Устройство для виброакустического диагностирования двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить точность и снизить трудоемкость диагностирования за счет введения двухканальной схемы стробирования и пикового детектирования, двух аналогоцифровых преобразователей, сумматоров, запоминающих блоков. Устройство содержит вибропреобразователь 1, предварительный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, стробирующие ключи 4, 5, пиковые детекторы б, 7, аналого-цифровые преобразователи 8, 9, запоминающие блоки 10, 11, отметчик 12 начала цикла, следящий умножитель 13 частоты, делитель 14 частоты, триггер 15, инвертор 16, четыре импульсные схемы 17-20 задержки, счетчик 21 циклов, Злок 22 индикации, счетчик 23 угла поворота коленвала и сумматоры 24, 25. На экране блока индикации регистрируется огибающая максимальных амплитуд вибросигналов в стробах синхронно с углом поворота вала двигателя при усреднении на заданном числе рабочих циклов. 2 ил. сл с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (11) (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4814650/06 (22) 23.03.90 (46) 30,12.91. Бюл. Р(. 48 (71) Нижегородский институт инженеров водного транспорта (72) E.Â.Ãîðþíîâ и M.Î.Ãâîçäåâ (53) 621.436.001,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1204987, кл. G 01 M 15/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить точность и снизить трудоемкость диагностирования за счет введения двухканальной схемы стробирования и пикового детектирования, двух аналогоцифровых преобразователей, сумматоров, запоминающих бломов. Устройство содержит вибропреобразователь 1, предварительный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, стробирующие ключи 4, 5, пиковые детекторы 6, 7, аналого-цифровые преобразователи 8, 9, запоминающие блоки 10, 11, отметчик 12 начала цикла, следящий умножитель 13 частоты, делитель 14 частоты, триггер 15, инвертор 16, четыре импульсные схемы 17 — 20 задержки, счетчик 21 циклов, блок 22 индикации, счетчик 23 угла поворота коленвала и сумматоры 24, 25, На экране блока индикации регистрируется огибающая максимальных амплитуд вибросигналов в стробах синхронно с углом поворота вала двигателя при усреднении на заданном числе рабочих циклов, 2 ил.

1702217

Изобретение относится к диагностированию машин циклического действия, в частности, двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано для измерения параметров вибраций отдельных узлов при испытаниях двигателя.

Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости диагностирования двигателя, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг,2 (а,б,в,г,д,е,ж,э, и,к,л,м,н,о,п) — осциллограммы сигналов на выходах элементов устройства.

Устройство содержит вибропреобразователь 1, предварительный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, стробирующие ключи 4 и 5, пиковые детекторы 6 и 7, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 8 и

9, запоминающие блоки 10 и 11, отметчик 12 начала цикла, следящий умножитель 13 частоты, делитель 14 частоты, триггер 15, инвертор 16, четыре импульсные схемы 17 — 20 задержки, счетчик 21 циклов, блок 22 индикации, счетчик 23 угла п,к.в., сумматоры 24 и 25. Выход вибропреобразователя 1 соединен с входом предварительного усилителя

2, выход которого соединен с входом блока

3 полосовых фильтров, выход которого соединен с первыми входами первого и второго стробирующего ключей 4 и 5, Выход первого стробирующего ключа 4 соединен с пер. вым входом первого пикового детектора 6, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 8, выход последнего соединен с первым входом первого запоминающего блока 10, выход блока 10 соединен с первым входом сумматора 24, выход которого соединен с первым входом блока 22 индикации, Выход второго стробирующего ключа 5 соединен с первым входом второго пикового детектора 7, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 9, выход последнего соединен с первым входом запоминающего блока 11, Выход блока 11 соединен с первым входом второго сумматора 25, выход которого подключен к второму входу блока 22 индикации, Выход отметчика 12 начала цикла соединен с первым входом счетчика 23 угла п.к,в. и входом следящего умножителя 13 частоты, выход которого соединен с входом, целителя 14 частоты и вторыми входами импульсных схем 17 — 20 задержки, Выход делителя 14 частоты соединен с вторым входом счетчика

23 угла п.к.в. и входом триггера 15, выход которого соединен с вторым входом второго стробирующего ключа 5, первым входом третьей импульсной схемы 19 задержки и входом инвертора 16, выход которого сое5

55 динен с вторым входом первого стробирующего ключа 4 и первым входом первой импульсной схемы 17 задержки, Выход первой импульсной схемы 17 задержки соединен с вторыми входами первого пикового детектора 6, первого аналого-цифрового преобразователя 8 и первым входом второй импульсной схемы 18, выход которой соединен с третьим входом первого пикового детектора 6. Выход третьей импульсной схемы

19 задержки соединен с вторыми входами первого пикового детектора 7, в-араго аналого-цифрового преобразователя 9 и первым входом четвертой импульсной схемы 20 задержки, выход которой соединен с третьим входом второго пикового детектора 7 и входом счетчика 21 циклов. Выход счетчика

21 соединен с вторыми входами первого и второго сумматс ров 24 и 25, Первый выход счетчика 23 угла п.к,в, соединен с вторым входом первого запоминающего блока 10, а второй выход — с вторым входом второго запоминающего блока 11.

Устройство работает следующим образом.

С установленного на корпусе ДВС вибропреобразователя 1 вибросигнал после усиления в предварительном усилителе 2 поступает на вход блока 3 полосовых фильтров. С помощью блока 3 фильтров осуществляется настройка на резонансные частоты виброакустического канала. С выхода блока

3 фильтров профильтрованный по частоте вибрации вибросигнал (фиг.2а) поступает на первые входы первого и второго стробирующих ключей 4 и 5 для фазовой селекции, Импульсный сигнал с выхода отметчика 12 начала цикла (фиг,2б) запускает следящий умножитель 13 частоты и счетчик 23 угла поворота вала. На выходе следящего умножителя 13 частоты формируется импульсная последовательность с частотой следования

f = Nf„, где N — целое число, f„, — частота цикла действия, На выходе делителя 14 частоты формируется импульсная последоваN fg тельность с частотой fz =, где М—

М коэффициент деления, а на выходе триггера

15 — сигнал в форме меандра с частотой fz =

N fq (фиг.2в). Инвертар 16 на выходе формирует сигнал обратной полярности по отношению к сигналу на выходе триггера 15.

Сигналы с триггера 15 и инвертора 16 поступают на вторые входы соответственно первого и второго стробирующих ключей 4, 5 (фиг.2г), на выходах которых формируются проселектированные по фазе цикла действия (углу поворота коленвала) виброимпуль1702217 сы, разнесенные по времени на

2М (фиг.2д,е). При поступлении виброимпульсов на первые входы пиковых детекторов 6, M

7 в течение времени „„- на выходе пикоЧ вых детекторов формируются сигналы с амплитудами, равными максимальным амплитудам вибросигналов в стробах (фиг,2ж,з). Затем через лнтервал времени

„„ на вторые входы пиковых детекторов и

М

Ц первого и второго АЦП 8, 9 с выходов соответственно первой и третьей импульсных схем 17 и 19 задержки поступают импульсы

M длительностью 2 „ для включения пикоЦ вых детекторов и аналого-цифровых преобразователей (фиг.2и,к), 8 этом промежутке времени происходит преобразование максимальных амплитуд вибрасигналов в стробах в цифровой код и запись кодов в зааоминающие блоки с выходов cooTBGTcTвующих аналого-цифровых преобразователей. Сигналы с выходов первой и третьей импульсных схем 17 и 19 задержек формируются по передним фронтам сигналов с выходов инвертора 16 и триггера 15 с помощью сигналов с выхода следящего умножителя 13 частоты, поступающих на вторые входы указанных импульсных схем задержек. После записи кодов в запоминающие блоки 10 и 11 по задним фронтам сигналов с выходов первой и третьей импульсных схем 17 и 19 задержек и с помощью сигналов следящего умножителя 13 частоты происходит запуск второй и четвертой импульсных схем 18 и 20 задержек, на выходах которых фармлруются имM пульсы длительностью - (фиг.2л,м).

2К „

Указанные импульсы поступают на третьи входы пиковых детекторов 6, 7 и сбрасывают их в исходное состояние. Пиковые детекторы готовы для приема следующих вибросигналов, Запись кодов с выходов ПЦА в запоминающие блоки 10, 11 производится по адресам, фсрмируемым синхронно с сигналами с выходов второго счетчика угла п,к.в., поступающими на вторые входы запоминающих блоков (фиг,2н,о). По окончании цикла действия в первом запоминающем блоке 10 получим в ячейках с нечетными адресами коды максимальных амплитуд в нечетных интервалах, во втором запоминающем блоке 11 получим в ячейках с четными адресами коды максимальных амплитуд в четных интерваM лах времени рабочего цикла двигателя, 5

После окончания первого цикла измерения работа блоков 1-9, 12-20. 23 в последующем цикле происходит идентично предыдущему. Отличие состоит в том, что запись кадое в запоминающие блоки 10 и 11 происходит по адресам, имеющим номера на чисЬ) ло — — бсльше предыдущих. По сигналу с

Я выхода четвертой импульсной схемы 20 задержки происходит подсчет циклов измерений с помощью счетчика 21 циклов. Код номера циклов поступает на вторые входы первого и второго сумматоров 24 и 25. По приходу очередного j-го кода номера цикла на сумматорах происходит синхронное суммирование с нарастающим итогом значений максимальных амплитуд сигналов с номерами координат по углу п.к.в. К, — +К, +К,— +К... -+К, где К

N, 2N 3N и

M M М М в течение цикла принимает значения О.

2М 4М вЂ” — О, О,..., Π— для первого строМ К бирования и

К = M В,зи В 5М 9 В(1-M)

Я N N Я где  — продолжительность рабочего цикла

ДВС в градусах угла п.к.в, 3а время счета P циклов счетчика 21 циклов на сумматорах

24 и 25 накопится P результатов измерений

N максимальных амплитуд в — отсчетных

М точках координаты рабочего цикла, После окончания заданного числа Р циклов измерений цифровые коды усредненных значений максимальных амплитуд в каждой из атсчетных точек с выходов сумматоров 24 и

25 поступают соответственно на первый и второй входы блока 22 индикации, На дисплейном экране блока 22 индикации в графической форме отображается огибающая усредненных максимальных амплитуд вибросигналав в стробах, жестко связанная с фазой рабочего цикла двигателя {фиг.2п), По величине отдельных максимумов полученной огибающей и их местоположению по углу п.к.в. судят о техническом состоянии отдельных узлов двигателя.

Наличие BTopol 0 канала страбирования, состоящего из дополнительных строби. рующего ключа 5, пикового детектора 7, делителя 14 частоты, триггера 15, инвертора

16, четырех импульсных схем 17 — 20 задержки, АЦП 9, запоминающего блока 11, сумматора "5 позволяет организовать поочере„"íoå страбирование вибросигналов, исключить зависимость погрешности измерения амплитуд огибающей вибросигналов от длительности рабочего цикла. Одновременное включение АЦП и пикового детектора

1702217 позволяет исключить погрешность преобразования амплитуды вибросигнала в стробе в цифровой код, Реализация поочередных двухканальных стробирования и пикового детектирования, аналого-цифровое преобразование сигнала с выходов пиковых детекторов позволяет регистрировать полную виброграмму в виде огибающей в течение всего рабочего цикла, т,е. в режиме реального времени. Имеется также возможность получать фазовые диагностические параметры, Тем самым время измерений сокращается, что приводит к существенному уменьшению трудоемкости и повышению точности диагностирования, Формула изобретения

Устройство для виброэкустического диагностирования двигателя внутреннего сгорания, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, предварительный усилитель, блок полосовых фильтров, выход которого соединен с первым входом первого стробирующего ключа, выполненного с двумя входами, выход которого соединен с первым входом первого пикового детектора, снабженного вторым и третьим входами, отметчик начала цикла, выход которого соединен с входом следя щего умножителя частоты, и блок индикации с двумя входами, о т л и ч а ю щ е е с я тем,,что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости диагностирования, B устройство дополнительно введены второй стробирующий ключ с двумя входами, второй пиковый детектор с тремя входами, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, выполненные с двумя входами, первый и второй запоминающие блоки, снабженные двумя входами, первый и второй сумматоры, выполненные с двумя входами, делитель частоты, триггер, инвертор, четыре импульсные схемы задержки, каждая из которых выполнена с двумя входами, счетчик угла поворота коленвала, снабженный двумя входами и двумя выходами, счетчик циклов, причем. выход первого пикового детектора соединен с первым входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом

50 первого запоминающего блока, выход последнего соединен с первым входом первого сумматора, выход первого сумматора соединен с первым входом блока индикации, выход блока полосовых фильтров соединен с первым входом второго стробирующего ключа, выход которого соединен с первым входом второго пикового детектора, выход последнего соединен с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом второго запоминающего блока, выход второго запоминающего блока соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, выход отметчика начала цикла соединен с первым входом счетчика угла поворота коленвала, первый выход которого соединен с вторым входом первого запоминающего блока, а второй выход счетчика угла поворота коленвала соединен с вторым входом второго запоминающего блока, выход следящего умножителя частоты соединен с вторыми входами первой, второй, третьей, и четвертой импульсных схем задержки и входом делителя частоты, выход последнего соединен с вторым входом счетчика угла поворота колен вала и входом триггера выход которого соединен с вторым входом стробирующего ключа, первым входом третьей импульсной схемы задержки и входом инвертора, выход инвертора соединен с вторым входом первого стробирующего ключа и первым входом первой импульсной схемы задержки, выход которой соединен с вторыми входами первого пикового детектора, первого аналого-цифрового преобразователя и входом второй импульсной Схемы задержки, выход последней подключен к третьему входу первого пикового детектора, выход третьей импульсной схемы задержки соединен с вторыми входами второго пикового детектора, второго аналого-цифрового преобразователя и входом четвертой импульсной схемы задержки, выход которой соединен с третьим входом второго пикового детектора и входом счетчика циклов, а выход счетчика циклов подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, 1702217

Составитель В.Зотов

Техред M. Моргентал

Редактор Н.Горват

Корректор Т.Палий

Заказ 4536 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101