Устройство для диагностики дизеля

 

Изобретение может быть использовано для измерения угла опережения впрыска топлива дизелей. Для повышения быстродействия и точности диагностирования устройство дополнительно содержит источник 23 опорного напряжения, второй и третий делители 24 и 31 напряжения, блоки вычитания 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 16 низкой частоты и третий формирователь 10 импульсов, а первый переключатель 4 содержит дополнительную секцию. При измерении угла опережения впрыска двухтактного дизеля ключ 20 закрыт, ключ 21 открыт и на выход устройства поступает сигнал с выхода третьего сумматора 30. При диагностировании же четырехтактного дизеля открыт ключ 20 и на выход устройства поступает сигнал с выхода сумматора 22. Устройство позволяет без дополнительных вычислительных операций определять угол опережения подачи топлива в данный цилиндр относительно ВМТ его поршня. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (И) (51)5 G 01 М 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП{РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 4468944/25-06 (22) 01,08.88 (46) 15.07.90. Бюл. 11- 26 (72) А.Н, Борисенко, В.Н. Соболь, В,Н.Зайончковский, А.Д. Беленький, F..Ã, Заславский, Б.Ш. Ахмедов и Г.Я. Невяжский (53) 621.436.001.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

li - 1084647, кл. С Ol M 15/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ДИЗЕЛЯ (57) Изобретение может быть использовано для измерения угла опережения впрыска топлива дизелей. Для по- вышения быстродействия и точности диагностирования устройство дополнительно содержит источник 23 опорного напряжения, второй и третий делители 24 и 31 напряжения, блоки вычи2 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 !6 низкой частотbl и трети»» формировате.

I0 импульсов, а гервый переключател»

4 содержит дополнительную секцию.

При измерении - ;åíèÿ впрыска двухтактного дизеля ключ 20 закрыт, ключ 21 открыт и на выход устройства поступает сигнал с выхода третьего сумматора 30. При диагно-.ò»tровании же четырехтактного дизеля открыт ключ 20 и на выход устройства поступает сигнал с выхода сумматора 22, Устройство позволяет без дополнительных вычислительных операций определять угол опережения подачи топлива в данный цилиндр относительно ВМТ его поршня, 1 ил.

1578560

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 диагностирования.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство 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 одного

I из 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 эле. мента 11, выход последнего через инвертор 13 связан с первым неподвижным контактом второго переключателя

14 и непосредствсчн соединен с вторым неподвижным его контактом. Под- 40 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 низФ кой частоты связан с суммирующим входом первого блока 18 вычитания, вычитающии Вход кОтОрОГО подключен к Вы 50 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 к входу второго делителя 24 напряжения, первому неподвижному контакту дополнительной секции первого переключателя 4 и вычитающему.входу второго блока 25 вычитания. Второй делитель 24 напряжения выполнен в виде последовательно соединенных резисторов 26-28 одинакового сопротивлении по числу N цилиндров двигателя и включен между выходом источника 23 опорного напряжения и общим проводом схемы. Выходы этого делителя, представляющие собой точки соединения выводов соседних резисторов друг с другом, подключены к остальным N-1 неподвижным контактам дополнительной секции первого переключателя 4. Подвижный контакт дополнительной секции первого переключателя

4 соединен с суммирующим входом блока 25 вычитания, выход которого соединен с первыми входами второго 29 и третьего 30 сумматоров, Выход третьего фильтра 16 нижних частот соединен с вторым входом второго сумматора 29, причем между точкой соединения этих зажимов и общим проводом схемы включен третий делитель 31 напряжения, выполненный из двух последовательно соединенных резисторов 32 и

33 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.

М

Устройство работает следующим образом.

При впрыске топлива в цилиндры соответствующие 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 выходного напряжения усилителя 9 прямоугольный импульс с нормированными длительностью и амплитудой. Этот импульс поступает на вход первого фильтра 17 низкой частоты.

15 lia

В процессе захода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку (Bi1T) датчик 5 вырабатывает импульс напряжения, поступающий.на вход первого формирователя 6, последний вы5 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. 15

При 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 тяк 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 действует нулевой сигнал, à íà инверсном — единичный, При этом первый ключ 20 закрыт, а второй ключ 21 открыт.

В случае четырехтактного дизеля ча<35 тота импульсов на входе фильтра 17 вдвое ниже частоты ня входе фильтря 8, благодаря чему выходное напряжение фильтра 1 7 ниже, чем фильтра 8, а выходной сигнал блока 18 вычитания отличен от нуля и нуль-орган 19 вырабатывает ня своем прямом выходе единичный сигнал, а на инверсном выходе — нулевой. В соответствии с этим первый ключ 20 открыт, а второй ключ 21 закрыт, Для измерения угла опережения впрыска топлива в каком-либо цилиндре первый переключатель 4 устанав- 50 ливается в соответствующее положение, В зависимости от положения переключателя 4 к входу избирательного усилителя 9 подключается тот или иной датчик вибраций, а к входу второго блока 25 вычитания — тот или иной выход второго делителя 24 напряжения (исключение составляет первое положение, при котором на вход блока вычитания поступает сигнал, минуя делитель 24). Напряжение между общим проводом схемы и выходами делителя 24 соответствует углу фазового сдвига между BHT диагностируемого цилиндра и ВМТ первого цилиндра, определяемого по формуле

36О (i — 1) (1) н где i — номер по порядку последовательно работающих цилиндров

1,2,3,...,1 .

Поэтому напряжения на i-x (кроме первого) неподвижных контактах переключателя 4 отражают соответствующие величины ;, т.е. U; = К ; где К— коэффициент пропорциональности. На первом неподвижном контакте дополнительной секции переключателя 4 действует сигнал, равный напряжению источника 23 опорного напряжения Бд, Это напряжение пропорционально углу в 360, Ь, = К 360 . Напряжение от соответствующего неподвижного контакта переключателя 4 (B 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 сигнал с выхода избирательного усилителя. 9 поступает на сигнальный вход порогового элемента ll а через делитель 12 попадает на его опорный вход, в результате чего пороговый элемент формирует прямоугольный импульс. Передний фронт этого импульса. соответствует началу впрыска топлива, а задний— концу впрыска, При установке переключателя 14 в верхнее (по схеме) положение на вход второго формирователя 15 импульсов поступает импульс с выхода порогового элемента 11, Формирователь 15 вырабатывает короткий прямоугольный импульс нормированных длительности и амплитуды, который устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Сброс же в ноль этого триггера происходит при заходе в ВМТ поршня первого цилиндра.

Следовательно, при укаэанном положении переключателя 14 на выходе триггера 7 вырабатывается прямо1578560

3, + $ — g;; = 360

50 (2) + К(; — З60 ). (7) угольный импульс, передний фронт

Ф которого соответствует началу впрыска топлива в i-м цилиндре, а задний — заходу первого поршня в

ИМТ. Длительность этого импульса

5 представляет собой время опережения начала, впрыска топлива в i-м ци линдре относительно ВМТ первого поршня. Такой импульс вырабатывается один pas в два оборота вала в слу чае 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- 25 исходит в момент окончания впрыска топлива, а длительность выходного импульса этого триггера является вре:!менем опережения конца спрыска топлива в -м цилиндре относительно 30

BMT первого цилиндра. Если двигатель

| .двухтактный то такой импульс на выЭ ходе 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- 40 пульсов, длительность которых совпадает с временем опережения начала или конца впрыска топлива в диагностируемом цилиндре относительно ВМТ первого цилиндра, а частота следова- 45 ния — с частотой вращения вала (в случае двухтактного дизеля) или вдвое ниже этой частоты (в случае четырехтактного дизеля).

Выходные импульсы триггера 7 поступают на фильтр 16 низкой частоты, которык из входного сигнала выделяет постоянную составляющую, равную:

И tu a

1

Т где M — коэффициент передачи фильтра 16; а - амплитуда выходных импульсов триггера 7;

t „ — длительность выходных импульсов триггера,7;

Т вЂ” период вращения вала дизеля, В случае двухтактного дизеля m=1, а в случае четырехтактного m=2.

Выражение (2) можно преобразовать умножив числитель и знаменатель на угловую скорость вала дизеля Я, в результате получим

М а йцЯ1

) (3) ш T) g) m 360О где 1, — угол опережения впрыска топливаа в i-м цилиндре от но сител ьно BMT первого цилиндра.

Этот угол опережения можно связать с углом 9;, опережения впрыска в i-й цилиндр относительно ВМТ поршня этого i-го цилиндра соотношением

Тогда выражение (3) можно привести к виду

U =- †-"- (360 — ) + 8 ) (4)

Ma o

m.З6О (11

Блок 25 вычитания вырабатывает разностный сигнал, равный:

11 = П < — U< = (g, — 360 )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

Ma о

U =U + U =- — — — (360 ,С Ф " m..360

+8;;) + К(/; — 360 ), (6) Сумматор 30 суммирует выходное напряжение блока 25 с половиной напряжения фильтра 16, поэтому на выходе сумматора 30 действует сигнал (360 — (, + g )+

Иа о

С m 720 Г

1578560 10 нал с выхода фильтра 16. Поэтому в обоих этих случаях

Поскольку при диагностировании двухтактного .дизеля открыт ключ 21, а ключ 20 закрыт, то на выход устройства через ключ 21 и сумматор

22 поступает сигнал, определяемый выражением (4) при m = 1. B случае диагностирования четырехтактноro дизеля открыт ключ 20 и через сумматор 22 на выход устройства поступает сигнал, описываемый выражением (6) при m = 2. Поскольку выражения (7) и (6) при принятых значениях m совпадают, то это означает, что соотношение между измеряемым углом опережения и выходным сигналом устройства одно и то же независимо от тактности дизеля. При выборе Ма = 720 К выражение (6) (или (7)) примет вид .

Ма 8, U с 720

П,=К8, 10 и угол опережения

Пс

9 =—

К (9) "с

g l i (8) При установке переключателя 4 в положение 1 на входах блока 25 вычитания действуют одинаковые напряжения, благодаря чему выходной сигнал этого блока равен нулю и на сумматоры 29 и 30 поступают соответственно сигнал с выхода фильтра 16 и сигнал с выхода делителя 31 ° По аналогии с вышеприведенными формулами эти сигналы можно выразить следующим образом

Ма 9

360 m

Ма В

720 m углы опережения впрь;ска топлива в переднем цилиндре относительно ВМТ поршня этого цилиндра;

U — выходное напряжение делителя 31. где

Поскольку при диагностировании двухтактного дизеля открыт ключ 21, то на выход устройства через сумматор 22 поступает сигнал с выхода делителя 3!. При диагностировании же четырехтактного дизеля открыт ключ 20 и на выход устройства поступает сиг720К о

U =, — — — (360 - + 9") + с 720 !! \

+ К(— 360 ) = КО;, Из последнего выражения найдем

Поскольку Ма = 720К, то

15 Полученное выражение совпадает с формулой (8), т,е. выражение для угла опережения впрыска топлива в первом цилиндре относительно ВМТ поршня первого цилиндра совпадает с выражением угла опережения в любом i-м цилиндре относительно В1!Т поршня

1-го цилиндра независимо от тактности диагностируемого дизеля. Это справедливо как при измерении угла опережения начала впрыска, так и угла опережения конца впрыска. Напряжение

Бс измеряется стрелочным или цифровым вольтметром. При выборе К = 10 (1—

В целое число) операция по определению сводится к переносу запятой в показаниях вольтметра на 1 знаков, поэтому нет необходимости затрагивать время на пересчет измеренного угла в зависимости от тактности дизеля или

35 номера диагностируемого цилиндра, что позволяет повысить быстродействие и точность диагностирования. ф о р м у л а изобретения

Устройство для диагностики дизеля, содержащее датчик верхней мертвой точки и датчики вибраций по числу цилиндров, установленные на трубопро45 водах высокого давления топлива, первый и второй формирователи импульсов, триггер, избирательный усилитель, пороговый элемент, первый делитель напряжения, инвертор, первый переключатель с одним подвижным и неподвижны-. ми контактами по числу цилиндров и второй переключатель с двумя Heïoäíèæíûìè контактами, причЕм датчик верхней мертвой точки связан через первый формирователь импульсов с первым входом триггера, к второму входу которого подключен выход второго формирователя импульсов, выходы датчиков вибраций подсоединены к неподвижным контактам

1578560

Составитель А. Золотов

Редактор А. Лежнина Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 1910 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский крмбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 первого переключателя„ подвижный контакт которого через избирательный усилитель связан с входом .первого делителя напряжения и сигнальным входом порогового элемента, к опорному входу которого подключен выход первого делителя напряжения, пороговый элемент через инвевтор связан с первым неподвижным контактом второго 10 переключателя и непосредственно с вторым его контактом, а подвижный контакт второго переключателя подключен к входу второго формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е е- 15 с я тем, что, с целью повышения . быстродействия и точности диагностирования, в него введены третий формирователь импульсов, первый, второй и третий фильтры низкой частоты, 20 первый и второй ключи, первый, второй и третий сумматоры, первый и второй блоки вычитания, нуль-орган с прямым и инверсным выходами, источник опорного напряжения, второй де- 25 литель напряжения, выполненный из последовательно соединенных одинакового сопротивления резисторов по числу датчиков вибрации с выходами от точек соединения резисторов, и тре- 30 тий делитель напряжения из двух резисторов одинакового сопротивления с выходом от их точки соединения, первый переключатель снабжен дополнительной секцией, выполненной с одним подвижным и неподвижными контактами по числу цилиндров, причем третий делитель напряжения включен между соединенными друг с другом выходом третьего фильтра низкой частоты 40 и вторым входоы второГо сумматора и общим, проводом схемы, выход третьего делителя напряжения подключен к второму входу третьего сумматора, выход Второго блока вычитания подключен к первым входам второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго ключей, вторые входы последних подключены соответственно к прямому и инверсному выходам нуль-органа, а выходы перaoro и второго ключей соединены с входами первого сумматора, выход которого объединен 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 дополнительной секции первого переключателя, остальные неподвижные контакты которого соединены с выходами второго делителя напряжения, подвижный контакт дополнительной секции первого переключателя соединен с суммирующим входом.второго блока вычитания, выход триггера подключен к входу третьего фильтра низкой частоты, выход избирательного усилителя связан через третий формирователь и первый фильтр низкой частоты с суммирующим входом первого блока вычитания, вычитающий вход которого через второй фильтр низкой частоты связан с выходом первого формирователя импульсов, а выход первого блока вычитания подключен к входу нуль-органа.