Устройство для диагностики дизеля

ь испольопережееи. Для иточностиво дополн23 опорно ретии дели- блоки вычиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПОКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСЗЕЛЯ(57) Изобретение может бытзовано для измерения углания впрыска топлива дизелвышения быстродействия идиагностирования устройсттельно содержит источникго напряжения, второй и ттели 24 и 31 напряжения,БРЕТЕНИЬСТВУ тания 18 и 25, первый и второй сумматоры 22 и 29, первый и второй ключи 20 и 21, нуль-орган 19, первый,второй и третий фильтры 17, 8 и бнизкой частоты и третий ормировате.10 импульсов, а гервый переключател4 содержит дополнительную секцию.При измерении угла опережения впрыска двухтактного дизеля ключ 20 закрыт, ключ 21 открыт и на выход устройства поступает сигнал с выходатретьего сумматора 30. При диагностировании же четырехтактного дизеляоткрыт ключ 20 и на выход устройства поступает сигнал с выхода сумматора 22, Устройство позволяет без дополнительных вычислительных операцийопределять угол опережения подачитоплива в данный цилиндр относительно ВМТ его поршня, 1 ил,Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в частности к устройствам контроля параметров двигателя, и может быть использовано для определения характеристик подачи топлива в дизе" ле.Целью изобретения является повышение быстродействия и точности диаг ностирования. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.15Устройство содержит датчики 1-3 вибросигналов по числу цилиндров двигателя, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему неподвижным контактам первой секции первого переключателя 4.Датчик 5 верхней мертвой точки одногоиз цилиндров (например, первого) через первый Формирователь б прямоугольных импульсов связан с первым входом триггера 7 и входом второго фильтра 8 низкой частоты. Подвижный контакт первой секции первого переключателя 4 через избирательный усилитель 9 связан с входами третьего формирователя 10 импульсов. сигнальным входом порогового элемента 11 и входом первого делителя 12 напряжения.Выход делителя 12 напряжения соединен с опорным входом порогового элемента 11, выход последнего через инвертор 13 связан с первым неподвижным контактом второго переключателя 14 и непосредственно соединен с вторым неподвижным его контактом. Под вижный контакт второго переключателя 14 через второй формирователь 15 связан с вторым входом первого триггера 7, выход которого подключен к входу третьего Фильтра 16 низкой частоты.45 Выход третьего Формирователя 10 импульсов через первый фильтр 17 низ/кой частоты связан с суммирующим входом первого блока 18 вычитания, вычитающии вход которого подключен к вы ходу второго фильтра 8 низкой частоты. Выход блока 18 соединен с входом нуль-органа 19, к прямому выходу которого подсоединен второй, вход первого ключа 20, а к инверсному - второй вход второго ключа 21. Выходы ключей 20 и 21 подключены к входам первого сумматора 22, выход которого объединен с выходом устройства, Источник 23 опорного напряжения подключен квходу второго делителя 24 напряжения,первому неподвижному контакту дополнительной секции первого переключателя 4 и вычитающему.входу второго блока 25 вычитания. Второй делитель 24напряжения выполнен в виде последовательно соединенных резисторов 26-28одинакового сопротивлении по числу Ицилиндров двигателя и включен междувыходом источника 23 опорного напряжения и общим проводом схемы. Выходыэтого делителя, представляющие собойточки соединения выводов соседнихрезисторов друг с другом, подключенык остальным Бнеподвижным контактамдополнительной секции первого переключателя 4. Подвижный контакт дополнительной секции первого переключателя4 соединен с суммирующим входом блока 25 вычитания, выход которого соединен с первыми входами второго 29и третьего 30 сумматоров, Выходтретьего фильтра 16 нижних частот соединен с вторым входом второго сумматора 29, причем между точкой соединенияэтих зажимов и общим проводом схемывключен третий делитель 3,1 напряжения, выполненный из двух последовательно соединенных резисторов 32 и33 одинакового сопротивления, и точка соединения зажимов этих резисторов друг с другом, являющаяся выходом делителя, подключена к второму входу третьего сумматора 30.Датчики 1-3 вибрации установлены на топливопроводах вблизи форсунок двигателя,4Устройство работает следующим образом.При впрыске топлива в цилиндрысоответствующие датчики вибраций вырабатывают электрические импульсы.Импульс от датчика цилиндра, определяемый положением первого переключателя 4, поступает на вход избирательного усилителя 9, который пропускает и усиливает сигнал с определенным частотным спектром, соответствующим процессу впрыска топлива, а сиг-.налы других частот подавляет, Формирователь 10 формирует из выходногонапряжения усилителя 9 прямоугольныйимпульс с нормированными длительностью и амплитудой. Этот импульспоступает на вход первого фильтра 17низкой частоты,15/ыВ процессе захода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку (ВМТ) датчик 5 вырабатывает импульс напряжения, поступающий.на вход первого формирователя 6, последний вы 5 рабатывает прямоугольный импульс с такими же амплитудой и длительностью, как и формирователь 10, Этот импульс поступает на вход второго Фильтра 8 низкой частоты, Таким образом, при работающем двигателе на фильтры 8 и 17 поступают последовательности прямоугольных импульсов нормированных длительности и амплитуды. 15При диагностировании двухтактного дизеля частота. импульсной последовательности, поступающей на вход третьего формирователя 10, совпадаает с частотой импульсной последова- О тельности, поступающей на вход первого формироватегя 6, Следовательно, частота следования импульсов на входах фильтров 8 и 17 одна и та же, А так как эти Фильтры идентичны по своим характеристикам, то в таком случае и выходные сигналы этих фильтров совпадают, а выходной сигнал первого блока 18 вычитания равен нулю, на прямом выходе нуль-органа 19 дей ствует нулевой сигнал, а на инверсном - единичный, При этом первый ключ 20 закрыт, а второй ключ 21 открыт. 25 В случае четырехтактного дизеля час 35тота импульсов на входе Фильтра 17вдвое ниже частоты на входе Фильтра8, благодаря чему выходное напряжение Фильтра 1 7 ниже, чем фильтра 8,а выходной сигнал блока 18 вычитанияотличен от нуля и нуль-орган 19 вырабатывает на своем прямом выходе единичный сигнал, а на инверсном выходе - нулевой. В соответствии с этимпервый ключ 20 открыт, а второйключ 21 закрыт,Для измерения угла опережениявпрыска топлива в каком-либо цилиндре первый переключатель 4 устанавливается в соответствующее положение,В зависимости от положения переключателя 4 к входу избирательного усилителя 9 подключается тот или инойдатчик вибраций, а к входу второгоблока 25 вычитания - тот или инойвыход второго делителя 24 напряжения (исключение составляет первоеположение, при котором на вход блока вычитания поступает сигнал, минуя делитель 24). Напряжение между общим проводом схемы и выходами делителя 24 соответствует углу фазового сдвига ггежду ВМТ диагностируемого цилиндра и ВМТ первого цилиндра, определяемого по формуле36 О (1 - 1).м (1)01 Н где 1 - номер по порядку последовательно работающих цилиндров1,2,3 М.Поэтому напряжения на д-х (кромепервого) неподвижных контактах переключателя 4 отражают соответствующиевеличиныт.е. Б; = К 1, где К -коэффициент пропорциональности, Напервом неподвижном контакте дополнительной секции переключателя 4 действует сигнал, равный напряжению источника 23 опорного напряжения Бд,Это напряжение пропорционально углув 360 , Ь, = К 360 . Напряжение отсоответствующего неподвижного контактапереключателя 4 (в зависимости от положения последнего) подается на суммирующий вход блока 25 вычитания, причем позже заходит поршень в каком-либо цилиндре в ВМТ относительно момента захода поршня в ВИТ на первом цилиндре, тем большее напряжение прикладывается к указанному входу.В процессе впрыска топлива сигналс выхода избирательного усилителя 9поступает на сигнальный вход порогового элемента 11, а через делитель 12попадает на его опорный вход, в результате чего пороговый элемент Формируетпрямоугольный импульс, Переднийфронт этого импульса. соответствуетначалу впрыска топлива, а задний -концу впрыска,При установке переключателя 14в верхнее (по схеме) положениена вход второго формирователя 15импульсов поступает импульс с выхода порогового элемента 11, Формирователь 15 вырабатывает короткийпрямоугольный импульс нормированных длительности и амплитуды, который устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Сброс же в нольэтого триггера происходит при заходе в ВМТ поршня первого цилиндра.Следовательно, при укаэанном положении переключателя 14 на выходетриггера 7 вырабатывается прямо 1578560Выходные импульсы триггера 7 поступают на фильтр 16 низкой частоты, которык из входного сигнала выделяет постоянную составляющую, равную: И Сц а9 Тгде М - коэффициент передачи фильтра 16;(2) 50 угольный импульс, передний фронт которого соответствует началу впрыска топлива в д-м цилиндре, а задний - заходу первого поршня в ИМТ. Длительность этого импульса5 представляет собой время опережения начала, впрыска топлйва в -м цилиндре относительно ВМТ первого порш" ня. Такой импульс вырабатывается один раз в два оборота вала в случае четырехтактного дизеля и в каждом обороте вала в случае двухтакт" ного дизеля.При установке переключателя 14 в нижнее (по схеме) положение на вход формирователя 15 подается выходной сигнал инвертора 13, являющийся .инверсией выходного импульса порогового элемента 11. При этом формирователь 15 срабатывает в момент окончания импульса порогового элемента 11, т.е. в момент окончания впрыска топлива. Благодаря этому установка . триггера 7 в единичное состояние про исходит в момент окончания впрыска топлива, а длительность выходного импульса этого триггера является вре,менем опережения конца спрыска топлива в -м цилиндре относительно 30 ВГТ первого цилиндра. Если двигатель .двухтактный то такой импульс на вылходе триггера 7 вырабатывается в каждом обороте вала. В случае же четырехтактного дизеля такой, импульс вырабатывается один раз в два оборота вала.Таким образом, при работе дизеля на выходе триггера 7 вырабатывается последовательность прямоугольных им пульсов, длительность которых совпадает с временем опережения начала или конца впрыска топлива в диагностируемом цилиндре относительно ВМТ первого цилиндра, а частота следова ния - с частотой вращения вала (в случае двухтактного дизеля) или вдвое ниже этой частоты (в случае четырехтактного дизеля).а - амплитуда выходных импульсов триггера 7; С- длительность выходных импульсов триггера,7; Т - период вращения вала дизеля,В случае двухтактного дизеля ш=1,а в случае четырехтактного ш=2, Выражение (2) можно преобразовать умножив числитель и знаменатель на угловую скорость вала дизеля Я, в результате получимМ а йцЮ 1Цв еще еВЮ ) (3)шТ,у ш 360 О где 1,- угол опережения впрыска топлива в -м цилиндре относительно ВМТ первого цилиндра,Этот угол опережения можно связать с углом 9;, опережения впрыска в 1-й цилиндр относительно ВМТ поршня этого,).-го цилиндра соотношением 3;+;-9=360 Тогда выражение (3) можно привестик виду ц =- - -"- (360 - ) + В ), (4)Ма От 360 О( 11 Блок 25 вычитания вырабатывает разностный сигнал, равный: Ц = ц, - ц, = ( , - 36 о)к, (5) Второй сумматор 29 производит арифметическое суммирование выходных сигналов фильтра 16 и блока 25 вычитания, поэтому выходное напряжение сумматора с учетом выражений (4) и (5) равно Мао ц =Ц + Ц =- --- (360(7) Сумматор 30 суммирует выходное напряжение блока 25 с половиной напряжения фильтра 16, поэтому на выходе сумматора 30 действует сигналЗаказ 1910 Тираж 449 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский крмбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 первого переключателя подвижный контакт которого через избирательный усилитель связан с входом .первого дели"теля напряжения и сигнальным входомпорогового элемента, к опорному входу которого подключен выход первогоделителя напряжения, пороговый элемент через инвевтор связан с первым неподвижным контактом второго 10переключателя и непосредственно свторым его контактом, а подвижныйконтакт второго переключателя подключен к входу второго формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения .быстродействия и точности диагностирования, в него введены третий формирователь импульсов, первый, второйи третий фильтры низкой частоты, 20первый и второй ключи, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй блоки вычитания, нуль-орган спрямым и инверсным выходами, источник опорного напряжения, второй делитель напряжения, выполненный изпоследовательно соединенных одинакового сопротивления резисторов по числу датчиков вибрации с выходами отточек соединения резисторов, и третий делитель напряжения из двух резисторов одинакового сопротивления свыходом от их точки соединения, первый переключатель снабжен дополнительной секцией, выполненной с однимподвижным и неподвижными контактамипо числу цилиндров, причем третийделитель напряжения включен междусоединенными друг с другом выходомтретьего фильтра низкой частоты 40 и вторым входоы второГо сумматораи общим, проводом схемы, выходтретьего делителя напряжения подключен к второму входу третьего сумматора, выход Второго блока вычитанияподключен к первым входам второго итретьего сумматоров, выходы которыхсоединены с первыми входами соответственно первого и второго ключей,вторые входы последних подключенысоответственно к прямому и инверсному выходам нуль-органа, а выходы первого и второго ключей соединены свходами первого сумматора, выход которогообъединен с выходом устройства, второй делитель напряжения включен между общим проводом схемы и. выходом источника. опорного напряжения,подключенным к вычитаийцему входу второго блока вычитания и первому неподвижному контакту дополнительнойсекции первого переключателя, остальные неподвижные контакты которого соединены с выходами второго делителянапряжения, подвижный контакт дополнительной секции первого переключателя соединен с суммирующим входом.второго блока вычитания, выход триггераподключен к входу третьего фильтранизкой частоты, выход избирательного усилителя связан через третий формирователь и первый фильтр низкойчастоты с суммирующим входом первого блока вычитания, вычитающийвход которого через второй фильтрнизкой частоты связан с выходом первого формирователя импульсов, а выходпервого блока вычитания подключен квходу нуль-органа.