Устройство для измерения эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН АРСТ 8 ЕННЦИ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ(56) 1, Авторское свидетельство СССР по заявке В 2817014,кл,С 01 М 15/00, 1979.,(54)(57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНЙЯЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчики верхней мертвой точки (ВМТ) и параметров двигателя, согласующий каскад и входные усилители, переключающую схему, блок оценки и индикации и блок распределения во времени, выполненный в виде генератора импульсов и блока сравнения, причем датчик ВМТ через согласующий каскад связан с переключающим устройством, к которому подключены блок сравнения(51) С 01 М 15/00 Г 02 М 65 и индикации непосредственно и черезвходные усилители - датчики парамет"ров и блок распределения во времени,при этом генератор связан с однимвходом блока сравнения, другой входкоторого соединен с выходом переключающей схемы, а выход - с входомпереключающей схемы, о т л и ч а ющ е е с я тем,. что, с целью повышения точности, блок распределенияво времени снабжвн цепью управления,первым и вторым счетчиками, запоминающим устройством и делителем,причем цепь управления и запоминающее устройство последовательно вклю.чены в связь выхода переключающейсхемы с блоком сравнения, второйсчетчик - в связь генератора с блоком сравнения, делитель включен между генератором импульсов и первымсчетчиком, а цепь управления соединена с запоминающим устройством ивторым счетчиком.1109071 2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок распределения во времени снабжен задатчиком числа цилиндров и схемой формирования сигналов, включенной в связь блока сравнения с входом переключающей схемы и соединенной входом и выходом с цепью управления и выходом - с блоком оценки и индикации, а задатчик числа цилиндров соединен выходами параллельно со схемой формирования сигналов и делителем.3, Устройство по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что в него включен узел задержки, логическая схема и дополнительная схема формиро вания сигналов, включенные последовательно между выходом блока распределения во времени и входом блока оценки и индикации, а логическая схема связана с задатчиком числа ;цилиндров через цепь управления.4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него включены узел задержки, осциллоскоп, дополнительная логическая схема и угломер, причем узел задержки Изобретение относится к устройст. вам для измерения эксплуатационных параметров бензиновых и дизельных двигателей и пригодно для надежного и точного измерения таких эксплуатационных параметров бензиновых и дизельных двигателей, как угол предварительного впрыска, длительность впрыска, опережение зажигания, величины давления и т.д.Наиболее важная задача автомобильной диагностики заключается в измерении различных параметров, характеризующих эксплуатационное состояние двигателей внутреннего сгорания, Известно,несколько использующихся для этой цели устройств, которые могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся электрические автомобильные измерительные устройства, обеспечивающие измерение электрических параметров и позволяющие на основании этого произвести включен на выходе переключающей схемы, связанной с дополнительной логической схемой, соединенной параллельно с осциллоскопом и последовательно - с дополнительной логической схемой и угломером.5. Устройство по пп. 1-4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит блок выбора числа цилиндров, связанный с пере.ключающей схемой.6. Устройство по пп, 1-5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первый счетчик через последниИ выход своей счетной цепочки дополнительно соединен с цепью управления и снабжен запирающим выходом, управляемым цепью управления.7, Устройство по пп. 1-6, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок оценки и индикации содержит осциллоскоп. 8. Устройство по пп. 1-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок оценки и индикации снабжен электрическими цепями для цифровой обработки сигналов. проверку. Ко второй группе относятсяустройства, при работе которых используются встроенные в узлы двигателя измерительные зонды. На основа нии анализа состояния измерительныхзондов, обрабатывая поступающие отэтих зондов измеренные величины,относящиеся к работе системы .питания цилиндров, обеспечивается воз можность измерения многочисленныхэксплуатационных параметров двигателя.Известны устройства для измерения эксплуатационных параметров дви гателя внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точки (ВМТ) и параметров двигателя,согласующий каскад и входные усилители, переключающую схему, блок 20 оценки и индикации и блок распределения во времени, выполненный ввиде генератора импульсов и блокасравнения, причем датчики ВМТ черезсогласующий каскад связан с переключающим устройством, к которому подключены блок сравнения и индикациинепосредственно и через входныеусилители - датчики параметров и 5Фблок распределения во времени, приэтом генератор связан с одним входомблока сравнения, другой вход которогосоединен с выходом переключающейсхемы, а выход - с входом переключаю 10щей схемы 1 ,Недостатком известного. устройства является пониженная точностьсинхронизации измерений с учетомповорота вала двигателя, что снижает точность измерений.Цель изобретения -повьппениеточности измерений.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения 20эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания, содержащем датчики верхней мертвой точки (ВМТ) и параметров двигателя,согласующий каскад и входные усилители, переключающую схему, блокоценки и индикации и блок распределе.ния во времени, выполненный в видегенератора импульсов и блока сравнения, причем датчик ВМТ через согдасующий каскад связан с переключающимустройством, к которому подключеныблок сравнения и индикации непосредственно и через входные усилители -датчики параметров и блок распреде"ления во времени, при этом генератор связан с бдним входом блока срав.нения, другой вход которого соединенВс выходом переключающей схемы, а выход - с входом переключающей схемы,блок распределения во времени снабжен цепью управления, первым и вторым счетчиками, запоминающим устройством и делителем, причем цепь управления и запоминающее устройствопоследовательно включены в связь пе."реключающей схемы с блоком сравнения,второй счетчик . - в связь генератора с блоком сравнения, делитель включен между генератором иипульсов и упервым счетчиком, а цепь управлениясоединена с запоминающим усФройством и вторым счетчиком.Блок распределения во.времениможет быть снабжен залатчиком числа .53цилиндров и схемой формированиясигналов. включенной в связь блокасравнения с входом переключающейсхемы и соединенной входом и выходом с цепью управления и выходомс блоком оценки и индикации,а задатчик числа цилиндров соединен выходами параллельно со схемой формирования сигналов и делителем.В устройство может быть включенузел задержки, логическая схема идополнительная схема формированиясигналов, включенные последователь"но между выходом блока распределения во времени и входом блока сцен.ки и индикации, а логическая схемасвязана с задатчиком числа цилиндров через цепь управления.В устройство могут быть включены узел задержки, осциллоскоп, допол.нительная логическая схема и угломер, причем узел задержки включенна выходе переключающей схемы, связанной с дополнительной логическойсхемой, соединенной параллельно сосциллоскопом и последовательно -с дополнительной логической схемойи угломером,Устройство может дополнительносодержать блок выбора числа цилиндров,связанный с переключающей схемой,Первый счетчик, через последнийвыход своей счетной цепочки можетбыть дополнительно соединен с цепьюуправления и снабжен запирающимвыходом, управляемым цепью управленияБлок оценки и индикации можетсодержать осциллоскоп.Кроме того, блок оценки и индикации может быть снабжен электрическими цепями для цифровой обработкисигналовНа чертеже показана блок-схемапредлагаемого устройства.Основными узлами устройства являются входной усилитель 1, переключающая схема 2, блок 3 распределения во времени и блок 4 оценкии сигнализации. Входной усилительразделен на две части и содержит первый усилитель 5, подключаемый к дизельному двигателю, и второй усили"тель 6, подключаемый к бензиновомудвигателю. К входам первого усилителя 5 подключены датчики давления,которые введены в линии высокогодавления, соединяющие топливный насос и форсунку дизельного двигателя.В зависимости от того, включены лиони в области форсунки или топливногонасоса, устройство может использоваться Для контроля всего процессаподачИ топлива или для контроля про071 11 О 9 5цесса начала подачи топлива. Второй усилитель 6 подключен к прерывателю бензинового двигателя, к средней точке высоковопьтного распределителя и к кабелю высокого напря 5жения, подключенному к первомуцилиндру,Блок 3 распределения выполнен ввиде цифрового сигнала синхронизатора, для обеспечения работы которого 10нет необходимости в использованииподвижных частей. Вход блока подключен к переключающей схеме 2. Одиниз входов блока подключен к этойсхеме, а другой - к блоку 4 оценкии сигнализации. Сигналы поступаютна вход цепи 7 управления от переключающей схемы 2 в блоке 3 распределения во времени. Цепь 7 управления обоюдосторонне связана с первым 20счетчиком 8 и схемой 9 формированиясигналов. Каждый выход связан сзапоминающим устройством 10 и вторымсчетчиком 11. В составе узла генератор 12 вырабатывает импульсы с 25высокой стабильностью, а задатчик13 числа цилиндров должен быть установлен в положение, соответствующеечислу цилиндров испытуемого двигателя (в общем случае рассматриваетсячисло цилиндров от одного до восьми,однако в случае необходимости можнорассматривать еще большее числоцилиндров). Другой выход первогосчетчика 8 через запоминающее устройство 10 подключен к блоку 14 сравне 35ния, который также связан с выходомвторого счетчика 11. Задатчик 13числа цилиндров и генератор 12 своими выходами управляют состоянием40делителя 15, выход которого подключенк входу первого счетчика 8, Генератор12 связан с вторым счетчиком 11,а блок 14 сравнения связан со схемой9 формирования сигналов. Первый45счетчик 8 в предпочтительном случаеоснащен таким запрещающим выходом,который связан с цепью 7 управленияи внутри первого счетчика 8 подключенк последнему выходу, обеспечивающему заполнение счетной цепи. Блок 4 оценки и сигнализации устройства может быть выполнен в соответствии с обычным решением осциллоскопа, однако в случае необХодимости обеспечивается возможность оценки и отображения измеренных сигналов с помощью известных и пригодных для этой цели устройств цифровой обработки данных.Кроме осциллоскопа могут использоваться также и другие аналоговые устройства и методы отображения сиг налов.Предлагаемое устройство пригодно для проведения простой оценки и для индикации сигналов, поступающих от двигателя. Оно может быть оснащено подключенным к переключающей схеме 2 блоком 16 выбора числа цилиндров, который может использоваться для того, чтобы обеспечить поступление на вход блока 4 оценки и сигнализации сигналов исключительно от определенного числа цилиндров.Более эффективная оценка используемых сигналов может быть достигнута в том случае, если используется последовательная схема, состоящая из подключенного к выходу схемы 9 формирования сигналов узла 17 эадерж. ки, логической схемы 18 и схемьь 19 формирования сигналов. В последовательной схеме логическая схема 18 подключена к выходу схемы управления. Этот узел пригоден для обеспечения соответствующей выдержки и соответствующего данному цилиндру сигнала, серии сигналов практически на всей длине, кпроведению испытаний даже до момента формирования давления или сигнала. Выход схемы 19 формирования сигналов вместе с соответствующим выходом переключающей схемы 2 подключен к входу блока 4, обеспечивающего оценку сигналов.К одному иэ выходов переключающей схемы 2 может подключаться последовательно звено, состоящее из узла 20 задержки, стробоскопа 21, также подключенной к выходу переключающего блока 16 логической схемы 22, обеспечивающей выбор знака, и из угломера 23. За счет этого обеспечивяется возможность точного измерения угловых параметров, относящихся к различ. ным процессам, протекающим при работе двигателя. В общих случаях дизельные двигатели (во всяком случае их наиболее современные типы) оснащены датчиками верхней мертвой точки. Сигналы от этих датчиков поступают в согласующий каскад 24 к переключающей схеме 2, а затем - на последовательное звено. За счет этого обеспечивается воэможность автоматического измерения с учетом пра7 11 О 9 О 71 8 вильного знака угловых параметров, ленным с помощью задатчика 13 числа соответствующих углу к моменту на- цилиндров числом обеспечивает дечала подачи топлива к дизельному дви ление сигнала генератора 12 и тем гателю, а также предварительного самым загружает первый счетчик 8. впрыска. Устройство может быть так-Одновременно неделенный сигнал же дополнительно оснащено дачиком генератора 12 поступает на вход верхней мертвой точки, приданным второго счетчика 11, который в соотпервому цилиндру. ветствии с величиной установки заПредлагаемое устройство работает датчика 13 числа цилиндров загов загруследующим образом, 10 жается в и раз быстрее. Блок 14Соответствующие элементы-датчики сравнения сравнивает содержание втовходного усилителя 1 установлены рого счетчика 11 с введенным в залов соответствующих точках испытуемого минающее устройство 10 значением и двигателя внутреннего сгорания. В . в случае равенства обоих значений случае испытания дизельного двига-15 обеспечивает включение схемы 9 фортеля они располагаются на трубо- мирования сигналов, которое через ппроводах, предназначенных для подачи цепь 7 управления возвращает второй топлива, а в случае наличия бензино- счетчик 11 в исходное состояние. Посвых двигателей - на молоточке прерывателя, в первой линии зажигания 20 цесс загрузки второго счетчика 11. и в средней части высоковольтного расдновремепно с возвратом н исходное пределителя, Активные элементы вход- состояние через схему 9 формированого усилителя 1 могут располагаться ния сигналов на вход переключающей в области двигателя или же по жела- схемы 2 поступает выходной сигнал. нию внутри корпуса устройства. Сиг а одним сигналом синхронизации иэ налы входного усилителя 1 поступают ссхемы 9 формирования сигналов в пена вход переключающей схемы 2. Одно- реключающую схему 2 могут поступать временно перед началом проведения только ь выходных сигналов, Если, измерений необходимо произвести например в результат9ьтате сильного коле установку задатчика 13 числа цилинд- бания числа оборотов двигателя возров в соответствии с желаемым числом никает эффект выдачи нескольких сиг" .цилиндров. В прочих вариантах кон- налов стирания, то в этом случае структивного исполнения необходима это определяет схема 9 фформирования проверка не более чем восьми цилинд- сигналов - после достиже- после достижения числа ров, однако существует возможность импульсов цепь управления блокирует- такого исполнения, которое пригодно ся и дальнейшая выдача сигналов недля испытания двигателя, включающего возможна до момента появления нового в свой состав двенадцать и более ци- синхронизирующего сигнала. Такое линдров. Переключающая схема 2 вы- решение обеспечивает возможность пос деляет иэ сигнала по тс упившего от тоянного распределения длительности входного усилителя 1, сигнал синхро- между двумя сигналами синхронизации низации, Этот сигнал поступает на в соответствии с одинаковым числом вход цепи 7 управления, Сигнал син- цилиндров также и в меняющихся услохронизации в общем случае вырабаты- виях, т.е. при быстром изменении вается в соответствии с определенной периода обращения вала двигателя. величиной сигнала, относящегося к Одновременно обеспечивается возможвыбранному цилиндру, Выбор сигнала ность учета изменения длительности синхронизации осуществляется в про- уже в том цикле кле, которыи следуетч цессе питания в ка ожд м цикле, т,е. за моментом изменения числа оборотов, в случае четырехтактного двигателя В случае если длителУ длительность паузы после каждых двух оборотов вала дви- между моментами поступления сигналов гателя, При поступлении сигнала син- синхронизации слишком велика, наприхронизации цепь 7 управления пере- мер при нахождении двигателя в сосписывает содержание первого счетчи- тоянии останова, пройзводится загруэ ка 8 в запоминающее устройство 1 О. ка первого счетчика 8. Затем обес" После этого цепь 7 управления обес печивающий загрузку последний выход печивает возвращение счетчика 8 и цепочки счетчиков первого счетчика счетчика 11 в нулевое состояние. 8 через запрещающий вход обуславливэ Делитель 15 в соответствии с установ 1- ет срабатывание цепи 7 управления, 9 11ч в результате чего оказывается воздеиствие на установку дальнейшего счета первого счетчика 8 и процесс выдачи сигналов синхронизации схемой 9 формирования сигналов.Поступающие от двигателя измеренные сигналы вместе с сигналами синхронизации поступают через переключающую схему 2 на вход блока 4 оценки и сигнализации. В состав переклйчающей схемы 2 может быть введен логический узел, который в соответствии с состоянием блока 16 выбора числа цилиндров запрещает дальнейшую передачу сигналов от блока 4 оценки и сигнализации, за исключением сигналов, соответствующих цилиндрам с установленным порядковым числом. В этом случае также имеет место процесс формирования сигналов синхронизации в соответствии с описанным методом.Переключающая схема 2 выполнена таким образом, что сигналы блока 3 . распределения во времени поступают также и на вход входного усилителя 1, за счет чего можно обеспечить эффективное управление работой приданных отдельным цилиндрам измерительных элементов датчиков давления. Это решение является целесообразным потому, что обеспечивается возможность считывания соответствующих измерительных сигналов отдельных ци 1 линдров во временной последовательности эксплуатации без возникновения мешающих влияний сигналов друг на друге или искажения сигналов (например, за счет совместного наложения). Говоря иначе, первый усилитель 5 работает в системе разделения времени. Сигналы от схемы 9 Формирования сигналов могут поступать на узел 17 задержки, который может обусловить максимальную временную задержку, которая длится до тех пор, пока не появится следующий сигнал. Цепь 7 управления обеспечивает в соответствии с состоянием задатчика 13 числа цилиндров также управление логической схемой 18. Это необходимо для того, чтобы обеспечить возможность реализации задержки до момента поступления сигнала синхронизации, т,е, после поступления сигнала от последнего цилиндра. За счет временной задержки можно обычным образом проверить на всей длине сигнал, относящийся к испытуемому09071 10 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 процессу, например процессуизменения давления, Синхронизация с задержкой является целесообразнойтакже потому, что за счет этого такжеобеспечивается возможность оценкифазовых ошибок, обусловленных процессом чередования отдельных сигналов. Сигналы синхронизации подвергаются весьма точному делению. Так,фазовое соотношение может бытьоценено с помощью осциллоскопа илиподвергнуто цифровой оценке. Однаков данной схеме основную роль играет сигнал, относящийся к первомуцилиндру. Ввиду того, что обеспечивается возможность проверки смещения, цепь 7 управления должнабыть выполнена таким образом, чтобыпо достижении необходимого числацилиндров она не только блокировала бы выход схемы 9 Формированиясигналов, но и одновременно управляла бы работой логической схемы 18,что последняя обеспечивала бы считывание сигналов, соответствующихпоследнему цилиндру. Первый сигналс временной задержкой считываетсялогической схемой 18 таким же образом, как и соответствующий первомуцилиндру смещенный сигнал синхронизации. Ввиду того, что этот сигналсинхронизации вырабатывается из сигнала, соответствующего последнему цилиндру, он опережает начало проведения изменения испытуемого сигнала, например сигнала давления. Схема 19 Формирования сигналов в общем и целом выполняет те же задачи,что и схема 9 формирования сигналовблока 3. разделения времени. Прииспользовании такого решения можетбыть реализован процесс, при котором.перед каждым соответствующим цилиндру сигналом возможно добавление возникающего через соответствующий промежуток времени сигнала синхронизации.Сигнал синхронизации служит для обеспечения как цифровой, так и аналоговой обработки информации с цельюее отображения, Ввиду того, что длительность задержки не может превышатьинтервала времени между следующимидруг за другом сигналами, несмотря на на-личие последовательной схемы, оснащенной узлом 17 задержки, всякие ошибки применительно к последовательности исключаются.Последовательная схема в связис наличием переключающей схемы 2 при"годна для работы входного усилителя 1,12 1109071 Составитель Н. ПатрахальцевРедактор М. Петрова Техред Т.фанта Корректор М. Демчик Заказ 5911/46 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45филиал ППП "Патент", гУжгород; ул, Проектная, 4 Принцип работы узла 20 задержки и стробоскопа 21 практически аналогичен работе других приспособлений техники автомобильной диагностики, при использовании которой возникает необходимость в проведении угловых измерений. Узел 20 задержки, однако, связан с логической схемой 22, обеспечивающей выбор знака, которая на основании полученного от переключаю щей схемы 2 сигнала определяет знак углового измерения. Это также устройство обычной конструкции. На осно" ванин выходного сигнала логической схемы 22, обеспечивающей выбор знакаугломер 23 обеспечивает угловое измерение с учетом правильного знака.Эта возможность наиболее предпочтительна в том случае, когда двигательоснащен датчиком верхней мертвойточки.Благодаря своей универсальной конструкции предлагаемое устройство 10 пригодно для проведения высокоточныхизмерений эксплуатационных парамет- .ров бензиновых и дизельных двигателейс учетом изменяющихся эксплуатацион"ных условий.