 верхней мертвой точки (ВМТ), формирователи 3 и 4,сигналов, формирователь 5 импульсов, стробоскоп б, блок 7 управляемой за-. держки, коммутаторы 8-10 счетныйтриггер 11, элементы И 12-14,генератор 15, первый и второй счетчики 16 и 17, первый и второй вычислители 20 и 21, блоки 22-26 соотв, задания режима управления, сравнения, памяти и индикации, В режимах измерения угла опережения и длительности исследуемого процесса на выходах элементов И 13 и 14 поочередно формируются временные интервалы, соответствующие длительности процесса, фазовый сдвиг которого относительно сигнала вырабатываемого Д 2 верхней мертвой точки (ВМТ) измеряется в данном режиме рабо" ты и длительности одного периода исследуемого процесса. В режимах измерения мощности при отсутствии отметокй Д 2 ВМТ и по его отметкам на выходах элементов И 13 и 14 поочередно формируются временные интервалы, длительности которых, соответствуют одному пе-риоду сигнала, соответствующего для дизельного двигателя интервалу впрыск впрыск или ВМТ-ВМТ-. 1 ил, 1460652Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания, в частности к устройствам дляоценки технического состояния двигателей, и может быть использовано при диагностировании дизелей,Цель изобретения - увеличение числа диагностируемых параметров и автоматизации процесса измерений, 10На чертеже представлена схема устройства,Устройство для диагностированиядвигателя внутреннего сгорания содержит датчик 1 исследуемого процесса, 15датчик 2 верхней мертвой точки (ВМТ),формирователи 3 и 4 сигналов, формирователь 5 импульсов, стробоскоп 6,блок 7 управляемой задержки, коммутаторы 8-.10 счетный триггер 11, первый 1 2, второй 13 и третий 14 элементы И, генератор,15, первый 16 и второй 17 счетчики, первый 18 и второй 19буферные элементы, первый 20 и второй 21,вычислители, блок 22 заданиярежима, блок 23 управления, блок 24сравнения, блок 25 памяти и блок 26индикации,Выход датчика 1 исследуемого процесса через Формирователь 3 сигналовсоединен с первым входом формирователя 5 импульсов, вторым входом коммутатора 9 и вторым и третьим входамикоммутатора 10 и входом блока 7 управляемой задержки, выход которого соеди нен с входом стробоскопаи первым вхо-дом коммутатора 8, выход последнегосвязан с вторым входом Формирователя 5импульсов, выход которого подключенк первым входам коммутаторов 9 и 10, 40Третий и четвертый входы коммутатора 9 подключены к положительному выводу источника питания, а четвертыйвход коммутатора 10 соединен и второйвход коммутатора 8 подключен через 45формирователь 4 сигналов к выходу датчика 2 ВМТ, Выход коммутатора 9 соединен с первым входом элемента И 1 2,выход которого связан с вторым вхо" .дом буферного элемента 18 и вторымвхо дом элемента И 13, выход последнегосоединен с входом счетчика 16, выходкоторого соединен с первым входом буФерного элемента 18, Выход коммутатора 10 соединен с входом счетного триг гера 11, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И 12, аинверсный выход - с вторым входомбуферного элемента 19 и вторым вхо" дом элемента И 14, выход которого связан через счетчик 17 с первым входомбуферного элемента 19, Первые входыэлементов И 13 и 14 подключены к выходу генератора 15, Выходы буферных элементов 18 и 19 соединены с вторымвходом блока 23 и информационным входом вычислителя 20, первый выход которого соединен с первым входом блока 23 управления, а первый и второйвыходы последнего связаны с управляющими входами буферных элементов 18и 19 соответственно, Третий и четвертый выходы блока 23 соединены с первым и вторым. управляющими входами вычислителя 20, второй выход которогосоединен с первым входом блока 24сравнения и информационным входом блока 25 памяти, а выход последнего соединен с информационным входом вычислителя 21, первый выход вычислителя 21соединен с информационным входом блока 26 индикации, второй выход - с управляющим входом блока 25 памяти, адополнительный его вход подключей кседьмому выходу блока 23 управленияшестой выход которого соединен с входом блока 22 задания режима, а пятый "с вторым входом блока 24 сравнения,выход которого подключен к третьемувходу блока 23, Выход блока 22 соединен с управляющими входами коммутаторов 8-10 блока 23 управления, блока 7 управляемой задержки, блока 26индикации и вычислителя 21, а четвертый вход блока 23 управления подключен к выходу блока 26 индикации.Устройство работает следующим образом,В соответствии с установленным вблоке 22 режимом работы устройствана первый вход элемента И 12 и входсчетного триггера 11 поступают соответственно следующие сигналы: в режиме измерения угла опережения исследуемого процесса (режим "0"),импульсы с выхода формирователя 5, дли.тельность которых определяетсяФазовым сдвигом сигналов формирователей 3и 4; в режиме измерения длительностиисследуемого процесса (режим 1) - им-,пульсы с выхода формирователя 3; врежиме измерения мощности (при отсутствии отметок от датчика ВМТ)(режим 11) " уровень логической единицыи импульсы с выхода формирователя 3;в режиме измерения мощности (по отметкам датчика ВМТ) (режим 111)52 Рассчитанные вычислителем 20 дли"тельности двух последовательных временных интервалов сохраняются в блоке 25 памяти, После вычисления указанным образом длительностей двух последовательных временных интерваловпо сигналу от блока 23 управления начинает работу вычислитель 21, которыйвыбирает в обратном порядке записанные в блок 25 памяти данные и в зависимости от установленного в блоке 22режима работы рассчитывает соответствующие значения диагностических параметров (например, частоту вращения коленчатого вала и соответствующие фазовые значения углов опережения и длительности впрыска для дизельного двигателя).По окончании работы вычислителя 21рассчитанные им данные передаются вблок 26 индикации, где отображаются всоответствующем выбранному режиму виде, после чего блок 23 управления получает сигнал о возможности начать новый цикл измерений, Помимо выбора режима измерения того или иного диагностического параметра в блоке 22 задания режима осуществляется также синхронизация работы всего устройства вцелом, например, устанавливается режим индикации измеряемых параметров,Кроме того, блок 22 задания режимауправляет также работой стробоскопа 6,При наличии сигналов от датчика 2 ВМТстробоскоп 6 не используется ни в одном из режимов работы устройства иего работа блокируется за счет выключения блока 7 управляемой задержки. Однако при отсутствии сигналовот датчика 2 ВМТ формирователь 5 несрабатывает, блокируя работу счетного триггера 11, который при этом неизменяет своего состояния,по отметкам исследуемого процесса, формируемых формирователем 3, Вследствие этого перед началомизмерения блок 23управления переключает вычислитель 20на прием информации по второму каналу(выход буферного элемента 19) и инициализирует работу последнего по расчету длительности соответствующеговременного интервала,В данном случае возможны два состояния счетного триггера 1 - взве" денное и сброшенное, В первом случае работа счетчика 17 заблокирована и вычислитель 20 выдает нулевое эначез 14606 уровень логической единицы и импульсы с выхода формирователя 4 импульсов,В режимах "О" и "1" на выходах элементов И 13 и 14 поочередно формируют 5 ся временные интервалы, соответствующие длительности процесса, фазовый сдвиг которого измеряется в данном режиме работы (например, угол опережения и длительность впрыска для ди зельного двигателя), и длительности одного периода исследуемого процесса (например, интервал впрыск-впрыск для дизельного двигателя). В режимах Т 1 и 11 на выходах элементов И 13 15 и 14 поочередно формируются временные интервалы, длительность которых соответствует одному периоду сигнала, поступающего на вход счетного триггера 11 (для дизельного двигателя это 20 соответственно интервалы впрыск-впрыск и ВМТ-ВМТ).Приустановке режима "0" или "1" блок 23 управления поочередно через буферные элементы 18 и 19 считывает 25 информацию о состоянии счетчиков 16 и 17, анализируя состояние выхода эле" мента И 13 и инверсного выхода счетного триггера 11 (Первый "Готово" высокий, потенциал на выходе элемен та И 3, разрешающий поступление тактовых импульсов на выход счетчика 16 второй "Готово" - высокий потенциал на инверсном выходе счетного триггеРа 11 разрешающий поступление такто вых импульсов на вход счетчика 17) Такой поочередный контроль блоком 23 управления состояний счетчиков 16 и 17 обеспечивает надежную синхронизацию работы устройства при измерении 40 фазовых характеристик процесса малой длительности (например,угла опережения впрыска, близкого к О )вПри обнаружении блоком 23 начала работы либо счетчика. 16, либо счетчи ка 17 он переключает вычислитель 20 на прием информации по первому каналу (выход буферного элемента 18) и инициализирует работу последнего по расчет длительности данного временного 50 интервала. При поступлении в блок 23 управления сигнала об окончании расчета длительности данного временного интервала последний переключает канал приема информации вычислителем 20 (выход буферного элемента 19),который вслед за этим производит расчет соответствующей длительности очередности временного интервала.1460652 редает в блок 22 задания режима сигнал,подтверждающий наличие в устройствевременных отметок от датчика 2 ВМТ.При этом блок 22 запрещает работу блока 7 управляемой задержки (выключениестробоскопа 6) и на второй вход формирователя 5 посредством коммутатора 8 поступают импульсы отметок ВМТс выхода формирователя 4,В этом случае измерение например,угла опережения впрыска в дизельномдвигателе производится автоматическибеэ участия оператора,При установке режимов 11 и 111блок 23 управления производит поочередное подключение выходов буферныхэлементов 18 и 19 к вычислителю 20(переключение каналов приема информации) и инициализирует преобразованиепоследовательных следующих один задругим временных интервалов и их последовательную запись в блок 25 памяти, При этом в блок 24 сравнения изблока 23 управления передается некоторое пороговое значение, соответствующее определенному участку скоростнойхарактеристики свободного разгонадвигателя от минимальных до максимальных оборотов холостого хода, позволяющий путем измерения углового ускоре-ния рассчитать эффективную мощностьработы двигателя в заданном скоростном режиме,При каждом очередном поступлениив блок 23 управления сигнала готовности от вычислителя 20 проверяется состояние блока 24 сравнения.В этом случае,когда рассчитанное значение временного интервала меньше установленного блоком 23 порогового значения(Т( То), последний инициализирует расчет следующего временного интервалавплоть до того момента, когда будетзафиксировано превышение заданногоблоком 23 порогового значения Т , после чего в режиме 11 производитсярасчет еще одного следующего временногоинтервала, а в режиме 111 - двух следующих временных интервалов, и блок 23управления инициализирует работу вычислителя 21,ние длительности данного соответствующего временного интервала, Во втором случае заблокирована работа счет"чика 16, а на вход счетчика 17 постоянно поступают импульсы от генератора 15, т,е, счетчик 17 находится всостоянии непрерывного счета, что приводит кзацикливанию работы вычислителя 20,и в блок 23 управления не поступает сигнал об окончании преобразования данного временного интервала.В связи с этим блок 23 управленияпередает в блок 24 сравнения нулевоефзначение операнда и ожидает появления сигнала готовности от вычислителя 20 в течение предустановленного .фиксированного временного интервала,значение которого задается исходя изминимально возможной частоты вращения 20коленчатого вала диагностируемогодвигателя, на которой производятся измерения заданных диагностических. параметров,.Это может быть, например, частота вращения, в несколько раз меньшая минимальной частоты вращения двигателя при его холостом ходе. Припоступлении от вычислителя 20 сигналаготовности в блок 23 управления последний считывает состояние блока 24 30сравнения,В случае нулевого результата работы вычислителя 20, а также в том случае, когда сигнал готовности от вычислителя 20 не поступает в блок 23управления по истечении указанногоФиксированного интервала времени, последний передает в блок 22 задания режима сигнал, свидетельствующий об отсутствии в устройстве временных отметок от датчика 2 ВМТ, По этому сигналублок 22 разрешает работу блока 7 управляемой задержки (включение стробоскопа 6) и подключает его выход квторому входу Формирователя 5. В этом 4 Ьслучае измерение, например, угла опе- .режения впрыска в дизельном двигателе производится полуав томатически пу-,тем ручной установки требуемой временной задержки формирования световых им- ВОпульсов с троб оскопом 6, осущес твляем ойпутем совмещения соответствующих отметок на маховике и картере диагностируемого двигателя известным способом,В том случае, когда блоком 23 уп- ВБравления Фиксируется окончание работывычислителя 20, и рассчитанное последним значение длительности временногоинтервала отлично от нуля, блок 23 пеПо сигналу от блока 23 управления вычислитель 21 выбирает последовательно из блока 25 памяти необходимое число записанных туда ранее значений и осуществляет расчет соответствующих значений эффективной мощ7 14606 ности, По окончании работы вычислителя 21 рассчитанные им данные передаются в блок 26 индикации, где,отображаются в соответстнующем виде, после чего блок 23 управления получает сигнал о воэможности начать новый цикл измерений,20Режим 11 измерения эффективной мощности выбирается в случае отсутствия сигналов от датчика 2 ВМТ, что определяется укаэанным образом (при измерении фазовых характеристик работы двигателя), эа исключением того что в данном случае нет необходимости в использовании световых отметок от стробоскопа, который н данном режиме находится в выключенном состоянии,Формула изобретения Устройство для .диагностирования двигателя внутренного сгорания, содержащее последовательно соединенные датчик исследуемого процесса, первый формирователь сигналов и формирователь импульсов, последовательно соединенные датчик верхней мертвой точки и второй формирователь сигналов, первый, второй и третий элементы И, каждый из которых снабжен двумя входами, первый и второй счетчики, первый и второй буферные элементы, каждый иэ которых снабжен тремя выходами, первый вычислитель с информационным входом, блок управления с двумя выходами, блок индикации, генератор и счетный триггер, прямой выход которо го соединен с вторым входом первого 40 элемен та И, а инв ерсный выход триггера подключен к вторым входам третьего элемента И и второго буферного элемента, выход первого элемента И подключен к второму входу первого буфер ного элемента.и второму входу второго элемента И, выход которого через первый счетчик связан с первым.входом первого буферного элемента, выход третьего элемента И через второй счетчик связан с первым входом второго буферного элемента, а первые входы второго и третьего элементов И подключены к генератору, выходы первого и второго буферных элементов связаны с информационным входом первого вычислителя, выход которого подключен к первому входу блока управления, первый и второй выходы которого связаны с 8третьими входами первого и второго буферных элементов соответственно, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения числа диагностируемых параметров и автоматизации процесса измерений, устройство дополнительно снабжено первым и нторым коммутатора" ми, выполненными с управляющим,и четырьмя дополнительными входами, третьим коммутатором, выполненным с уп" равляющим и двумя дополнительными входами, блоком управляемой задержки с управляющим и дополнительным входами, стробоскопом, блоком задания режима, выполненного с входом и выходом, блоком сравнения и блоком памяти, каждый из которых выполнен с двумя входами и одним выходом, и вторым вычислителем, выполненным с управляющим информационным и дополнительными входами и двумя выходами, блок, управления снабжен вторым, третьим, четвертым и управляющим входами и третьим,четвертью,пятым, шестыми седьмым выходами, первый вычислитель до-полнительно снабжен перным и вторым управляющими входами и выходом, блок индикации выполнен с управляющим входом и выходом, а формирователь импульсон снабжен вторым входом, причем выход блока задания режима подключен к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, блока управляемой задержки, блока индикации, второго вычислителя и блока управления, второй вход которого подключен к выходам.первого и второго буферных элементов, третий вход блока управления подключен к выходу блока сравнения, четвертый его вход связан с выходом блока индикации, информационный вход которого подключен.к первому выходу второго вычислителя, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам, первого вычислителя, выход которого связан с первым входом блока памяти и первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к пятому выходу блока управления, шестой выход последнего связан с входом блока задания режима, а седьмой его ныход подключен к дополни-.тельному входу второго вычислителя, второй вход блока памяти связан.с вторым выходом второго вычислителя, информационный вход которого подключен к выходу блока памяти, выход первого.ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 9 1460652 10формирователя сигналов дополнительно тьего коммутатора и четвертому входу подключен к второму входу первого второго коммутатора, выход формировакоммутатора, второму и третьему вхо- теля импульсов подключен к первым дам второго коммутатора и донолнительтВ входампервого и второго коммутатоному входу блока управляемой задержки, ров, выходы которых подключены соотвыход которого связан с входом стробо- ветственно к первому входу первого скопа и первые входом третьего комму- элемента И и входу счетного триггера, татора,выход последнего подключен к а третий и четвертый входы первого второму входуформирователя имнуль коммутатора выполнены для подключения сов, выход второго формирователя сиг- к источнику сигнала уровня логической капов подключен к второму входу тре- единицы.