Устройство для определения положения верхней мертвой точки поршня дизеля

 

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности и производительности диагностирования. Устройство содержит сдвоенный переключатель с тремя неподвижными контактами , усилитель напряжения с инвертирующим вьпсодом, усилитель-ограничитель , схему регистрации максимума, I конденсатор, три токопроводящие пластины , являющиеся обкладками переменSeanHutj поршень Цилиндр HUIKHUU поршень ных конденсаторов, и четыре резистора . Устройство обеспечивает определение положения верхней мертвой точки (ВМТ) каждого поршня в дизелях с противоположно движущимися поршня- М1 и ВМТ, общую для обоих поршней, когда объем камеры сгорания минимален . Для диагностирования двигателя, в цилиндрах которого имеется по одному поршню, переключатель необходиг МО установить в такое положение, при котором его подвижные контакты соединены с той пластиной, которая ближе остальных расположена к поршню. Импульс на выходе вырабатывается при минимальном расстоянии между пластинами 3 и 4 и нижним или верхним поршнем цилиндра в случае установки переключателя 1 в верхнее или среднее положение, т.е. при фактическом расположении соответствующего поршня в ВМТ. При переводе переключателя 1 в нижнее положение на выходе устройства появляется импульс в момент достижения минимума расстояния между верхним и нижним поршнями, т.е. когда поршни находятся в общей ВМТ, 1 ил. i (О ю 00 00 ел 00 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) 4 G 01 M 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дгркнии лОршень

3 б

5 б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3940815/25-06 (22) 07.08.85 (46) 15.0 1.87. Бюл. N - 2 (72) А.Н. Борисенко, В.Н. Соболь, В.Н. Зайончковский, E.Ã. Заславский, Г.Я. Неважский и А.А. Ремпель (53) 621.436.001.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1002877, кл. G 01 M 15/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИ ПОРШНЯ ДИЗЕЛЯ (57) Изобретение относится к области диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности и производительности диагностирования. Устройство содержит сдвоенный переключатель с тремя неподвижными контактами, усилитель напряжения с инвертирующим выходом, усилитель-ограничитель, схему регистрации максимума, конденсатор, три токопроводящие пластины, являющиеся обкладками переменных конденсаторов, и четыре резистора. Устройство обеспечивает определение положения верхней мертвой точки (ВМТ) каждого поршня в дизелях с противоположно движущимися поршнями и ВМТ, общую для обоих поршней, когда объем камеры сгорания минимален. Для диагностирования двигателя, в цилиндрах которого имеется по одному поршню, переключатель необходи-. мо установить в такое положение, при котором его подвижные контакты соединены с той пластиной, которая ближе остальных расположена к поршню.

Импульс на выходе вырабатывается при минимальном расстоянии между пластинами 3 и 4 и нижним или верхним поршнем цилиндра в случае установки пе" реключателя 1 в верхнее или среднее положение, т.е. при фактическом расположении соответствующего поршня в

BMT. При переводе переключателя 1 в нижнее положение на выходе устройства появляется импульс в момент достижения минимума расстояния между верхним и нижним поршнями, т.е ° ког. да поршни находятся в общей ВМТ. 1ил.

1283584

Изобретение относится к диагностированию технического состояния двигателей внутреннего сгорания, в частности дизелей, и может быть использовано для определения положения верхней мертвой точки в поршневых двигателях.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства и повышение точности и произво-. дительности диагностирования.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства применительно к дизелю с противоположно движущимися поршнями.

Устройство содержит сдвоенный переключатель 1, второй и третий не- подвижные контакты которого соединены между собой и с первой неподвижно установленной в камере сгорания и изолированной от цилиндра 2 токопроводящей пластиной 3. Первый и третий неподвижные контакты переключателя 1 соединены между собой и со второй неподвижно установленной в камере сгорания и изолированной от цилиндра 2 токопроводящей пластиной 4.

Третья токопроводящая пластина 5 неподвижно установлена между пластинами 3 и 4, изолирована от них диэлектриком 6 и подключена к цилиндру 2.

Подвижные контакты переключателя 1 соединены между собой, с вычитающим входом блока 7 вычитания и первым зажимом первого резистора 8. Выход блока 7 вычитания подключен к входу усилителя-ограничителя 9, а выход последнего соединен с вторым зажимом первого резистора 8, входом одновибратора 10 и через второй резистор 1 1 связан с вычитающим входом блока 7 вычитания и первым зажимом третьего резистора 12. Выход одновибратора 10 через четвертый резистор 13 связан с первой обкладкой конденсатора 14 и входом усилителя 15 напряжения.

Вторая обкладка конденсатора 14 соединена с вторым зажимом резистора

12 и цилиндром 2 дизеля. Инверсный выход усилителя 15 напряжения подключен к входу схемы 16 регистрации максимума, выход которой объединен с выходом устройства. Токопроводящие пластины 3, 4 и 5 могут быть выполнены из металла, например стали, меди, латуни, бронзы и т.д. В качестве диэлектрика 6 может быть использован фторопласт, слюда, керамика и др.

Переключатель 1 может быть галетного типа на три положения или трехклавишный типа П2-К. Резисторы 8, 11, 12 и

13 могут быть любого типа, например

МЛТ, УЛИ, УЛМ и др. В качестве конденсатора 14 может быть взят конденсатор типа МБМ, БМ, МБГП, КСГ и т.д.

Блок 7 вычитания, усилитель-ограничитель 9, одновибратор 10, усилитель

15 напряжения и схема 16 регистрации максимума могут быть реализованы на микросхемах К140 УД6, К140 УД12, 153 УД1, 153 УД5, 553 УД1 и др. или транзисторах серий КТ или ГТ.

Переключатель 1 служит для переключения режима работы устройства: при установке его в верхнее (по схеме) положение устройство определяет положение BMT (верхней мертвой точки) нижнего поршня; при установке. в среднее положение — ВМТ верхнего поршня, при установке в нижнее положение — общую для обоих поршней BMT.

Пластины 3 и 4 являются одними обкладками переменных конденсаторов, другими обкладками которых являются поршни. Пластина 5 служит для устранения влияния положения верхнего (нижнего) поршня на емкость конденсатора, образованного пластиной 4(3) и нижним (верхним) поршнем.

Блок 7 вычитания, усилитель-ограничитель 9, первый резистор 8, второй резистор 11, третий резистор 12, связанные между собой, образуют автоколебательный мультивибратор, частота выходных импульсов которого зависит от емкости, включенной между вычитающим входом указанного блока и вторым зажимом третьего резистора 12.

Одновибратор 10 предназначен для формирования из выходного сигнала мультивибратора однополярных импульсов (положительных или отрицательных в зависимости от выбранной элементной базы), нормированных длительности и амплитуды. Усилитель 15 напряжения усиливает и инвертирует подаваемый на него сигнал, благодаря чему при положительных приращениях сигнала на его входе выходное напряжение получает усиленные отрицательные приращения, а при отрицательных приращениях — усиленные положительные приращения. Четвертый резистор 13 и конденсатор 14 образуют фильтр нижних частот, который формирует постоянное (по знаку) напряжение, 1283584 пропорциональное частоте выходных импульсов одновибратора. Схема 16 регистрации максимума вырабатывает единичный импульс калиброванных амплитуды и длительности, при дости- 5 жении сигналом на ее входе максимального значения.

Устройство работает следующим образом.

Пусть переключатель 1 установлен в верхнее по схеме положение. В этом случае вторая токопроводящая пластина 4 через замкнутые неподвижные и подвижный контакты второй секции указанного переключателя соединена с вычитающим входом блока 7 вычитания и первым зажимом первого резистора 8.

При этом между входом блока 7 вычитания и вторым зажимом третьего резистора 12 оказывается подключенным конденсатор, образованный пластинами

4, 5 и нижним поршнем. Емкость этого конденсатора увеличивается при уменьшении расстояния между пластиной 4 и указанным поршнем. Поэтому при расположении нижнего поршня в ВМТ величина указанной емкости максимальна.

Мультивибратор, образованный блоком

7 вычитания, усилителем-ограничителем 9, первым резистором 8, вторым резистором 11 и третьим резистором

12, генерирует импульсы, частота следования которых определяется выражением

2 в Са п (1+2 к

+ г

4,5 4 (2) где E

E,— абсолютная электрическая проницаемость диэлектрика 6; абсолютная электрическая проницаемость среды между пластиной 4 и поршнем; расстояние между пластинами

4и5;

4,5 где R — сопротивление резистора 8;

С4 — емкость конденсатора, обра- 4О зованного пластинами 4, 5 и нижним поршнем;

Rö — сопротивление резистора 11;

R, — сопротивление резистора 12.

Поскольку пластины 4 и 5 имеют 45 одинаковые размеры и форму, а площадь их меньше поверхности цилиндра, образующей камеру сгорания, то емкость равна

d4 — расстояние между пластиной

4 и нижним поршнем.

После подстановки формулы (2) в (1) получают выражение 14 4,5

2R ° $ (Е, d + E,d 4 ) P „(1+2R „Я, (3) из которого следует, что при минимальном d, т.е. при расположении нижнего поршня в ВМТ, частота импульсов на выходе усилителя-ограничителя 9 минимальна, а при расположении этого поршня в нижней мертвой точке — максимальна. В соответствии с этим частота выходных импупьсов одновибратора 10 и величина постоянной составляющей на конденсаторе 14 минимальны при расположении поршня в ВМТ и максимальны — при расположении его в НМТ. На инвертирующем выходе усилителя 15 напряжения в связи с этим сигнал максимален при распо-. ложении нижнего поршня в BMT и миниS мален при расположении нижнего поршня в НМТ. При действии максимального сигнала на выходе усилителя 15 напряжения схема 16 регистрации максимума вырабатывает единичный импульс, который соответствует моменту захода нижнего поршня в BMT.. Следовательно, при установке переключателя 1 в верхнее (по схеме) положение устройство обеспечивает определение положения

BMT нижнего поршня.

Пусть переключатель 1 установлен в средее (по схеме) положение ° При этом первая токопроводящая пластина

3 через замкнутую первую секцию этого переключателя оказывается подключенной к вычитающему входу блока 7 вычитания и первому зажиму первого резистора 8, благодаря чему между этим зажимом и вторым зажимом третьего резистора 12 включается конденсатор, образованный пластинами 3 и 5 и верхним поршнем. Так как пластины 3 и 5 имеют одинаковые размеры и форму, а площадь их меньше поверхности верхнего цилиндра, образующей камеру сгорания, то емкость указанного конденсатора равна

С = +, (4) 13,5 где E — абсолютная электрическая

3 проницаемость среды между

1283584!

О оэ о<

20 (5) пластиной 3 и верхним поршнем;

d>< — расстояние между пластинами

3 и 5;

d — расстояние между пластиной з

3 и верхним поршнем.

Благодаря изменению емкости С в зависимости от расстояния изменяется частота импульсов, генерируемых мультивибратором, образованным блоком 7 вычитания, усилителем-ограничи- телем 9, резисторами 8, 11 и 12. Для получения аналитического выражения этой частоты подставляют выражение (4) в формулу (1) 2К S E,, d> +Я д ) <, 1+2R<ã7к«

Из полученного .соотношения следует, что при расположении верхнего поршня в BMT т.е. при минимальной величине d> частота импульсов на вы. ходе усилителя-ограничителя 9 минимальна. Эти импульсы поступают на вход одновибратора 10, который формирует из них импульсы калиброванной длительности и амплитуды. Частота следования этих импульсов также определяется выражением (5). Фильтр низкой частоты, образованный четвертым резистором 13 и конденсатором 14, из импульсной серии одновибратора формирует постоянное (по знаку) напряжение, величина которого пропорциональна частоте 1. В связи с этим при расположении верхнего поршня в BMT. сигнал на выходе усилителя 15 напряжения минимален, а при удалении поршня от ВМТ растет. На инвертирующем же входе усилителя 15 напряжение изменяется в противофазе по отношению и достигает максимума при расположении верхнего поршня в

ВМТ. Выходной сигнал указанного усилителя поступает на вход схемы 16 регистрации максимума, которая в соответствии с изложенным формирует единичный импульс при заходе верхнего поршня в BMT. Следовательно, при установке переключателя 1 в среднее (по схеме) положение предлагаемое устройство обеспечивает определение положения ВМТ верхнего поршня.

При переводе переключателя 1 в нижнее (по схеме) положение к входу

55 блока 7 вычитания через этот переклю<. чатель подключаются параллельно соединенные пластины 3 и 4. Суммарная емкость конденсатора, образованного пластинами 3, 4, 5 и поршнями, определяется суммой С +С, слагаемые которой определяются формулами (2) и (4). Поэтому максимальное значение С имеет место при минимальном расстоянии между нижним и верхним поршнями, т.е. при минимальном объеме камеры сгорания, образованной этими поршнями, что соответствует положению обоих по >шней в общей BMT.

Частота следования импульсов на выходе усилителя-ограничителя 9 в этом случае определяется по формуле

2R (С,+С4) 3„(1+2R< R«) Далее выходной сигнал усилителяограничителя, проходя по остальным звеньям устройства, преобразуется аналогично вышеизложенному и на выходе устройства формируется импульс при расположении поршней в общей для них BMT.

Предлагаемое устройство обеспечивает определение положения BMT каждого поршня в дизелях с противоположно движущимися поршнями BMT— общую для обоих поршней, когде объем камеры сгорания минимален. При использовании предлагаемого устройства для диагностирования двигателя, Ф в цилиндрах которого имеется по одному поршню, переключатель 1 необходимо установить в такое положение, при котором его подвижные контакты соединены с той пластиной, которая ближе остальных пластин расположена к поршню. Например, если поршень в таком дизеле расположен также, как нижний поршень на прилагемом чертеже, то переключатель 1 следует установить в верхнее (по схеме) положение. Поскольку предлагаемое устройство обеспечивает определение BMT в обычных дизелях и в агрегатах с противоположно движущимися поршнями, то его функциональные воэможности шире, чем у известного устройства, которое не позволяет определить положение каждого поршня в цилиндрах двигателя со встречно движущимися поршнями.

В предлагаемом устройстве импульс на выходе вырабатывается при мини1283584 формула и з о б р е т е н и я первым зажимом третьего резистора, выход одновибратора через четвертый резистор связан с первой обкладкой конденсатора и входом усилителя напряжения, инвертирующий выход которого соединен с входом схемы регистрации максимума„ вторая обкладка конденсатора соединена с вторым зажимом третьего резистора, цилиндром дизеля и третьей токопроводящей пластиной, неподвижно установленной в камере сгорания между первой и второй пластинами и изолированной от них.

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор Л. Повхан Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга

Заказ 7429/39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 мальном расстоянии между пластиной

4(3) и нижним (верхним) поршнем цилиндра в случае установки переключателя 1 в верхнее (среднее) положение, т.е. при фактическом расположении соответствующего поршня в ВМТ. При переводе переключателя 1 в нижнее положение на выходе предлагаемого устройства появляется импульс в момент достижения минимума расстояния между верхним и нижним поршнями, т.е. когда поршни находятся в общей BMT.

Следовательно, при любом положении переключателя устройство вырабатывает импульс при расположении поршня (поршней) в BMT независимо от сил сопротивления, преодолеваемых поршнем (поршнями), благодаря чему наличие утечек, прогаров, задиров в цилиндро-поршневой группе и т.д. не влияет на момент формирования выходного импульса устройства. Это означает, что по сравнению с известным устройством, в котором указанные факторы влияют на момент формирования импульса BMT предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность определения положения ВМТ поршня двигателя.

Для формирования импульса BMT предлагаемым устройством необходимо и достаточно, чтобы при движении поршней расстояние между ними и соответствующими пластинами достигало минимума независимо от того, прокручивается ли двигатель от постороннего источника энергии или сам отдает энергию в нагрузку. Благодаря этому предлагаемое устройство обеспечивает определение положения

ВМТ поршней на работающем двигателе и нет необходимости специально создавать режим прокрутки и тем самым затрачивать дополнительное время и труд. Следовательно, предлагаемое устройство обеспечивает более высокую производительность диагностирования двигателя по сравнению с из, вестным.

Устройство для определения положения верхней мертвой точки поршня дизеля, содержащее переключатель, усилитель напряжения, усилитель-ограничитель, схему регистрации максимума, конденсатор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения точности и производительности диагностирования, в него дополнительно введены третья токопроводящая пластина, третий и четвертый резисторы, блок вычитания и одновибратор, усилитель напряжения снабжен инвертирующим выходом, а переключатель выполнен сдвоенным и дополнительно содержит третий неподвижный контакт, второй и третий неподвижные контакты первой секции переключателя соединены между собой и с первой токопроводящей пластиной, первый и третий неподвижные контакты второй секции переключателя соединены между собой и со второй токопроводящей пластиной, подвижные контакты переключателя соединены между собой и с вычитающим входом блока вычитания, подключенного к входу усилителя-ограничителя, выход которого соединен с вторым зажимом первого резистора и входом одновибратора и через второй резистор связан с суммирующим входом блока вычитания и