Устройство для бортового диагностирования двигателя внутреннего сгорания транспортно-технологических средств

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОРТОВОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Геращенко Александр Васильевич Башаримова Валентина Николаевна Геращенко Василий Васильевич Яскевич Михаил Яковлевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Устройство бортового диагностирования двигателя внутреннего сгорания транспортно-технологических средств, содержащее тахометр, датчик частоты вращения маховика двигателя внутреннего сгорания, выполненный в виде катушки индуктивности с магнитным сердечником, установленной вблизи зубьев венца маховика, усилитель на транзисторе, выполненный по схеме с общим эмиттером и соединенный с выходом датчика частоты вращения маховика, логический элемент И-НЕ, два входа которого параллельно подсоединены к усилителю, первый выходной резистор, соединенный с выходом логического 10769 1 2008.06.30 элемента И-НЕ, логический элемент И с двумя входами, второй выходной резистор, соединенный с выходом логического элемента И, первый вход логического элемента И соединен через первый импульсный диод, включенный в прямом направлении, с выводом первого выходного резистора, интерфейс с двумя каналами, микроЭВМ, содержащую микропроцессор с внутренней памятью, связанный с интерфейсом посредством шины данных, суммирующий счетчик аналогово-цифрового преобразователя, выходом подключенный к первому каналу интерфейса, а счетным входом соединенный с выводом второго выходного резистора, цифроаналоговый преобразователь электрических сигналов, выходом подключенный ко входу регистратора, установленного на щитке приборов в кабине транспортно-технологического средства, а входом - ко второму каналу интерфейса, последовательно соединенные одновибратор и первую дифференцирующую цепь, при этом выход последней через второй импульсный диод, включенный в прямом направлении, соединен со входом установки нуля счетчика, последовательно соединенные датчик щелевого типа и вторую дифференцирующую цепь, выход которой соединен со входом одновибратора, металлическую пластину, соединенную с педалью управления подачей топлива в двигатель и выполненную с обеспечением возможности перемещения пластины в щели датчика, причем внутренняя память микропроцессора выполнена в виде регистров общего назначения, одновибратор выполнен на операционном усилителе, а второй вход логического элемента И и вход первой дифференцирующей цепи параллельно соединены с выходом одновибратора. Изобретение относится к мобильным машинам и может быть использовано для бортового диагностирования водителем двигателей внутреннего сгорания транспортнотехнологических средств. 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 1. Недостатком известного изобретения 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 из-за использования для измерения этого промежутка интегрирующей цепи. Поэтому частота вращения двигателя в конце разгона двигателя фиксируется с погрешностью, мощность двигателя определяется с погрешностью, выигрыш в топливной экономичности обеспечивается не полностью. Возникает необходимость в совершенствовании устройства. Известно 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, регулируемый источник постоянного тока, компаратор, выполненный на операционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а неинвертирующий вход 2 10769 1 2008.06.30 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 2. Недостатком известного устройства является то, что с его применением недостаточно улучшается топливная экономичность машины. Объясняется это тем, что мощность на валу двигателя определяется с помощью такого преобразователя, как интегрирующая цепь. Интегрирование сигналов с помощью такой цепи сопровождается погрешностями,мощность двигателя определяется с недостаточной точностью, выигрыш в улучшении топливной экономичности поэтому является недостаточным. Известно устройство для бортового диагностирования зубчатого колеса трансмиссии транспортно-технологических средств (прототип), содержащее интерфейс с двумя каналами, микроЭВМ с микропроцессором, связанным с интерфейсом посредством шины данных и содержащим внутреннюю память, выполненную в виде регистров общего назначения, регистратор, установленный на щитке приборов в кабине транспортнотехнологического средства, датчик частоты вращения зубчатого колеса трансмиссии, первый преобразователь электрических сигналов, выполненный в виде аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым каналом интерфейса, второй преобразователь электрических сигналов, выполненный в виде цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен со вторым каналом интерфейса, а выход - с регистратором, усилитель на транзисторе, выполненный по схеме с общим эмиттером и соединенный с выходом датчика частоты вращения зубчатого колеса, логический элемент И-НЕ, два входа которого параллельно подсоединены к выходу усилителя, выходной резистор, соединенный с выходом логического элемента, датчик числа оборотов зубчатого колеса, выполненный в виде металлической пластины, установленной на зубчатом колесе,и катушки индуктивности с магнитным сердечником, установленной вблизи пластины,при этом датчик частоты вращения зубчатого колеса выполнен в виде катушки индуктивности с магнитным сердечником, установленной вблизи зубьев зубчатого колеса, а аналого-цифровой преобразователь выполнен в виде счетчика, счетный вход которого соединен с выводами выходного резистора посредством импульсного диода, включенного в обратном направлении, а вход установки нуля соединен с выходом датчика числа оборотов зубчатого колеса посредством импульсного диода, включенного в прямом направлении 3. Недостатком известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности. Объясняется это тем, что при его применении не обеспечивается возможность диагностирования двигателей внутреннего сгорания. Задачей изобретения является улучшение топливной экономичности машин с двигателями внутреннего сгорания путем обеспечения возможности проведения их бортового диагностирования с достаточной точностью. Сущность изобретения заключается в том, что устройство бортового диагностирования двигателя внутреннего сгорания транспортно-технологических средств содержит тахометр,датчик частоты вращения маховика двигателя внутреннего сгорания, выполненный в виде катушки индуктивности с магнитным сердечником, установленный вблизи зубьев венца маховика, усилитель на транзисторе, выполненный по схеме с общим эмиттером и соединенный с выходом датчика частоты вращения маховика, логический элемент И-НЕ, два входа которого параллельно подсоединены к усилителю, первый выходной резистор, соединенный с выходом логического элемента И-НЕ, логический элемент И с двумя входами,второй выходной резистор, соединенный с выходом логического элемента И, первый вход логического элемента И соединен через первый импульсный диод, включенный в прямом направлении, с выводом первого выходного резистора, интерфейс с двумя каналами, микроЭВМ, содержащую микропроцессор с внутренней памятью, связанный с интерфейсом посредством шины данных, суммирующий счетчик аналого-цифрового преобразователя,выходом подключенный к первому каналу интерфейса, а счетным входом соединенный с 3 10769 1 2008.06.30 выводом второго выходного резистора, цифро-аналоговый преобразователь электрических сигналов, выходом подключенный к входу регистратора, установленного на щитке приборов в кабине транспортно-технологического средства, а входом - ко второму каналу интерфейса, последовательно соединенные одновибратор и первую дифференцирующую цепь,при этом выход последней через второй импульсный диод, включенный в прямом направлении, соединен со входом установки нуля счетчика, последовательно соединенные датчик щелевого типа и вторую дифференцирующую цепь, выход которой соединен со входом одновибратора, металлическую пластину, соединенную с педалью управления подачей топлива в двигатель и выполненную с обеспечением возможности перемещения пластины в щели датчика, причем внутренняя память микропроцессора выполнена в виде регистров общего назначения, одновибратор выполнен на операционном усилителе, а второй вход логического элемента И и вход первой дифференцирующей цепи параллельно соединены с выходом одновибратора. На фигуре - схема устройства. Устройство содержит тахометр 1, датчик 2 частоты вращения маховика 3 двигателя 4 внутреннего сгорания, выполненный в виде катушки 5 индуктивности с магнитным сердечником 6, установленный вблизи зубьев венца маховика 3, усилитель 7 на транзисторе 8, выполненный по схеме с общим эмиттером и соединенный с выходом датчика 2 частоты вращения маховика 3, логический элемент И-НЕ 9, два входа которого параллельно подсоединены к усилителю 7, первый выходной резистор 10, соединенный с выходом логического элемента И-НЕ 9, логический элемент И 11 с двумя входами, второй выходной резистор 12, соединенный с выходом логического элемента И 11, первый вход логического элемента И 11 соединен через первый импульсный диод 13, включенный в прямом направлении, с выводом первого выходного резистора 10, интерфейс 14 с двумя каналами, микроЭВМ 15, содержащую микропроцессор 16 с внутренней памятью, связанный с интерфейсом 14 посредством шины 17 данных, суммирующий счетчик 18 аналогоцифрового преобразователя, выходом подключенный к первому каналу интерфейса 14, а счетным входом соединенный с выводом второго выходного резистора 12, цифроаналоговый преобразователь 19 электрических сигналов, выходом подключенный к входу регистратора 20, установленного на щитке 21 приборов в кабине транспортно-технологического средства 22, а входом - ко второму каналу интерфейса 14, последовательно соединенные одновибратор 23 и первую дифференцирующую цепь 24, при этом выход последней через второй импульсный диод 25, включенный в прямом направлении, соединен со входом установки нуля счетчика 18, последовательно соединенные датчик 26 щелевого типа и вторую 27 дифференцирующую цепь, выход которой соединен со входом одновибратора 23,металлическую пластину 28, соединенную с педалью 29 управления подачей топлива в двигатель 4 и выполненную с обеспечением возможности перемещения пластины 28 в щели датчика 26, причем внутренняя память микропроцессора 16 выполнена в виде регистров 30, 31 общего назначения, одновибратор 23 выполнен на операционном усилителе 32,а второй вход логического элемента И 11 и вход первой дифференцирующей цепи 24 параллельно соединены с выходом одновибратора 23. Первая дифференцирующая цепь 24 включает в себя резистор 33 и конденсатор 34. Вторая дифференцирующая цепь 27 включает в себя резисторы 35, 36, конденсатор 37. Усилитель 7 включает в себя резистор 38. Одновибратор 23 имеет три резистора 39, 49,41, два конденсатора 42, 43, диод 44. Устройство работает следующим образом. Эксплуатируемое транспортно-технологическое средство 22 останавливают, выключают сцепление, устанавливают по тахометру 1 частоту вращения коленчатого вала двигателя, равную заданной, например равную 1000 мин-1. Маховик 3 вращается и на выводах катушки 5 индуктивности имеется непрерывный синусоидальный сигнал. Этот сигнал усиливается усилителем 7. На выходе усилителя 7 имеется сигнал достаточной амплитуды для надежной работы устройства. 4 10769 1 2008.06.30 Усиленный сигнал подается параллельно на два входа логического элемента И-НЕ 9, преобразуется, и на выходном резисторе 10 формируются прямоугольные импульсы переменного напряжения. При этом положительная часть импульсов соответствует впадине между зубьями маховика 3, а отрицательная - наличию зуба маховика 3. С выводов первого выходного резистора 10 посредством первого импульсного диода 13 короткие положительные импульсы подаются на первый вход логического элемента И 11. При резком изменении положения педали управления подачей топлива до полной подачи его металлическая пластина 28 входит в щель датчика 26, на выходе датчика 26 появляется напряжение постоянного тока, оно дифференцируется второй дифференцирующей цепью 27 и на выходе этой цепи появляется положительный экспоненциальный импульс,который подается на вход одновибратора 23, При поступлении на вход одновибратора 23 импульса положительной полярности напряжение на выходе одновибратора становится положительным и лавинообразно нарастает до максимального значения. Это напряжение подается параллельно на первую дифференцирующую цепь 24, сигналом с выхода которой обнуляется счетчик 18, и на второй вход логического элемента И 11. Напряжение на выходе одновибратора 23, равное максимальному, удерживается до тех пор, пока конденсатор 43 заряжается через резистор 41. При равенстве напряжения на конденсаторе и входного напряжения на выходе одновибратора устанавливается минимальное напряжение. Таким образом, на выходе одновибратора 23 формируется положительный импульс заданной длительности, которая устанавливается равной заданному времени разгона двигателя. За время, равное длительности импульса, поступающего от мультивибратора 23, на оба входа логического элемента И 11 поступают короткие импульсы и проходят на выход элемента И 11, и счетчиком 18 подсчитываются и преобразуются в цифровой код. По сигналу от микропроцессора 16 посредством интерфейса 14, шины 17 данных этот код записывается в регистр 30. В регистре 31 общего назначения микропроцессора 16 записано число,соответствующее исправному диагностируемому двигателю. При наличии неисправностей в диагностируемом двигателе число импульсов, поступающих в регистр 30, меньше числа импульсов, записанных в регистре 31. Диагностирование заключается в вычитании числа импульсов, измеренных и поступивших в виде кода в регистр 30, из числа импульсов, записанных в регистр 31. Результат вычитания в виде кодовой комбинации посредством шины 17 данных, интерфейса 14 и цифро-аналогового преобразователя 19 подается на регистратор 10. При обнаружении неисправности в двигателе эксплуатация машины прекращается, проводятся ремонтные работы на двигателе. После проведения работ проводится повторное диагностирование. Применение предлагаемого устройства обеспечивает получение экономического эффекта за счет улучшения топливной экономичности. Источники информации 1. Патент РБ 2510, МПК 6 В 60 К 41/00. Устройство для диагностирования транспортного средства / В.В. Геращенко, М.Я. Яскевич, Л.В. Свидерская, Н.В. Рубанова. -30.12.1998. 2. Патент РБ 7521, МПК 6 В 60 К 41/00. Устройство бортового диагностирования двигателей внутреннего сгорания транспортно-технологических средств / В.В. Геращенко,К.Д. Миронов, В.Н. Башаримова, А.В. Геращенко. - 30.12.2005. 3. Патент РБ 8465, МПК 6 В 60 К 41/00. Устройство для бортового диагностирования зубчатого колеса трансмиссии транспортно-технологических средств / А.В. Геращенко,В.Н. Башаримова, Е.А. Якимов, А.И. Якимов, В.В. Геращенко. - 30.12.2005. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5