Устройство бортового диагностирования двигателей внутреннего сгорания транспортно-технологических средств

(51)60 41/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО БОРТОВОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Геращенко Василий Васильевич Миронов Константин Данилович Башаримова Валентина Николаевна Геращенко Александр Васильевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Устройство бортового диагностирования двигателей внутреннего сгорания транспортно-технологических средств, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, соединенный с дифференцирующей цепью, установленные на щитке приборов в кабине транспортно-технологического средства измерительный прибор постоянного тока и электрическую лампу, при этом вход измерительного прибора постоянного тока соединен с выходом датчика частоты вращения, отличающееся тем, что содержит регулируемый источник постоянного тока, компаратор, выполненный на операционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи,а неинвертирующий вход - с выходом регулируемого источника постоянного тока, повторитель напряжения, вход которого соединен с выходом компаратора, диод, при этом выход повторителя напряжения через диод соединен с электрической лампой. 7521 1 2005.12.30 Изобретение относится к мобильным машинам с двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано для бортового диагностирования двигателей транспортнотехнологических средств. Известно устройство для диагностирования транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения вала дизеля, два преобразователя электрических сигналов, вход первого из которых подключен к выходу датчика, а выход второго - ко входу установленного на щитке приборов в кабине транспортного средства регистратора, при этом первый и второй преобразователи электрических сигналов выполнены в виде аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей соответственно, датчик частоты вращения вала дизеля выполнен импульсным, устройство снабжено интерфейсом с двумя каналами, подключенными соответственно к выходу аналого-цифрового и ко входу цифро-аналогового преобразователей, и микро-ЭВМ, связанной с интерфейсом 1. Недостатком известного устройства является то, что его применение недостаточно улучшает топливную экономичность мобильных машин с двигателями внутреннего сгорания. Объясняется это невозможностью диагностирования двигателей внутреннего сгорания по такому важнейшему эксплуатационному показателю, как величина мощности на его валу, из-за того что в известном устройстве диагностирование двигателей внутреннего сгорания производится только по коэффициенту вариации их частоты вращения. Известно устройство для диагностирования транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, соединенный с дифференцирующей цепью, измерительный прибор постоянного тока, установленный на щитке приборов в кабине транспортного средства, а к выходу дифференцирующей цепи последовательно подключены релейный полупроводниковый усилитель, выполненный на двух транзисторах,интегрирующая цепь, усилитель, выполненный на одном транзисторе, в коллекторную цепь которого включена электрическая лампа, установленная на щитке приборов в кабине транспортного средства рядом с измерительным прибором постоянного тока, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, при этом на шкале измерительного прибора выполнена отметка предельного минимального значения мощности двигателя 2. Недостатком известного изобретения, принятого за прототип, является недостаточный выигрыш в улучшении топливной экономичности при применении известного устройства. Объясняется это тем, что в известном устройстве измерение промежутка времени, за который осуществляется увеличение частоты вращения двигателя внутреннего сгорания,происходит с погрешностью. В известном устройстве промежуток времени, за который осуществляется разгон двигателя, задается с недостаточной точностью, поэтому частота вращения двигателя в конце разгона фиксируется с погрешностью, мощность двигателя определяется с погрешностью, выигрыш в топливной экономичности обеспечивается не полностью. Возникает необходимость в совершенствовании устройства. Кроме того, использование преобразователя импульсного щелевого в устройстве сопровождается динамическими погрешностями при достаточно высоких частотах вращения вала двигателя внутреннего сгорания, которые имеют место при диагностировании двигателя по мощности. Задачей изобретения является улучшение топливной экономичности машин с двигателями внутреннего сгорания путем обеспечения возможности проведения диагностирования с достаточной точностью. Сущность изобретения заключается в том, что устройство бортового диагностирования двигателей внутреннего сгорания транспортно-технологических средств, содержащее датчик частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания, соединенный с дифференцирующей цепью, установленные на щитке приборов в кабине транспортно-технологического средства измерительный прибор постоянного тока и электрическую лампу, при этом вход измерительного прибора постоянного тока соединен с выходом датчика частоты вращения,согласно изобретению, содержит регулируемый источник постоянного тока, компаратор,выполненный на операционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а неинвертирующий вход - с выходом регулируемого 2 7521 1 2005.12.30 источника постоянного тока, повторитель напряжения, вход которого соединен с выходом компаратора, диод, при этом выход повторителя напряжения через диод соединен с электрической лампой. На фиг. 1 изображена передаточная характеристика компаратора, на фиг. 2 изображена общая схема устройства. Устройство содержит датчик 1 частоты вращения вала двигателя 2 внутреннего сгорания, соединенный с первой дифференцирующей цепью 3, измерительный прибор 4 постоянного тока и электрическую лампу 5, установленные на щитке 6 приборов в кабине 7 транспортно-технологического средства, при этом вход измерительного прибора 4 постоянного тока соединен с выходом датчика частоты вращения, регулируемый источник 8 постоянного тока, компаратор 9, выполненный на операционном усилителе, инвертирующий вход 10 которого соединен с выходом дифференцирующей цепи 3, неинвертирующий вход 11 - с выходом регулируемого источника 8 постоянного тока, повторитель напряжения 12, вход которого соединен с выходом компаратора 9, диод 13, при этом выход повторителя напряжения 12 через диод 13 соединен с электрической лампой 5. Датчик 1 частоты вращения вала двигателя 2 внутреннего сгорания имеет металлический диск 14 с прорезями и выступами, закрепленный на шкиве двигателя 2 внутреннего сгорания, катушку 15 индуктивности с магнитным сердечником 16, установленную вблизи прорезей и выступов диска 14, вторую дифференцирующую цепь 17, входом подсоединенную к катушке индуктивности, формирователь 18 импульсов, выполненный в виде триггера с одним входом на первом 19 и втором 20 транзисторах с коллекторно-базовыми связями, при этом база 21 первого транзистора триггера подключена к выходу второй дифференцирующей цепи 17, последовательно соединенные эмиттерный повторитель 22,третья дифференцирующая цепь 23, выпрямитель 24, фильтр 25 низших частот, при этом эмиттерный повторитель входом соединен с выходом триггера. Устройство работает следующим образом. При вращении вала двигателя 2 с металлическим диском 14 с прорезями и выступами на выводах катушки 15 индуктивности с магнитным сердечником 16, установленной вблизи выступов и прорезей диска, формируются разнополярные импульсы, поскольку под действием переменного магнитного потока в катушке 15 индуктивности наводится электродвижущая сила. Полученные импульсы дифференцируются второй дифференцирующей цепью 17, и на выходе этой цепи появляется разнополярная последовательность остроконечных импульсов. В исходном положении первый транзистор 19 формирователя 18 импульсов закрыт, а второй транзистор 20 открыт. При поступлении на базу 21 транзистора 19 положительного импульса А в момент времени 1 транзистор 19 открывается, а транзистор 20 закрывается. При последующем поступлении в момент времени 2 от дифференцирующей цепи 17 отрицательного остроконечного импульса на базу транзистора 19 он закрывается, а транзистор 20 открывается. В результате этого на выходе формирователя 18 формируется прямоугольный импульс. При поступлении от дифференцирующей цепи 17 импульсов на базу транзистора 19 происходит формирование прямоугольного импульса. Далее формирование прямоугольных импульсов с помощью формирователя 18 происходит аналогично. При различной частоте вращения формируются прямоугольные импульсы различной длительности. Для получения одинаковой площади импульсов они дифференцируются третьей дифференцирующей цепью 23, подсоединенной к выходу формирователя 18 посредством эмиттерного повторителя 22. На выходе третьей дифференцирующей цепи 23 формируется разнополярная последовательность экспоненциальных импульсов. Затем полученные импульсы выпрямляются выпрямителем 24 и сглаживаются фильтром 25.выходе датчика 1 появляется сигнал, уровень которого пропорционален частоте вращения вала двигателя 2. При резком и полном открытии дроссельной заслонки или для дизельного двигателя при резком изменении положения педали управления подачей топлива от минимальной подачи до полной подачи его возрастает частота вращения коленчатого вала. На выходе первой дифференцирующей цепи 3 появляется сигнал, пропорциональный производной от изме 3 7521 1 2005.12.30 нения частоты вращения вала двигателя 2. У двигателя, не имеющего неисправности, частота вращения нарастает быстрее, то есть у него меньше постоянная времени, поэтому наибольшее значение производной от частоты вращения больше, чем у двигателя, имеющего неисправности. С помощью регулируемого источника 8 постоянного тока устанавливается нормативное значение максимума производной от изменения частоты вращения вала двигателя внутреннего сгорания при его разгоне, которое меньше максимального значения производной от частоты вращения двигателя, соответствующего двигателю с развиваемой номинальной мощностью на некоторую заданную величину. Диагностирование двигателя производится следующим образом. Если диагностируемый двигатель не имеет неисправностей, максимальное значение напряжения, подаваемого на инвертирующий вход 10 компаратора 9 больше, чем нормативное максимальное значение напряжения, подаваемое на неинвертирующий вход 11 компаратора 9 от источника 8 постоянного тока. На выходе компаратора 9 в соответствии с его передаточной характеристикой, изображенной на фиг. 1, формируется отрицательное напряжение, которое посредством повторителя 12, диода 13 прикладывается к электрической лампе 5, лампа загорается, а через некоторое время погасает. Принимается решение, что двигатель находится в хорошем техническом состоянии. Если диагностируемый двигатель имеет неисправности, максимальное значение напряжения, подаваемого на инвертирующий вход 10 компаратора 9 меньше, чем напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход 11 компаратора 9 от источника 6 постоянного тока. На выходе компаратора 9 в соответствии с его передаточной характеристикой формируется положительное напряжение, которое посредством повторителя 12 прикладывается к диоду 13. Диод 13 заперт, лампа не загорается. Принимается решение, что двигатель имеет неисправности. Необходимо прекратить эксплуатацию транспортно-технологического средства и приступить к проведению работ по устранению возникшей неисправности. Таким образом, использование информации о возникшей неисправности позволяет предотвратить эксплуатацию транспортно-технологических средств с недоиспользованием мощности и перерасходом топлива, а также снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт, что дает положительный эффект. Источники информации 1.ПатентРБ 3097, МПК 6 В 60 К 41/00, 1997. 2. Патент РБ 2510, МПК 6 В 60 К 41/00,01 М 15/00, 1995. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.