УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для диагностирования двигателей внутреннего сгорания, и может быть использована для определения технического состояния энергетических установок в эксплуатационных условиях.
Известно устройство для диагностирования двигателей внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях (см. патент РФ на изобретение №2213947, МПК G01М 15/00), содержащее датчик расхода топлива, блок нахождения экстремума с оперативно-запоминающим устройством максимального расхода топлива, блок измерения мощности двигателя, индикатор-фиксатор максимальной, вычислитель удельного расхода топлива, задатчик предельно допустимых нормативных величин, индикаторы-сигнализаторы и компараторы.
Недостатками данного устройства являются невысокая точность идентификации технического состояния двигателя во всех возможных режимах работы, так как определяемый с этой целью удельный расход топлива представляет собой отношение максимального расхода топлива двигателем к его максимальной мощности, и несоответствие требованию универсальности применения в эксплуатационных условиях вне зависимости от конструктивных особенностей двигателей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях (см. патент РФ на изобретение №2273011, МПК G01M 15/00), содержащее датчик расхода топлива, блок нахождения экстремума, блок измерения мощности, оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), вычислитель удельного расхода топлива, вычислитель величины разности максимальных давлений в цилиндре при подаче топлива и отсутствии подачи топлива, компараторы, задатчик эталонных значений измеряемых величин, устройства индикации (индикаторы-сигнализаторы); причем выход датчика расхода топлива подключен к входу блока нахождения экстремума, первый выход которого подключен к первому входу вычислителя удельного расхода топлива, а второй выход - к входу блока измерения мощности; выход вычислителя удельного расхода топлива соединяется с входом первого компаратора; выход блока измерения мощности соединен с входом ОЗУ, первый выход которого соединен со вторым входом вычислителя удельного расхода топлива, второй - с входом вычислителя величины разности максимальных давлений, выход которого подключен к входу второго компаратора; третий, четвертый, пятый и шестой выходы ОЗУ - соединены соответственно с входами третьего, четвертого, пятого и шестого компараторов; выходы которых, в свою очередь, соединяются с входами соответствующих устройств индикации; выходы задатчика эталонных значений соединены с входами всех шести компараторов.
Недостатками данного устройства являются, во-первых, недостаточная точность и сложность реализации в эксплуатации предлагаемого косвенного способа измерения мощности, требующего конструктивных изменений в двигателе путем установки датчика напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, и преобразования его сигналов в показатели давления сжатия в цилиндре, и, во-вторых, наличие большого числа устройств индикации, что затрудняет процесс считывания и контроля диагностической информации.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение точности диагностирования и упрощение конструкции устройства.
Для решения поставленной задачи устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях, содержащее датчик расхода топлива, блок измерения мощности, оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), фиксирующее значения мощности двигателя, компараторы, задатчик эталонных значений и устройство индикации, снабжено датчиком частоты вращения, преобразователями сигналов и датчиком расхода воздуха, причем выход датчика частоты вращения соединен с входом первого преобразователя сигнала, первый выход которого соединен с первым входом устройства индикации, а второй - с входом первого компаратора, первый выход первого компаратора подсоединен ко второму входу устройства индикации, второй - к первому входу блока измерения мощности, а третий и четвертый - к входам датчиков расхода топлива и расхода воздуха, при этом выходы датчиков расхода топлива и расхода воздуха соединены с соответствующими преобразователями сигнала, выходы которых, в свою очередь, соединены соответственно с входами второго и третьего компараторов, выходы которых подсоединены ко второму и третьему входам блока измерения мощности, первый выход блока измерения мощности соединен с третьим входом устройства индикации, а второй - с входом оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), при этом выход ОЗУ соединен с первым входом четвертого компаратора, второй вход которого соединен с выходом задатчика эталонных значений, а выход четвертого компаратора соединен с четвертым входом устройства индикации.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где приведена блок-схема устройства для диагностирования двигателя внутреннего сгорания.
Устройство состоит из датчика частоты вращения 1, преобразователей сигнала 2, 3 и 4, устройства индикации 5, компараторов 6, 7, 8 и 9, блока измерения мощности 10, датчика расхода топлива 11, датчика расхода воздуха 12, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 13 и задатчика эталонных значений 14. Выход датчика частоты вращения 1 соединен с входом первого преобразователя сигнала 2. Первый выход первого преобразователя сигнала 2 соединен с первым входом устройства индикации 5, а второй - с входом первого компаратора 6. Первый выход первого компаратора 6 соединяется со вторым входом устройства индикации 5, второй - с первым входом блока измерения мощности 10, а третий и четвертый соответственно с входами датчика расхода топлива 11 и датчика расхода воздуха 12, выходы датчиков расхода топлива и расхода воздуха 11 и 12 соединены с соответствующими преобразователями сигналов 3 и 4, выходы которых соединены с входами компараторов 7, 8. Выходы компараторов 7, 8 соединены соответственно со вторым и третьим входами блока измерения мощности 10, первый выход блока измерения мощности 10 соединен со вторым входом устройства индикации 5, а второй - с входом оперативного запоминающего устройства 13. Выход ОЗУ 13 подключен к первому входу четвертого компаратора 9, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика эталонных значений 14, а выход четвертого компаратора 9 соединен с третьим входом устройства индикации 5.
Устройство работает следующим образом.
e
e
B
T
B
T
Первоначально осуществляют монтаж датчика частоты вращения 1, который закрепляют, например, на шкиве коленчатого вала, либо на иной вращающейся части двигателя внутреннего сгорания. Затем на топливной магистрали двигателя монтируют датчик расхода топлива 11, а на впускном коллекторе - датчик расхода воздуха 12. При наличии на двигателе штатного датчика расхода воздуха возможно подключение к его выходу вместо монтажа дополнительного датчика. После монтажа и подключения питания устройство готово к работе. После запуска и прогрева двигателя плавно изменяют частоту вращения коленчатого вала ДВС. Значения частоты вращения, измеренной датчиком частоты вращения 1, через преобразователь сигнала 2 передаются для контроля на устройство индикации 5. Одновременно эта информация подается на вход первого компаратора 6. Компаратор 6 при совпадении с частотой вращения заданного режима измерений подает сигнал о начале измерения на устройство индикации 5 и одновременно включает в работу датчик расхода топлива 11 и датчик расхода воздуха 12. После этого в течение 10…15 секунд фиксируется частота вращения коленчатого вала двигателя. Сигналы с датчиков расхода воздуха 11 и топлива 12 проходят через соответствующие преобразователи сигналов 3 и 4. При наличии диагностических сигналов второй и третий компараторы 7 и 8 запускают блок измерения мощности 10. Так как индикаторное давление в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, и, следовательно, его эффективная мощность зависят от количества топлива и воздуха, поступивших в цилиндры, измеренные значения расхода топлива и воздуха при равной частоте вращения будут зависеть от технического состояния ДВС. Блок 10 оценивает величину мощности N, развиваемую на заданном режиме измерения, по формуле N=A×Q×Q; где А - константа для конкретного типа двигателя внутреннего сгорания; Q - количество поданного в цилиндры двигателя воздуха; Q - количество поданного в цилиндры топлива за тот же промежуток времени. Результаты измерения мощности выводятся на устройство индикации 5 и фиксируются оперативным запоминающим устройством 13. Усредненные значения измеренных параметров мощности двигателя передаются с выхода ОЗУ 13 на первый вход четвертого компаратора 9, на второй вход которого поступают сигналы с задатчика эталонных значений мощности 14 для данного конкретного типа двигателя. При совпадении или же расхождении эталонных и измеренных значений четвертый компаратор 9 передает информацию об исправности или неисправности двигателя внутреннего сгорания на устройство индикации 5.
Заявленное устройство в сравнении с прототипом повышает точность диагностирования и упрощает конструкцию устройства.
Использование датчика частоты вращения, преобразователей сигналов, датчика расхода воздуха и единого устройства индикации позволяет обеспечить оперативность и точность диагностирования, упростить конструкцию устройства и ускорить процесс постановки диагноза.