Анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров систем двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Технический результат заключается в расширении числа диагностируемых параметров систем двигателя без его пуска. Анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания содержит детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, компаратор, умножитель частоты, блок совпадения, индикатор среднего значения тока, инвертор, пиковые детекторы минимального и максимального значения амплитуды тока стартера и индикатор разности напряжений. Причем первый выход детектора тока стартера прямо и через инвертор и первый и второй выходы генератора импульсов момента зажигания соединены со входами компаратора. Умножитель частоты включен между вторым выходом детектора тока стартера и входом блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом компаратора. Пиковые детекторы включены между вторым выходом детектора тока стартера и индикатором разности напряжений, а индикатор среднего значения тока подключен к третьим выходам детектора тока стартера и генератора импульсов момента зажигания. Кроме того, в анализатор работы систем двигателя дополнительно введены вольтметр постоянного тока и амперметр с датчиком тока, причем вольтметр подключен параллельно входу детектора тока стартера, а датчик тока устанавливается на провод, соединяющий плюсовой вывод батареи со стартером двигателя, обхватывая провод своими зажимами. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров систем двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано для диагностирования двигателей внутреннего сгорания.

Известен анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания (авторское свидетельство СССР 1239546, МПК G 01 N 15/00 от 29.06.1986 г.), содержащий детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, умножитель частоты тока стартера, блок совпадения с двумя входами, компаратор, индикатор среднего значения тока, два пиковых детектора максимального и минимального значений амплитуды тока стартера с индикатором разности напряжений.

Недостатком данного устройства является малое число диагностируемых параметров, а именно: установочный угол опережения зажигания, угол замкнутого состояния контактов прерывателя и процентную разность компрессий в цилиндрах двигателя.

Технический результат направлен на расширение числа диагностируемых параметров систем двигателя внутреннего сгорания без его пуска.

Технический результат достигается тем, что в анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания, содержащий детектор тока стартера, генератор импульсов зажигания, компаратор, умножитель частоты тока стартера, блок совпадения с двумя входами, индикатор среднего значения тока, инвертор, пиковые детекторы максимального и минимального значений амплитуды тока стартера и индикатор разности напряжений, причем первый выход детектора тока стартера прямо и через инвертор и первый и второй выходы генератора импульсов момента зажигания соединены со входами компаратора, умножитель частоты включен между вторым выходом детектора тока стартера и входом блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом компаратора, пиковые детекторы включены между вторым выходом детектора тока стартера и индикатором разности напряжений, а индикатор среднего значения тока подключен к третьим выходам детектора тока стартера и генератора импульсов момента зажигания, дополнительно введены вольтметр постоянного тока и амперметр с датчиком тока, причем вольтметр подключается параллельно входу детектора тока стартера, а датчик тока устанавливается на провод, соединяющий плюсовой вывод батареи со стартером двигателя, обхватывая провод своими зажимами.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается введением дополнительных элементов и схемой их подключения к системам двигателя, а именно: вольтметра постоянного тока, подключенного параллельно входу детектора тока стартера, и амперметра с датчиком тока, причем датчик устанавливается на провод, соединяющий плюсовой вывод батареи со стартером двигателя, обхватывая провод своими зажимами.

Введение указанных элементов позволяет при диагностировании дополнительно контролировать состояние аккумуляторной батареи и стартера без пуска двигателя при его полном торможении, что расширяет число диагностируемых параметров и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "существенные отличия".

Устройство поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена блок-схема анализатора; на фиг.2 - вольтамперная характеристика батареи.

Анализатор содержит детектор тока стартера 1, генератор 2 импульсов момента зажигания, выходы которых прямо и через инверторы 21 и 32 соединены со входами компаратора 3, умножитель 4 частоты тока стартера, блок 5 совпадения с двумя входами, соединенными соответственно с выходами компаратора и умножителя частоты, причем вход умножителя частоты соединен с одним из выходов детектора 1 тока стартера, и входами пиковых детекторов 7 и 8 максимального и минимального значений амплитуды тока стартера, выходы которых соединены с индикатором 9 разности напряжений, индикатор 6 среднего значения тока, вход которого соединен с одним из выходов генератора 2 импульсов момента зажигания, вольтметр 10 постоянного тока, подключенный параллельно входу детектора 1 тока стартера, амперметр 11 с датчиком 12 тока, устанавливаемым на провод, соединяющим плюсовой вывод батареи 13 со стартером 14 и обхватывающим его своими зажимами. В состав детектора 1 тока стартера входит операционный усилитель 15, амплитудный детектор 16 и амплитудный компаратор 17. Генератор импульсов момента зажигания состоит из входного транзистора 18 с резистором 33 нагрузки, формирующего усилителя 19, двух инверторов 20 и 21 и одновибратора 22. Выход одновибратора 22 соединен с отсекающим входом амплитудного детектора 16, вход компаратора 3 образован двумя логическими элементами "И" 23 и 24 и индикаторами 25 и 26 знака угла зажигания. Контакты 27 и 28 связаны с батареей 13 и соответственно со стартером 14 и системой зажигания, состоящей из резистора 29, катушки зажигания 30, контактов прерывателя 31. Система содержит инвертор 32 и резистор 33.

Анализатор работает в двух режимах: режиме полного торможения двигателя и режиме прокручивания коленчатого вала стартером.

На первом режиме работы двигатель при включении прямой передачи в коробке передач затормаживается стояночным и рабочим тормозом. И при подключении анализатора вольтметр 10 показывает ЭДС батареи 13 (Е_б).

При замыкании контактов 27 и 28 включаются стартер и системы зажигания. В этом случае через стартер 14 протекает ток полного торможения I_nт, который регистрируется амперметром 11, вольтметр 10 в этом случае показывает напряжение на стартере 14 (U_ст). По полученным результатам оцениваются максимальная электромагнитная мощность стартера Р_элм, полное сопротивление стартерной цепи R_ст и строится вольтамперная характеристика аккумуляторной батареи по двум точкам (фиг.2), которая позволяет определить ток короткого замыкания I_кз батареи и ее внутреннее сопротивление R_б.

Расчеты проводятся по формулам: При второй режиме двигатель растормаживается и прокручивается стартером при замкнутых контактах 27 и 28. Стартер 14 запитывается током батареи 13 через контакт 27. Напряжение на батарее изменяется в противофазе с током стартера, причем минимумы напряжения соответствуют нахождению поршней в верхних мертвых точках. Сигналы с батареи фильтруются, усиливаются операционным усилителем 15 и поступают одновременно на вход умножителя 4 и амплитудный детектор 16. В момент появления сигнала на амплитудном детекторе 16 на входе амплитудного компаратора 17 образуется П-образный импульс, фронт которого совпадает с амплитудой тока стартера. Этот импульс играет роль метки верхней мертвой точки и подается прямо и через инвертор 32 на входы компаратора 3. В дальнейшем этот импульс используется для измерения установочного угла зажигания.

Система зажигания запитывается через контакты 28. Ток проходит через резистор 29, катушку 30 зажигания, резистор 33 и транзистор 18, на вход которого во время проверки подается прямое смещение. При замыкании и размыкании контактов прерывателя 31 ток через катушку зажигания изменяется незначительно, так как контакты шунтируются резистором 33 и транзистором 18, поэтому напряжение вторичной цепи системы зажигания не вызывает пробоя искрового зазора в свечах зажигания и двигатель не пускается. Однако на резисторе 33 при этом возникают положительные импульсы, которые через усилитель 19 и инверторы 20 и 21 подаются на входы компаратора 3 и выполняют роль меток момента зажигания. Одновибратор 22 срабатывает при замыкании контактов прерывателя 31, поэтому показания индикатора 6 среднего значения тока пропорциональны углу замкнутого состояния контактов прерывателя 31, в значениях которого и градуируется шкала индикатора 6.

На входы компаратора 3 поступают сигналы, соответствующие моменту зажигания и нахождения поршней в верхних мертвых точках. На выходах элементов "И" 23 и 24 появляются импульсы с длительностью, пропорциональной временной разности сигналов зажигания и верхней мертвой точки. Причем элемент 23 вырабатывает сигнал, если импульсы зажигания опережают приход поршней в верхнюю мертвую точку, то есть при раннем зажигании, когда на оба входа элемента 23 поступают положительные сигналы. При позднем зажигании работает элемент 24. Индикаторы 25 и 26 знака угла опережения зажигания включаются при наличии напряжения на соответствующем элементе "И". Сигнал с элемента "И" (23 и 24) играет роль временных ворот для импульсов умножителя 4 частоты, поступающих на разные входы блока 5 совпадений. На выходе блока 5 совпадений образуется при этом количество импульсов, соответствующее углу опережения зажигания, которые поступают на цифровой регистратор угла опережения зажигания.

Сигнал с выхода операционного усилителя 15 поступает еще и на входы пиковых детекторов 7 и 8 максимального и минимального значений. На выходе пиковых детекторов вырабатывается напряжение, соответственно пропорциональное максимальной и минимальной амплитуде тока стартера. Разность амплитуд тока стартера получается из-за различных величии компрессий в цилиндрах двигателя и определяет состояние цилиндропоршневой группы. Показания индикатора 9 разности напряжений будут пропорциональны разности напряжений пиковых детекторов и позволяют судить о техническом состоянии поршневой группы, если в одном из цилиндров компрессия будет меньше, соответственно уменьшается напряжение на выходе пикового детектора минимального значения. Показания индикатора разности напряжений отградуированы в процентной разности величины компрессий в цилиндрах.

Таким образом, анализатор в режимах полного торможения двигателя и прокручивания двигателя стартером измеряет установочный угол зажигания, угол замкнутого состояния контактов прерывателя, процентную разность величин компрессий в цилиндрах двигателя, максимальную электромагнитную мощность стартера, полное сопротивление стартерной цепи, ЭДС, внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания аккумуляторной батареи. Число контролируемых параметров расширено и не требует пуска двигателя.

Формула изобретения

Анализатор работы систем двигателя внутреннего сгорания, содержащий детектор тока стартера, генератор импульсов момента зажигания, компаратор, умножитель частоты, блок совпадения, индикатор среднего значения тока, инвертор, пиковые детекторы минимального и максимального значений амплитуды тока стартера и индикатор разности напряжений, причем первый выход детектора тока стартера прямо и через инвертор и первый и второй выходы генератора импульсов момента зажигания соединены со входами компаратора, умножитель частоты включен между вторым выходом детектора тока стартера и входом блока совпадения, другой вход которого соединен с выходом компаратора, пиковые детекторы включены между вторым выходом детектора тока стартера и индикатором разности напряжений, а индикатор среднего тока подключен к третьим выходам детектора тока стартера и генератора импульсов момента зажигания, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вольтметр постоянного тока и амперметр с датчиком тока, причем вольтметр подключен параллельно входу детектора тока стартера, а датчик тока устанавливается на провод, соединяющий плюсовой вывод батареи со стартером двигателя, обхватывая провод своими зажимами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2