RU2078324C1 - Method and expert system for checking condition of internal combustion engines - Google Patents
Method and expert system for checking condition of internal combustion engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078324C1 RU2078324C1 RU94037900A RU94037900A RU2078324C1 RU 2078324 C1 RU2078324 C1 RU 2078324C1 RU 94037900 A RU94037900 A RU 94037900A RU 94037900 A RU94037900 A RU 94037900A RU 2078324 C1 RU2078324 C1 RU 2078324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- control unit
- unit
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению технического состояния путем измерения давления в цилиндрах поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в эксплуатационных условиях. The invention relates to measuring technique, in particular to determining the technical condition by measuring the pressure in the cylinders of reciprocating internal combustion engines (ICE) in operating conditions.
Известен способ определения технического состояния ДВС путем нахождения зависимости индикаторного давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала [1] по измеренному крутящему моменту, основанный на функциональной зависимости составляющей крутящего момента, которая определяется рабочими процессами в контролируемом цилиндре, с давлением в камере сгорания этого цилиндра. There is a method for determining the technical condition of an internal combustion engine by finding the dependence of the indicator pressure in the cylinder on the angle of rotation of the crankshaft [1] from the measured torque, based on the functional dependence of the component of torque, which is determined by the working processes in the controlled cylinder, with the pressure in the combustion chamber of this cylinder.
Недостатком известного способа является сложность, вызванная необходимостью установки в разрыв силовой цепи измерителей крутящего момента (динамометров). The disadvantage of this method is the complexity caused by the need to install in the gap of the power circuit of torque meters (dynamometers).
Известен также способ определения технического состояния ДВС [2] путем определения индикаторной диаграммы, являющийся прототипом предлагаемого способа и заключающийся в том, что измеряют изменение кинетической энергии коленчатого вала в зависимости от изменения мгновенных значений скорости вращения в течение такта сжатия и сравнивают ее с эталонной зависимостью для исправного нормального двигателя. По известному уравнению связи определяют давление в цилиндре. There is also a method of determining the technical condition of the internal combustion engine [2] by determining the indicator diagram, which is the prototype of the proposed method and consists in measuring the change in the kinetic energy of the crankshaft depending on the change in the instantaneous values of the rotational speed during the compression stroke and compare it with the reference dependence for serviceable normal engine. The well-known equation of coupling determines the pressure in the cylinder.
Недостатком известного способа являются сложность, вызванная необходимостью установки в разрыв силовой цепи измерителей энергии, низкая точность классификации технического состояния ввиду невозможности оперативного использования знаний об изменении измеряемого процесса в зонах нормального, допустимого и предельного состояний двигателя. The disadvantage of this method is the complexity caused by the need to install breakers in the power circuit of energy meters, the low accuracy of the classification of the technical condition due to the impossibility of the rapid use of knowledge about the change in the measured process in the zones of normal, permissible and limit state of the engine.
Известна система для регистрации и обработки индикаторных диаграмм [3] содержащая датчики давления в цилиндрах с усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, датчик угловых меток с отметчиком оборота, блок управления, пороговый триггер, блок ручного управления, приемник, электронно-вычислительную машину, цифровой индикатор и блок вывода, причем выходы датчика угловых меток подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, третий вход которого соединен через пороговый триггер с выходом одного из усилителей, четвертый вход блока управления соединен с блоком ручного управления, пятый вход подключен через приемник к ЭВМ, первый вход блока управления подключен к первому входу цифрового индикатора и первому входу блока вывода, выход которого связан с ЭВМ, а второй выход блока управления соединен с управляющими входами аналого-цифровых преобразователей. A known system for recording and processing indicator charts [3] containing pressure sensors in the cylinders with amplifiers and analog-to-digital converters, an angle mark sensor with a turn indicator, a control unit, a threshold trigger, a manual control unit, a receiver, an electronic computer, a digital indicator and an output unit, the outputs of the angle mark sensor being connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the third input of which is connected through a threshold trigger to the output of one of the amplifiers, h the fourth input of the control unit is connected to the manual control unit, the fifth input is connected via a receiver to the computer, the first input of the control unit is connected to the first input of the digital indicator and the first input of the output unit, the output of which is connected to the computer, and the second output of the control unit is connected to the control inputs of the analog -digital converters.
Недостатком данной системы является невозможность предварительной регистрации больших массивов последовательных индикаторных диаграмм при испытаниях двигателя в реальном масштабе времени на нестационарных режимах. The disadvantage of this system is the inability to pre-register large arrays of sequential indicator charts when testing the engine in real time on non-stationary modes.
Известна также системе для регистрации и обработки индикаторных диаграмм [4] содержащая датчики давления в цилиндрах с усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, датчик угловых меток с отметчиком оборота, блок управления, пороговый триггер, блок ручного управления, генератор тактовых импульсов, распределитель тактов, задатчик алгоритмов обработки, формирователь команд обработки, коммутатор, вычислительный блок, схему формирования импульсов коррекции, приемник, электронно-вычислительную машину, цифровой индикатор и блок вывода, причем выходы датчика угловых меток подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, третий вход которого соединен через пороговый триггер с выходом одного из усилителей, четвертый вход блока управления соединен с блоком ручного управления, пятый вход подключен через приемник к электронно-вычислительной машине, первый выход блока управления подключен к первому входу цифрового индикатора и первому входу блока вывода, выход которого связан с электронно-вычислительной машиной, а второй выход блока управления соединен с управляющими входами аналого-цифровых преобразователей, третий выход блока управления соединен с первым входом вычислительного блока, четвертый выход подключен к корректирующим входам усилителей через схему формирования импульсов коррекции и к первому входу формирователя команд обработки, второй вход которого соединен через задатчик алгоритмов обработки с выходом приемника, а третий вход с первым выходом вычислительного блока, второй выход блока управления соединен с первым входом распределителя тактов, второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход распределителя тактов соединен с четвертым входом формирователя команд обработки и управляющим входом коммутатора, остальные входы которого подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей, выход коммутатора соединен с вторыми входами блока вывода и вычислительного блока, третий вход которого подключен к выходу формирователя команд обработки, в четвертый вход к первому выходу блока управления, второй выход вычислительного блока соединен с вторым входом цифрового индикатора и третьим входом блока вывода; блок управления выполнен в виде формирователей сигналов угловых меток, оборота и начала цикла, формирователя команд управления, счетчика текущего угла, избирательного блока, делителя периода и элемента И, причем первый вход блока управления является входом формирователя сигналов угловых меток, выход которого соединен с входом делителя периода, а второй вход блока управления является входом формирователя сигналов оборота, вход которого соединен с первым выходом формирователя сигналов начала циклов, второй вход которого является третьим входом блока управления, а выход формирователя сигналов начала цикла подключен через счетчик текущего угла к выходу избирательного блока и первому входу формирователя команд управления, выход счетчика текущего угла является третьим выходом блока управления, выход делителя периода соединен с третьим входом формирователя сигналов начала цикла, вторым входом счетчика текущего угла, вторым входом формирователя команд управления, третий и четвертый входы которого являются соответственно четвертым и пятым входами блока управления, а первый выход формирователя команд управления подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу делителя периода, выход элемента И является вторым выходом блока управления, первым и четвертым выходами которого являются соответственно второй выход формирователя команд управления и выход избирательного блока; вычислительный блок выполнен в виде схемы выбора экстремума, измерителя периода, цифрового дифференциатора, блока вычисления среднего индикаторного давления и блока регистра параметров, причем третий вход вычислительного блока является первым управляющим входом регистров и первым входом схемы выбора экстремума, цифрового дифференциатора, измерителя периода и блока вычисления среднего индикаторного давления, выходы которых, а также первый и второй входы вычислительного блока подсоединены к информационным входам блока регистров, второй вход вычислительного блока является вторым входом схемы выбора экстремума, цифрового дифференциатора и блока вычисления среднего индикаторного давления, третьим входом которого является выход блока регистров, четвертый вход блока вычисления среднего индикаторного давления является первым входом вычислительного блока, а выход цифрового дифференциатора соединен с четвертым входом схемы выбора экстремума, второй выход которой является первым выходом вычислительного блока, второй выход и четвертый вход которого являются соответственно выходом и вторым управляющим входом блока регистров. Also known is a system for recording and processing indicator charts [4] comprising pressure sensors in cylinders with amplifiers and analog-to-digital converters, an angle mark sensor with a turn indicator, a control unit, a threshold trigger, a manual control unit, a clock generator, a clock distributor, a clock processing algorithms, processing command generator, switch, computing unit, correction pulse generation circuit, receiver, electronic computer, digital indicator and output unit moreover, the outputs of the angle mark sensor are connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the third input of which is connected via a threshold trigger to the output of one of the amplifiers, the fourth input of the control unit is connected to the manual control unit, the fifth input is connected through the receiver to an electronic computer, the first output of the control unit is connected to the first input of the digital indicator and the first input of the output unit, the output of which is connected to the electronic computer, and the second output of the control unit is connected inen with control inputs of analog-to-digital converters, the third output of the control unit is connected to the first input of the computing unit, the fourth output is connected to the correction inputs of the amplifiers through the correction pulse generation circuit and to the first input of the processing instruction generator, the second input of which is connected to the output of the processing algorithms output the receiver, and the third input with the first output of the computing unit, the second output of the control unit is connected to the first input of the clock distributor, the second input of which connected to the clock generator, and the output of the clock distributor is connected to the fourth input of the processing instruction generator and the control input of the switch, the remaining inputs of which are connected to the outputs of the analog-to-digital converters, the output of the switch is connected to the second inputs of the output unit and the computing unit, the third input of which is connected to the output of the processing command generator, into the fourth input to the first output of the control unit, the second output of the computing unit is connected to the second input of the digital indicator and the third input of the output block; the control unit is made in the form of signal generators of angle marks, turnover and the beginning of the cycle, driver of control commands, counter of the current angle, election block, period divider and element And, the first input of the control unit is the input of the signal generator of corner marks, the output of which is connected to the input of the divider period, and the second input of the control unit is the input of the shaper of turn signals, the input of which is connected to the first output of the shaper of the beginning of cycles, the second input of which is the third m is the input of the control unit, and the output of the signal generator of the beginning of the cycle is connected through the counter of the current angle to the output of the election block and the first input of the driver of control commands, the output of the counter of the current angle is the third output of the control unit, the output of the period divider is connected to the third input of the signal generator of the beginning of the cycle, the second the counter input of the current angle, the second input of the control command generator, the third and fourth inputs of which are the fourth and fifth inputs of the control unit, respectively, and the output of the control command generator is connected to the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the period divider, the output of the And element is the second output of the control unit, the first and fourth outputs of which are the second output of the control command generator and the output of the election block, respectively; the computing unit is made in the form of an extremum selection circuit, a period meter, a digital differentiator, an average indicator pressure calculation unit and a parameter register unit, the third input of the computing unit being the first control input of the registers and the first input of an extremum selection circuit, a digital differentiator, a period meter and a calculation unit average indicator pressure, the outputs of which, as well as the first and second inputs of the computing unit are connected to the information inputs of the register unit, The second input of the computing unit is the second input of the extremum selection circuit, the digital differentiator and the average indicator pressure calculation unit, the third input of which is the output of the register unit, the fourth input of the average indicator pressure computing unit is the first input of the computing unit, and the output of the digital differentiator is connected to the fourth input of the circuit selecting an extremum whose second output is the first output of the computing unit, the second output and the fourth input of which are respectively venno output and a second control input of the register block.
Недостатком указанной системы является сложностью ее применения в условиях эксплуатации, обусловленная необходимостью применения датчиков давления в цилиндрах двигателя. Это возможно осуществить только установкой взамен штатной специальной головки блока цилиндров с клапанами для установки датчиков давления. Кроме того, для известной системы характерна низкая точность и высокая трудоемкость при идентификации измеренных данных и отнесении двигателя к определенному классу состояний, так как эти операции осуществляются вручную. The disadvantage of this system is the difficulty of its application in operating conditions, due to the need to use pressure sensors in the engine cylinders. This can be done only by installing instead of the standard special cylinder head with valves for installing pressure sensors. In addition, the known system is characterized by low accuracy and high complexity in identifying the measured data and assigning the engine to a certain class of conditions, since these operations are carried out manually.
Задача заявляемого технического решения упрощение, снижение трудоемкости и повышение точности классификации при определении технического состояния двигателей внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях. The objective of the proposed technical solution is to simplify, reduce the complexity and improve the accuracy of classification when determining the technical condition of internal combustion engines in operating conditions.
Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволяет в эксплуатационных условиях упростить и значительно снизить трудоемкость экспертизы технического состояния двигателя путем косвенного определения индикаторных диаграмм цилиндров за счет исключения необходимости установки специальных датчиков давлений, работающих при высокой температуре, и специальной головки блока цилиндров. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет повысить достоверность определения технического состояния ДВС за счет более точной идентификации данных и классификации состояний. По сравнению с базовым объектом индицированием цилиндров с помощью датчиков давления трудоемкость определения технического состояния двигателя снижается в 8 10 раз. The proposed technical solution in comparison with the prototype allows to simplify and significantly reduce the complexity of the examination of the technical condition of the engine by indirectly determining the indicator diagrams of the cylinders by eliminating the need to install special pressure sensors operating at high temperature and a special cylinder head. In addition, the proposed technical solution allows to increase the reliability of determining the technical state of the internal combustion engine due to a more accurate identification of data and classification of states. Compared to the basic object, cylinder indexing using pressure sensors, the complexity of determining the technical condition of the engine is reduced by 8 10 times.
Поставленная задача в способе решается путем того, что прокручивают двигатель на частоте вращения ниже минимальной холостого хода, непрерывно измеряют угловое ускорение коленчатого вала, определяют моменты перехода этого ускорения через ноль с минуса на плюс, находят угловые метки, ближайшие к указанным моментам перехода, которые принимают за условные верхние мертвые точки цилиндров, затем на частоте вращения, при которой предполагается определение индикаторных диаграмм цилиндров, прокручивают двигатель и измеряют амплитуду неуравновешенной инерционной составляющей углового ускорения коленчатого валаполностью нагружают двигатель на этой частоте и непрерывно измеряют угловое ускорение коленчатого вала, идентифицирует один из цилиндров по моменту впрыскивания топлива, генерируют с привязкой по углу поворота коленчатого вала первую функцию неуравновешенной инерционной составляющей углового ускорения с амплитудой, равной измеренной, а также вторую функцию, связывающую силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, с крутящим моментом двигателя и в угловом интервале, равном или меньшем такту двигателя до и после условной верхней мертвой точки контролируемого цилиндра, непрерывно в фазе вычитают из измеренного ускорения его значения в условной мертвой точке, аналогично вычитают первую функцию, находят отношение полученной разности и второй функции, полученную зависимость от угла поворота или от времени принимают за косвенную индикаторную диаграмму цилиндра двигателя, сравнивает эту диаграмму и ее числовые показатели с эталонными, измеренными предварительно и соотнесенными с аналогичными величинами для давлений в цилиндре исправного нормального двигателя, а также с предварительно полученными зависимостями изменения этих величин при изменении состояния двигателя от нормального до допустимого и предельного и по степени их близости классифицируют состояние двигателя. The problem in the method is solved by rolling the engine at a speed below the minimum idle speed, continuously measuring the angular acceleration of the crankshaft, determining the moments when this acceleration passes through zero from minus plus, and finding angle marks closest to the specified transition moments that take for the conditional top dead center points of the cylinders, then at the rotational speed at which the indicator diagrams of the cylinders are supposed to be determined, the engine is scrolled and the amplitude of the unequal is measured the suspended inertial component of the angular acceleration of the crankshaft fully load the engine at this frequency and continuously measure the angular acceleration of the crankshaft, identify one of the cylinders by the moment of fuel injection, generate the first function of the unbalanced inertial component of the angular acceleration with an amplitude equal to the measured as well as a second function linking the forces acting in the crank mechanism, with the engine torque and in the angular In an interval equal to or less than the engine cycle before and after the conditional top dead center of the cylinder being monitored, it is continuously subtracted in the phase from the measured acceleration of its value at the conditional dead point, the first function is subtracted in the same way, the ratio of the obtained difference and the second function, the obtained dependence on the rotation angle, are found from time to time, they are taken as an indirect indicator diagram of the engine cylinder, compares this diagram and its numerical indicators with standard ones, previously measured and correlated with the same values for the pressure in the cylinder normal serviceable engine, as well as preformed dependency of these quantities changes when changing from the normal state of the engine and to an acceptable limit and the degree of their proximity classified condition of the engine.
Поставленная цель в экспертной системе достигается тем, что в известную систему дополнительно введены датчик угловых меток-зубьев, формирователь импульсов зубьев, элемент ИЛИ цикла, датчик впрыска топлива, усилитель впрыска, второй пороговый триггер, двойной цифровой дифференциатор, цифровой дискриминатор знака, измеритель экстремума ускорений, запоминающее устройство ускорений, арифметическое устройство, генератор функций, блок идентификации, задатчик моделей процессов, блок классификации состояний, задатчик функций изменения параметров, причем выходы датчика угловых меток с отметчиком оборота подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, четвертый вход которого соединен с блоком ручного управления, пятый вход подключен через приемник к электронно-вычислительной машине, первый выход блока управления подключен к первому входу цифрового индикатора и первому входу блока вывода, выход которого связан с электронно-вычислительной машиной. Второй выход блока управления соединен с управляющими входами аналого-цифровых преобразователей, причем выходы датчиков давлений в цилиндрах через усилители связаны с соответствующими информационными входами аналого-цифровых преобразователей, третий выход блока управления соединен с первым входом вычислительного блока, четвертый выход подключен к корректирующим входам усилителей через схему формирования импульсов коррекции и к первому входу формирователя команд обработки, второй вход которого соединен через задатчик алгоритмов обработки с выходом приемника, а третий вход с первым выходом вычислительного блока, при этом второй выход блока управления соединен с первым входом распределителя тактов, второй вход которого подсоединен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход распределителя тактов соединен с четвертым входом формирователя команд обработки и управляющим входом коммутатора, остальные входы которого подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей, причем выход коммутатора соединен с вторыми входами блока вывода и вычислительного блока, третий вход которого подключен к выходу формирователя команд обработки, а четвертый вход к первому выходу блока управления. При этом второй выход вычислительного блока соединен с вторым входом блока цифрового индикатора и третьим входом блока вывода. Вход первого порогового триггера соединен с выходом одного из усилителей, а выход с первым входом элемента ИЛИ цикла, выход которого соединен с третьим входом блока управления. Датчик впрыска через последовательно соединенные усилитель впрыска и второй пороговый триггер подключен к второму входу элемента ИЛИ цикла, а датчик угловых меток-зубьев через формирователь импульсов зубьев соединен с шестым входом блока управления, пятый выход которого соединен с входом двойного цифрового дифференциатора, выход которого связан с первыми входами цифрового дискриминатора знака, измерителя экстремума ускорений и запоминающего устройства ускорений, выход цифрового дискриминатора знака подключен к седьмому входу блока управления, а выходы измерителя экстремума ускорений и запоминающего устройства ускорений соединены соответственно с первым и вторым входами арифметического устройства, вторые входы цифрового дискриминатора знака, измерителя экстремума ускорений, запоминающего устройства ускорений, третий вход арифметического устройства, первые входы блоков идентификации и классификации состояний соединены с первым выходом блока управления, а третьи входы измерителя экстремумов ускорений, запоминающего устройства ускорений, четвертый вход арифметического устройства, вход генератора функций, вторые входы блоков идентификации и классификации состояний, а также первые входы задатчика моделей процессов и задатчика функций изменения параметров соединены с выходом формирователя команд обработки, причем пятый вход арифметического устройства соединен с выходом генератора функций, а выход с вторыми входами вычислительного блока и блока вывода. Третий вход блока идентификации, а также вторые входы задатчика моделей процессов и задатчика функций изменения параметров соединены с выходом вычислительного блока, четвертый вход с выходом задатчика моделей процессов, а выход с третьим входом блока классификации состояний, четвертый вход которого соединен с выходом задатчика функций изменения параметров, а выход - с четвертым входом блока вывода, причем шестой выход блока управления соединен с вторым управляющим входом коммутатора. The goal in the expert system is achieved by the fact that an angle tooth sensor, a tooth pulse shaper, an OR cycle element, a fuel injection sensor, an injection amplifier, a second threshold trigger, a double digital differentiator, a digital sign discriminator, an acceleration extremum meter are additionally introduced into the known system , acceleration memory, arithmetic device, function generator, identification unit, process model master, state classification unit, steam change function master meters, and the outputs of the angle mark sensor with a turn indicator are connected respectively to the first and second inputs of the control unit, the fourth input of which is connected to the manual control unit, the fifth input is connected through a receiver to an electronic computer, the first output of the control unit is connected to the first input of a digital indicator and the first input of the output unit, the output of which is connected to an electronic computer. The second output of the control unit is connected to the control inputs of the analog-to-digital converters, and the outputs of the pressure sensors in the cylinders through the amplifiers are connected to the corresponding information inputs of the analog-to-digital converters, the third output of the control unit is connected to the first input of the computing unit, the fourth output is connected to the correction inputs of the amplifiers through a circuit for generating correction pulses and to the first input of the processing instruction shaper, the second input of which is connected through the algorithm setter processing with the receiver output, and the third input with the first output of the computing unit, while the second output of the control unit is connected to the first input of the clock distributor, the second input of which is connected to the output of the clock generator, and the output of the clock distributor is connected to the fourth input of the processing instruction generator and the control the input of the switch, the remaining inputs of which are connected to the outputs of the analog-to-digital converters, the output of the switch being connected to the second inputs of the output unit and the computing unit, the third input of which is connected to the output of the processing command generator, and the fourth input to the first output of the control unit. In this case, the second output of the computing unit is connected to the second input of the digital indicator unit and the third input of the output unit. The input of the first threshold trigger is connected to the output of one of the amplifiers, and the output is from the first input of the OR element of the cycle, the output of which is connected to the third input of the control unit. The injection sensor through a series-connected injection amplifier and a second threshold trigger is connected to the second input of the OR element of the cycle, and the sensor of the angle marks of the teeth through the tooth pulse shaper is connected to the sixth input of the control unit, the fifth output of which is connected to the input of the double digital differentiator, the output of which is connected to the first inputs of the digital sign discriminator, the acceleration extremum meter and the acceleration memory, the output of the digital sign discriminator is connected to the seventh input of the block control, and the outputs of the acceleration extremum meter and the acceleration memory are connected respectively to the first and second inputs of the arithmetic device, the second inputs of the digital sign discriminator, the acceleration extremum meter, the acceleration memory, the third input of the arithmetic device, the first inputs of the state identification and classification blocks are connected to the first the output of the control unit, and the third inputs of the acceleration extremum meter, acceleration memory, the fourth input is arif the device, the input of the function generator, the second inputs of the state identification and classification blocks, as well as the first inputs of the process model setter and the parameter change function setter, are connected to the output of the processing instruction generator, the fifth input of the arithmetic device being connected to the output of the function generator, and the output with second inputs computing unit and output unit. The third input of the identification unit, as well as the second inputs of the process model setter and the parameter change function setter, are connected to the output of the computing unit, the fourth input is the output of the process model setter, and the output is the third input of the state classification unit, the fourth input of which is connected to the output of the parameter change function setter and the output is with the fourth input of the output unit, and the sixth output of the control unit is connected to the second control input of the switch.
В экспертной системе в блок управления дополнительно введены первый и второй элементы ИЛИ и второй элемент И, причем первый вход блока управления является входом формирователя сигналов угловых меток, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого является шестым входом блока управления, а выход соединен с входом делителя периода, второй вход блока управления является входом формирователя сигналов оборота, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является седьмым входом блока управления, а выход соединен с первым входом формирователя сигналов начала цикла, второй вход которого является третьим входом блока управления, а выход формирователя сигналов начала цикла подключен через счетчик текущего угла к входу избирательного блока и первому входу формирователя команд управления, причем выход счетчика текущего угла является третьим выходом блока управления. Выход делителя периода соединен с третьим входом формирователя сигналов начала цикла, вторым входом счетчика текущего угла и вторым входом формирователя команд управления, третий и четвертый входы которого являются соответственно четвертым и пятым входами блока управления, а первый выход формирователя команд управления подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу делителя периода. Выход первого элемента И является вторым выходом блока управления, первым и четвертым выходами которого являются соответственно второй выход формирователя команд управления и выход избирательного блока. Первый вход второго элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И является пятым выходом блока управления, второй вход соединен с третьим выходом формирователя команд управления и одновременно является шестым выходом блока управления. In the expert system, the first and second OR elements and the second AND element are additionally introduced into the control unit, the first input of the control unit being the input of the angle mark signal generator, the output of which is connected to the first input of the first OR element, the second input of which is the sixth input of the control unit, and the output is connected to the input of the period divider, the second input of the control unit is the input of the turn signal shaper, the output of which is connected to the first input of the second OR element, the second input of which is gray the input of the control unit, and the output is connected to the first input of the signal generator of the beginning of the cycle, the second input of which is the third input of the control unit, and the output of the signal generator of the beginning of the cycle is connected through the counter of the current angle to the input of the election block and the first input of the driver of control commands, and the output of the counter the current angle is the third output of the control unit. The output of the period divider is connected to the third input of the signal generator of the start of the cycle, the second input of the current angle counter and the second input of the control command generator, the third and fourth inputs of which are the fourth and fifth inputs of the control unit, and the first output of the control command generator is connected to the first input of the first element And, the second input of which is connected to the output of the period divider. The output of the first element And is the second output of the control unit, the first and fourth outputs of which are the second output of the control command generator and the output of the election unit, respectively. The first input of the second AND element is connected to the output of the first OR element, the output of the second AND element is the fifth output of the control unit, the second input is connected to the third output of the control command generator and at the same time is the sixth output of the control unit.
Вычислительный блок может содержать схему выбора экстремума, измеритель периода, цифровой дифференциатор, блок вычисления среднего индикаторного давления и блок регистров параметров, при этом третий вход вычислительного блока является первым управляющим входом блока регистров и первым входом схемы выбора экстремума, цифрового дифференциатора, измерителя периода и блока вычисления среднего индикаторного давления, выходы которых, а также первый и второй входы вычислительного блока подсоединены к информационным входам блока регистров, при этом второй вход вычислительного блока является вторым входом схемы выбора экстремума, цифрового дифференциатора и блока вычисления среднего индикаторного давления, третьим входом которых является выход блока регистров, причем четвертый вход блока вычисления среднего индикаторного давления является первым входом вычислительного блока, а выход цифрового дифференциатора соединен с четвертым входом схемы выбора экстремума, второй выход которой является первым выходом вычислительного блока, второй выход и четвертый вход которого являются соответственно выходом и вторым управляющим входом блока регистров. The computing unit may comprise an extremum selection circuit, a period meter, a digital differentiator, an average indicator pressure calculating unit, and a parameter register block, the third input of the computing unit being the first control input of the register block and the first input of an extremum selection circuit, a digital differentiator, a period meter, and a block computing the average indicator pressure, the outputs of which, as well as the first and second inputs of the computing unit are connected to the information inputs of the register block wherein the second input of the computing unit is the second input of the extremum selection circuit, the digital differentiator and the average indicator pressure calculation unit, the third input of which is the output of the register unit, the fourth input of the average indicator pressure computing unit is the first input of the computing unit, and the output of the digital differentiator is connected with the fourth input of the extremum selection circuit, the second output of which is the first output of the computing unit, the second output and the fourth input of which They are respectively output and a second control input of the register block.
На фиг. 1 приведены диаграммы рабочих процессов четырехкратного рядного четырехцилиндрового ДВС εк, εин, εΣ, εтд составляющие углового ускорения коленчатого вала: компрессионная, инерционная, результирующая и термодинамическая соответственно; ИВ-импульсы впрыска топлива; ИЗ- импульсы зубьев; ВМТ
импульс ВМТ, Г2(Φ)- генерируемая функция, определяемая конструктивными особенностями двигателя; pк(Φ) косвенная индикаторная диаграмма цилиндра двигателя; кривыми 1, 2, 3 обозначены диаграммы: нормальная, с предельным ранним и с предельным поздним значениями угла опережения подачи топлива соответственно.In FIG. 1 shows the diagrams of the working processes of a four-time in-line four-cylinder internal combustion engine ε к , ε in , ε Σ , ε etc. components of the angular acceleration of the crankshaft: compression, inertia, resultant and thermodynamic, respectively; IV impulses of fuel injection; IZ - pulses of teeth; TDC
impulse TDC, G 2 (Φ) - the generated function, determined by the design features of the engine; p to (Φ) indirect indicator diagram of the engine cylinder;
На фиг. 2, 3, 4 изображены функциональные схемы экспертной системы для осуществления способа и ее блок управления и вычислительный блок соответственно. In FIG. 2, 3, 4 are functional diagrams of an expert system for implementing the method and its control unit and computing unit, respectively.
Заявляемый способ осуществляют в следующей последовательности. Прокручивают двигатель на частоте вращения ниже минимальной холостого хода. На этой частоте практически отсутствуют неуравновешенные инерционные силы и хорошо проявляются компрессионные силы сжатия и расширения. Непрерывно измеряют угловое ускорение коленчатого вала, определяют моменты перехода этого ускорения через ноль с минимума на плюс (фиг.1, а), находят угловые метки, ближайшие к указанным моментам перехода (на фиг. 1,б они обозначены жирно), которые принимают за условные ВМТ. Эти угловые метки могут быть получены от датчика зубьев маховика или от любого другого датчика угловых меток с достаточной разрешающей способностью по углу поворота. Затем на частоте вращения, при которой предполагается определение индикаторной диаграммы, прокручивают двигатель и измеряют амплитуду неуравновешенной инерционной составляющей углового ускорения коленчатого вала (фиг. 1, д). The inventive method is carried out in the following sequence. Scroll the engine at a speed below the minimum idle speed. At this frequency, there are practically no unbalanced inertial forces and the compression forces of compression and expansion are well manifested. The angular acceleration of the crankshaft is continuously measured, the moments of the transition of this acceleration through zero from minimum to plus are determined (Fig. 1, a), angular marks are found that are closest to the indicated transition moments (in Fig. 1, b they are marked in bold), which are taken as conditional TDC. These angle marks can be obtained from the flywheel tooth sensor or from any other angle mark sensor with sufficient resolution for the angle of rotation. Then, at the speed of rotation at which the indicator diagram is supposed to be determined, the engine is scrolled and the amplitude of the unbalanced inertial component of the angular acceleration of the crankshaft is measured (Fig. 1, e).
Неуравновешенная инерционная составляющая углового ускорения является детерминированной и полностью зависит от компоновки и инерционных свойств двигателя. Например, для четырехтактного рядного четырехцилиндрового двигателя неуравновешенной является вторая гармоника частоты вращения (фиг. 1, д);
где Jд приведенный момент инерции двигателя (среднее значение);
Мин инерционная составляющая крутящего момента;
ω угловая скорость;
v угол поворота коленчатого вала (ПКВ);
m приведенная неуравновешенная масса (поршня и части шатуна);
r радиус кривошипа;
iц число цилиндров;
L длина шатуна.The unbalanced inertial component of angular acceleration is deterministic and completely depends on the layout and inertial properties of the engine. For example, for a four-stroke in-line four-cylinder engine, the second harmonic of the rotational speed is unbalanced (Fig. 1, d);
where J d the reduced moment of inertia of the engine (average value);
M Institute inertial torque component;
ω angular velocity;
v angle of rotation of the crankshaft (PCV);
m reduced unbalanced mass (piston and connecting rod parts);
r crank radius;
i c the number of cylinders;
L connecting rod length.
Амплитуда этой инерционной составляющей зависит от ряда факторов случайного характера (разброса масс маховика, поршней, шатуна, уравновешивающего механизма, длины шатуна и др.). Однако для конкретного двигателя при данном состоянии ее значение постоянно. The amplitude of this inertial component depends on a number of factors of a random nature (the mass spread of the flywheel, pistons, connecting rod, balancing mechanism, length of the connecting rod, etc.). However, for a particular engine in this state, its value is constant.
Затем нагружают двигатель и непрерывно измеряют угловое ускорение коленчатого вала (фиг. 1,е). Идентифицируют контролируемый цилиндр по моменту впрыскивания топлива форсункой. Импульс впрыска может быть получен от накладочного датчика, устанавливаемого на топливопроводе высокого давления контролируемого цилиндра, или встраиваемого в разрыв топливопровода (например от тензо-, пьезо-, термо- или вибропреобразователя). Then the engine is loaded and the angular acceleration of the crankshaft is continuously measured (Fig. 1, e). Identify the controlled cylinder at the time of fuel injection nozzle. The injection pulse can be obtained from an overhead sensor mounted on a high pressure fuel line of a controlled cylinder, or built into the gap of a fuel line (for example, from a strain gauge, piezo, thermo, or vibration transducer).
После этого генерируют с привязкой по углу ПКВ (например к ВМТ первого цилиндра) первую функцию τ1(Φ) неуравновешенной инерционной составляющей углового ускорения (1) с амплитудой An, равной измеренной, а также вторую функцию углового ускорения, которая определяется конструктивными кинематическими особенностями контролируемого двигателя. Неуравновешенная инерционная составляющая является, как правило, определенной гармоникой частоты вращения (например для четырехцилиндрового четырехтактного рядного двигателя это вторая гармоника частоты вращения). Вторая функция Г2(Φ) связывает силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме с крутящим моментом двигателя Mi1, Создаваемым работой одного цилиндра:
где β = arcsin (λsinΦ);
T
D диаметр поршня;
P
where β = arcsin (λsinΦ);
T
D piston diameter;
P
С другой стороны в соответствии с уравнением динамики двигателя при неравномерном вращении под нагрузкой результирующее ускорение равно:
где M
ξ1m фазовое положение цилиндра в соответствии с диаграммой чередования вспышек (например для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя) ξ11=0;ξ12=π;ξ13=3π; ξ14=2π; εк, εг, εин, εп, εнг соответственно составляющие углового ускорения: компрессионная, газовая, инерционная, потерь, нагрузки. При этом среднее значение ускорения εΣ за цикл работы двигателя равно нулю. С учетом (3)-(6) компрессионная, газовая и термодинамическая (равная их сумме) составляющие давления в контролируемом цилиндре могут быть получены выделением из суммарного ускорения (6) соответствующих составляющих:
Для выделения ускорений εк, εг и εтд необходимо прежде всего из суммарного ускорения εΣ (фиг. 1, е) вычесть в фазе инерционную составляющую eин= AnГ1(Φ) (например для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя Г1(Φ)=sin2Φ), а также εп и εнг. При данной частоте вращения значение εп практически не зависит от угла ПКВ, ускорение εнг за время измерений остается постоянным. С учетом того, что в ВМТ ускорение εк, εг и εин равны нулю, то уровень εп+ εнг можно определить, измерив ускорение εΣ в условной ВМТ v= Φвмт, затем вычесть его из каждого текущего значения ускорения εΣ (фиг. 1, е). Результирующее ускорение eтд после вычитания имеет вид (фиг. 1,ж), разделив каждое текущее значение этого ускорения на текущее значение второй функции Г2(Φ) (фиг. 1,з), получим зависимость Pк(Φ) или от времени (фиг. 1, и), которую принимаем за косвенную индикаторную диаграмму цилиндра двигателя.On the other hand, in accordance with the equation of engine dynamics with uneven rotation under load, the resulting acceleration is:
where M
ξ 1m the phase position of the cylinder in accordance with the flash sequence diagram (for example, for a four-stroke four-cylinder engine) ξ 11 = 0; ξ 12 = π; ξ 13 = 3π; ξ 14 = 2π; ε to , ε g , ε in , ε p , ε ng respectively the components of angular acceleration: compression, gas, inertial, loss, load. In this case, the average acceleration ε Σ per engine cycle is zero. Taking into account (3) - (6), the compression, gas, and thermodynamic (equal to their total) pressure components in the controlled cylinder can be obtained by isolating the corresponding components from the total acceleration (6):
To distinguish the accelerations ε k , ε g and ε td, it is necessary, first of all, from the total acceleration ε Σ (Fig. 1, f) to subtract the inertial component e in = A n G 1 (Φ) in phase (for example, for a four-stroke four-cylinder engine G 1 ( Φ) = sin2Φ), as well as ε n and ε ng . At a given speed, the value of ε p is practically independent of the PCV angle; the acceleration ε ng remains constant during the measurement. Given that the TDC acceleration ε k , ε g and ε in are equal to zero, the level ε p + ε ng can be determined by measuring the acceleration ε Σ in the conventional TDC v = Φ bm , then subtract it from each current value of the acceleration ε Σ (Fig. 1, e). The resulting acceleration e td after subtraction has the form (Fig. 1, g), dividing each current value of this acceleration by the current value of the second function Г 2 (Φ) (Fig. 1, h), we obtain the dependence of P to (Φ) or time (Fig. 1, and), which is taken as an indirect indicator diagram of the engine cylinder.
Предварительно для нормального исправного двигателя определяют с помощью датчика, установленного в камере сгорания, индикаторную диаграмму давлений цилиндра, а также числовые показатели этой диаграммы (максимальное давление PZ, давление сжатия Pc, среднее индикаторное давление Pi, максимальную скорость нарастания давления (dPi/dΦ) мах и соответствующие угловые положения этих показателей (Φz, Φc, Φdmax)). Для этого же состояния измеряют косвенную индикаторную диаграмму и полученные аналогично указанные числовые показатели, которые принимают за эталонные. Предварительно также определяют зависимость изменения индикаторной диаграммы давлений и косвенной индикаторной диаграммы и их указанных числовых показателей при изменении состояния двигателя от нормального до допустимого и предельного. Эти зависимости можно получить, например, проводя ускоренные износные испытания или многофакторный активный эксперимент, учитывающий изменение наиболее значимых факторов. В последнем случае эти зависимости можно описать квадратичным полиномом. На фиг. 1 и показано изменение косвенной индикаторной диаграммы при разрегулировке топливной системы (кривая 1 нормальное состояние, кривая 2 предельное значение позднего, а кривая 3 предельное значение раннего угла опережения подачи топлива).Previously, for a normal serviceable engine, an indicator diagram of cylinder pressures and also numerical indicators of this diagram (maximum pressure PZ, compression pressure P c , average indicator pressure Pi, maximum pressure rise rate (dP i / dΦ) are determined using a sensor installed in the combustion chamber ) max and the corresponding angular positions of these indicators (Φ z , Φ c , Φ dmax )). For the same state, an indirect indicator chart is measured and the indicated numerical indicators obtained in the same way, which are taken as the reference ones, are measured. Preliminarily, the dependence of the change in the pressure indicator diagram and the indirect indicator diagram and their indicated numerical indicators is determined when the state of the engine changes from normal to permissible and limit. These dependencies can be obtained, for example, by conducting accelerated wear tests or a multivariate active experiment, taking into account the change in the most significant factors. In the latter case, these dependences can be described by a quadratic polynomial. In FIG. 1 and shows the change in the indirect indicator diagram when the fuel system is misaligned (
Затем сравнивают измеренную косвенную индикаторную диаграмму и ее числовые показатели с эталонными, а также с зависимостью, описывающей изменение этих величин при изменении состояния двигателя от нормального до допустимого и предельного, и по степени их близости классифицируют состояние двигателя. В качестве меры близости может быть, например, принято обычное евклидово расстояние:
где вектор i-го измерения испытуемого двигателя;
вектор средних значений признаков модели;
Z число признаков, характеризующих состояний двигателя.Then, the measured indirect indicator diagram and its numerical indicators are compared with the reference ones, as well as with the dependence describing the change in these values when the state of the engine changes from normal to permissible and maximum, and the state of the engine is classified by their proximity. As a measure of proximity, for example, the usual Euclidean distance can be taken:
Where vector of the i-th dimension of the test engine;
vector of average values of model attributes;
Z is the number of signs characterizing the state of the engine.
Расстояние d определяется как для всей косвенной индикаторной диаграммы, так и для ее числовых показателей. В первом случае число r определяется разрешающей способностью и требуемой точностью измерения и равно числу значений (отсчетов) косвенной индикаторной диаграммы, снятой по углу ПКВ с шагом, равным шагу между соседними угловыми метками (зубьями маховика). Расстояние d может быть определено как для каждого числового показателя в отдельности, так и по всем одновременно. В силу разброса рабочих процессов в цилиндре от цикла к циклу необходимо определять среднее значение расстояния (10), полученное по множеству циклов (100-200), или находить расстояние d для усредненных значений Pki.The distance d is determined both for the entire indirect indicator diagram and for its numerical indicators. In the first case, the number r is determined by the resolution and the required measurement accuracy and is equal to the number of values (counts) of the indirect indicator diagram taken along the PCV angle with a step equal to the step between adjacent corner marks (flywheel teeth). The distance d can be defined as for each numerical indicator individually, and for all at the same time. Due to the spread of working processes in the cylinder from cycle to cycle, it is necessary to determine the average value of the distance (10) obtained from the set of cycles (100-200), or to find the distance d for the averaged values of P ki .
Состояние двигателя условно можно разбить на классы: нормальное при отклонении диаграммы давлений числовых показателей примерно на ± 1% от номинальных значений; допустимое при их отклонении в худшую сторону на 1 - 5% предельное -при их отклонении в ту же сторону на 5 15% и предаварийное при их отклонении в ту же сторону более чем на 15% По значению расстояний от измеренной косвенной диаграммы до эталонной модели и до соответствующих указанным классам моделей принимается решение о состоянии двигателя. Например, по минимальному значению указанного среднего расстояния можно судить о принадлежности двигателя к данному классу состояния. The condition of the engine can conditionally be divided into classes: normal with a deviation of the pressure diagram of numerical indicators by approximately ± 1% of the nominal values; the maximum permissible when they deviate by 1–5% for the worse — when they deviate in the same direction by 5–15% and pre-emergency when they deviate in the same direction by more than 15% according to the value of the distances from the measured indirect diagram to the reference model and before the models corresponding to the indicated classes, a decision is made on the state of the engine. For example, by the minimum value of the indicated average distance, one can judge whether the engine belongs to this class of state.
Экспертная система для определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания (фиг. 2) содержит датчик 11 1n давления в цилиндрах, усилители 21 2n с коррекцией нулевой линии, аналого-цифровые преобразователи 31 -3n, датчик 4 угловых меток с отметчиком оборота, блок 5 управления, первый пороговый триггер 6, блок 7 ручного управления, приемник 8, ЭВМ 9, цифровой индикатор 10, блок вывода 11, генератор 12 тактовых импульсов, распределитель 13 тактов, задатчик 14 алгоритмов обработки, формирователь 15 команд обработки, коммутатор 16, вычислительный блок 17, схему 18 формирования импульсов коррекции, элемент ИЛИ цикла 19, датчик 20 впрыска топлива, усилитель 21 впрыска, второй пороговый триггер 22, датчик 23 угловых меток-зубьев, формирователь 24 импульсов зубьев, двойной цифровой дифференциатор 25, цифровой дискриминатор 26 знака, измеритель 27 экстремума ускорений, запоминающее устройство 28 ускорения, арифметическое устройство 29, генератор 30 функций, блок 31 идентификации, блок 32 классификаций состояний, задатчик 33 моделей процесса, задатчик 34 функций изменения параметров.The expert system for determining the technical condition of an internal combustion engine (Fig. 2) contains a
Каждый из датчиков 11 1n давления в цилиндрах через усилители 21 2n с коррекцией нулевой линии подключен к своему аналого-цифровому преобразователю 31 2n, а первый выход датчика 4 угловых меток с отметчиком оборота к второму входу блока 5 управления. Выход одного из усилителей 21 2n соединен с входом первого порогового триггера 6, четвертый вход блока 5 управления соединен с блоком ручного управления 7, а пятый вход подключен через приемник 8 к электронно-вычислительной машине 9. Первый выход блока 5 управления соединен с первыми входами цифрового индикатора 10 и блока 11 вывода, выход которого соединен с ЭВМ 9; второй выход блока 5 управления соединен с управляющими входами АЦП 31 -3n. Генератор 12 тактовых импульсов соединен с вторым входом распределителя 13 тактов, первый вход которого соединен с вторым выходом блока 5 управления. Вход задатчика 14 алгоритмов обработки подключен к выходу приемника 8, а выход к второму входу формирователя 15 команд обработки, первый вход которого соединен с четвертым выходом блока 5 управления, четвертый вход с выходом распределителя 13 тактов и первым управляющим входом коммутатора 16, третий вход с первым выходом вычислительного блока 17, а выход с третьим входом вычислительного блока 17. Вход схемы 18 формирователя импульсов коррекции соединен с четвертым выходом блока 5 управления, а выход с корректирующими входами усилителей 21 - 2n. К третьему входу блока 5 управления подключен выход элемента ИЛИ цикла 19, один из входов которого соединен с выходом первого порогового триггера 6. Датчик 20 впрыска топлива через последовательно соединенные усилитель 21 впрыска и второй пороговый триггер 22 подключен к второму входу элемента ИЛИ цикла 19. Датчик 23 угловых меток-зубьев через формирователь 24 импульсов зубьев подключен к шестому входу блока 5 управления. Пятый выход блока 5 управления через двойной цифровой дифференциатор 25 подключен к первым входам цифрового дискриминатора знака 26, измерителя 27 экстремума ускорений и запоминающего устройства ускорений 28, вторые входы которых соединены с первым выходом блока 5 управления. Выход цифрового дискриминатора 26 знака подключен к седьмому входу блока 5 управления, а выходы измерителя 27 экстремума и запоминающего устройства 28 ускорений соединены соответственно с первым и вторым входами арифметического устройства 29, третий вход которого соединен с первым выходом блока 5 управления, пятый вход с выходом генератора 30 функции, а выход с вторыми входами блока 11 вывода и вычислительного блока 17. Первые входы блоков идентификации 31 и классификации 32 соединены с первым выходом блока 5 управления, вторые входы этих блоков, а также третьи входы измерителя экстремума 27, запоминающего устройства ускорения 28, четвертый вход арифметического устройства 29, вход генератора функции 30, первые входы задатчика моделей процесса 33 и задатчика функции изменения параметров 34 подключены к выходу формирователя 15 команд обработки. Третий вход блока 31 идентификации связи с вторым выходом вычислительного блока 17, четвертый вход с выходом задатчика 33 моделей процесса, в выход с третьим входом блока 32 классификации, четвертый вход которого соединен с выходом задатчика 34 функции изменения параметров, а выход с четвертым входом блока 11 вывода.Each of the
Блок 5 управления (фиг. 3) содержит формирователь 35 сигналов угловых меток, формирователь 36 сигналов оборота, формирователь 37 сигналов начала цикла, формирователь 38 команд управления, счетчик 39 текущего угла, избирательный блок 40, делитель периода 41, первый и второй элементы И 42,43, первый и второй элементы ИЛИ 44 45. Первый вход блока 5 управления является входом формирователя 35 сигналов угловых меток, второй вход блока 5 управления является входом формирователя 36 сигналов оборота, второй вход формирователя 37 сигналов начала цикла является третьим входом блока 5 управления. Выход формирователя 37 сигналов начала цикла подключен через счетчик 39 текущего угла к входу избирательного блока 40 и к первому входу формирователя 38 команд управления, причем выход счетчика 39 текущего угла является третьим выходом блока управления. Выход делителя периода 41 соединен с третьим входом формирователя 37 сигналов начала цикла, вторым входом счетчика 39 текущего угла и вторым входом формирователя 38 команд управления, третий и четвертый входы которого являются соответственно четвертым и пятым входами блока 5 управления. The control unit 5 (Fig. 3) contains a shaper of signals of angle marks, a shaper of 36 signals of revolution, a shaper of 37 signals of the beginning of a cycle, a shaper of 38 control commands, a
Первый выход формирователя 38 команд управления подключен к первому входу первого элемента И 42, второй вход которого подсоединен к выходу делителя периода 41. Выход первого элемента И 42 является вторым выходом блока 5 управления, первым и четвертым выходами которого являются соответственно второй выход формирователя 38 команд управления и выход избирательного блока 40. Второй вход которого элемента И 43 соединен с третьим выходом формирователя 38 команд управления. Выход которого И 43 является пятым выходом, а третий выход формирователя 38 команд управления шестым выходом блока 5 управления. Выход формирователя 35 сигналов угловых меток соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 44, выход которого подключен к входу делителя периода 41 и первому входу второго элемента И 43. Выход формирователя 36 сигналов оборота связан с первым входом второго элемента ИЛИ 45, выход которого подключен к первому входу формирователя 37 сигналов начала цикла. Вторые входы элементов ИЛИ 44,45 являются соответственно шестыми и седьмым входами блока 5 управления. The first output of the control command generator 38 is connected to the first input of the first AND 42 element, the second input of which is connected to the output of the
Вычислительный блок 17 (фиг. 4) содержит схему выбора экстремума 46, измеритель периода 47, цифровой дифференциатор 48, блок вычисления среднего индикаторного давления 49 и блок регистров параметров 50, при этом третий вход вычислительного блока 17 является первым управляющим входом блока регистров 50 и первыми входами схемы выбора экстремума 46, цифрового дифференциатора 48, измерителя периода 47 и блока вычисления среднего индикаторного давления 49, выходы которых, а также первый и второй входы вычислительного блока 17 подсоединены к информационным входам блока регистров 50, при этом второй вход вычислительного блока 17 является вторым входом схемы выбора экстремума 46, цифрового дифференциатора 48 и блока вычисления цифрового индикаторного давления 49, третьим входом которых является выход блока регистров 50, причем четвертый вход блока вычисления среднего индикаторного давления 49 является первым входом вычислительного блока 17, а выход цифрового дифференциатора 48 соединен с четвертым входом схемы 46 выбора экстремума, второй выход которой является первым выходом вычислительного блока 17, второй выход и четвертый вход которого являются соответственно выходом и вторым управляющим входом блока 50 регистров. The computing unit 17 (Fig. 4) contains an
В качестве датчика впрыска топлива 20 может быть применен тензо- или вибропреобразователь, устанавливаемый с помощью клипсы на трубопровод высокого давления (обычно первого цилиндра). As a
Второй пороговый триггер 22 выполнен аналогично первому 6 (по схеме триггера Шмитта). В качестве датчика 23 угловых меток-зубьев может использоваться индукционный датчик, устанавливаемый напротив зубчатого венца маховика двигателя. Двойной цифровой дифференциатор 25 может быть выполнен в виде двух последовательно соединенных цифровых дифференциаторов с усреднением, собранных по типовой схеме. Время скользящего усреднения такого дифференциатора будет определяться желаемым числом используемых угловых меток. The
Цифровой дискриминатор знака 26 может быть выполнен по типовой схеме сравнивающего устройства кодов текущих чисел с нулем, а измеритель экстремума ускорений 27 по цифровой схеме максимального отбора (цифрового пикового детектора). Запоминающее устройство 28 состоит из набора регистров, число которых в каждом наборе должно быть не менее удвоенного числа угловых меток, а разрядность определяется требуемой точностью измерения ускорения. В качестве арифметического устройства 29 может использоваться спецпроцессор с жесткой коммутированной логикой. Генератор функции 30 может состоять из набора регистров, число и разрядность которых определяется необходимой точностью воспроизведения функции Г2(2). Блоки идентификации 31 и классификации 32 также могут быть построены на процессорах с жестко коммутированной логикой. Задатчик 33 моделей процессоров и задатчик 34 функций изменения параметров содержат наборы регистров, в которых хранятся соответствующие числовые значения моделей и функций.A
Экспертная система работает следующим образом. В системе предусмотрены четыре режима работы: измерения и регистрации индикаторной диаграммы давлений в цилиндрах, привязки, обучения, измерения и регистрации косвенной индикаторной диаграммы. При этом последние три режима должны осуществляться последовательно по порядку. The expert system works as follows. The system provides four operating modes: measuring and registering an indicator diagram of pressure in cylinders, binding, training, measuring and registering an indirect indicator diagram. In this case, the last three modes should be carried out sequentially in order.
При работе двигателя в режиме измерения и регистрации индикаторной диаграммы давлений в цилиндрах мгновенные значения давления газов в цилиндрах преобразуются датчиками 11-1n давления в соответствующее электрическое напряжение, усиливаются усилителями 21-2n и поступают на сигнальные входы АЦП 31-3n. Одновременно с датчика 4 угловых меток на первый вход блока управления 5 поступают сигналы угловых меток, соответствующие равным изменениям угла ПКВ в определенном количестве за оборот, в сигнал оборота с датчика 4 поступает на второй вход блока управления 5. Кроме того, на третий вход блока управления 5 через схему ИЛИ цикла 19 поступает сигнал разделения тактов работы цилиндров, идентифицирующий номер цилиндра. Этот сигнал формируется из сигнала давления, поступившего с выхода выбранного усилителя 2 на пороговый триггер 6, порог срабатывания которого устанавливается таким образом, чтобы исключить воздействие помех. Сигналы угловых меток нормируются по длительности и амплитуде в формирователе 35 и поступают через первую схему ИЛИ 44 на вход делителя периода 41, выходной сигнал которого соответствует равным изменениям угла ПКВ в количестве, возросшем в соответствии с коэффициентом деления. Сигнал оборота нормируется по длительности и амплитуде в формирователе 36 и поступает через вторую схему ИЛИ 45 на первый вход формирователя 37 сигналов начала цикла, на второй вход которого поступает сигнал разделения тактов работы цилиндров, а на третий вход сигналы угловых меток с выхода делителя периода 41. Выходной сигнал формирователя 37 сигналов начала цикла может служить импульсом начала цикла работы двигателя. Этот сигнал подается на вход начальной установки счетчика 39 текущего угла, на счетный вход которого поступают сигналы угловых меток с делителя периода 41. Код текущего угла ПКВ с выхода счетчика 39 поступает на первый вход формирователя 38 команд управления и на вход избирательного блока 40. В этом блоке путем дешифрации кода текущего угла ПКВ формируются сигналы, соответствующие отдельным тактам работы цилиндров и моментам ВМТ, которые поступают на четвертый выход блока 5 управления и обеспечивают избирательную работу экспертной системы по цилиндрам. Формирователь 38 команд управления по входам 3 и 4 получает команды с блока 7 ручного управления и с ЭВМ 9 через приемник 8, на вход 2 его поступают также сигналы угловых меток с делителя 41.When the engine is operating in the mode of measuring and recording the indicator diagram of pressure in the cylinders, the instantaneous gas pressure in the cylinders is converted by pressure sensors 1 1 -1 n pressure to the corresponding voltage, amplified by amplifiers 2 1 -2 n and fed to the signal inputs of the ADC 3 1 -3 n . At the same time, the angle mark signals corresponding to equal changes in the PCB angle in a certain amount per revolution are received from the
На основе этих сигналов формируются сигналы команд управления в цифровом коде, поступающие по общему каналу с выхода 1 блока управления 5 на цифровой индикатор 10, блок вывода 11, вычислительный блок 17, измеритель экстремума ускорений 27, запоминающее устройство ускорения 28, арифметическое устройство 29, генератор функции 30, блоки идентификации 31 и классификации 32. Каждый блок имеет свой адрес, благодаря чему он выполняет предназначенные ему команды. Кроме того, формирователь 38 команд управления вырабатывает сигнал включения процесса измерения, который разрешает прохождение сигналов угловых меток с делителя периода 41 через первый элемент И 42 на выход 2 блока управления 5. Все эти сигналы позволяют организовать процесс вычисления, управлять процессом цифровой индикации, а также регистрации индикаторных диаграмм и массива рассчитанных параметров, т.е. позволяют осуществить первичную обработку индикаторных диаграмм в реальном масштабе времени, визуализацию данных и обработку индикаторных диаграмм также с помощью ЭВМ. Based on these signals, control command signals are generated in a digital code, which are transmitted via a common channel from the output of
Схема формирования импульсов коррекции 18 вырабатывает корректирующие импульсы из сигналов мертвых точек в определенный момент времени цикла для каждого цилиндра (например, в момент нижней мертвой точки такта сжатия данного цилиндра).Эти мпульсы поступают на корректирующие входы усилителей 21 - 2n и позволяют производить периодическую автоматическую подстройку нулевой линии сигналов давления, что способствует повышению точности измерения и вычисления параметров, выраженных в абсолютных значениях давлений (максимальное давление Pz, давление в конце такта сжатия Pc и др.).The correction
Сигнал, поступивший с выхода 2 блока управления 5, производит запуск АЦП 31 3n, которые преобразуют аналоговые сигналы давлений во всех цилиндрах в соответствующие цифровые коды, поступающие на сигнальные входы коммутатора 16. Кроме того, этот сигнал запускает распределитель 13 тактов, который формирует свою серию тактовых импульсов для каждого цилиндра за период поступающих угловых меток с учетом очередности работы цилиндров ДВС. Частота указанных тактовых импульсов определяется генератором 12 тактовых импульсов, а их число алгоритмом обработки.The signal received from the
На вход 1 формирователя 15 команд обработки подаются сигналы мертвых точек и тактов работы цилиндров, поступающие с выхода 4 блока управления 5, на вход 2 сигналы алгоритмов обработки, поступающие с задатчика 14 алгоритмов обработки, на вход 3 сигналы моментов экстремальных значений информационных сигналов (например, момент максимального давления сгорания), поступающие с выхода 1 вычислительного блока 17, на вход 4 тактовые импульсы, поступающие с распределителя 13. The
Задатчик 14 представляет собой запоминающие устройство с числом ячеек, равным максимальному числу тактов обработки. Каждая ячейка содержит команду, причем последовательность их записи определяет алгоритм работы системы. Команды в задатчике 14 алгоритмов обработки задаются цифровым кодом как с помощью жестко закоммутированной логики, так и по программе ЭВМ 9 через приемник 8. The
С учетом поступивших сигналов формирователь 15 команд обработки вырабатывает команды для вычисления всех параметров индикаторных диаграмм по всем цилиндрам в реальном масштабе времени в вычислительном блоке 17. Для каждого цилиндра рассчитывается, например среднее индикаторное давление , максимальное давление Pz, максимальная скорость нарастания давления (dP/dΦ)max давление в конце такта сжатия Pc, угловые и временные интервалы между ВМТ и положением Pz, Pc и т.д. Кроме того, вычисляются другие общие параметры, в частности период оборота и частота вращения. Расчет параметров для каждого цилиндра осуществляется на тактах "сжатие - расширение".Based on the received signals, the
Процесс вычисления происходит следующим образом. После поступления команды на включение в режиме измерения индикаторной диаграммы на формирователь 15 команд обработки начинают поступать серии тактовых импульсов цилиндров. Вычисление всех параметров по всем цилиндрам производится в каждом угловом отсчете при заданной блоком 5 управления дискретизации по углу ПКВ. Формирование команд обработки для каждого цилиндра начинается с момента появления нижней мертвой точки, причем вычисление внутри одного углового интервала производится последовательно по всем цилиндрам, оно определяется сигналами с распределителя тактов 13. На вычислительный блок 17 постоянно подается код текущего угла ПКВ, используемый при расчете угловых параметров и среднего индикаторного давления. При расчете параметров конкретного цилиндра через коммутатор 16 на вычислительный блок 17 проходит информация о текущем давлении этого цилиндра. Коды мгновенных значений давлений поступают на входы цифрового дифференциатора 48, схемы выбора экстремума 46, блока вычисления среднего индикаторного давлений 49. Код текущего угла поступает в блок вычисления среднего индикаторного давления 49 и в блок регистров параметров 50 и служит для расчета угловых параметров и среднего индикаторного давления. The calculation process is as follows. After the receipt of the command to turn on in the measurement mode of the indicator diagram, the
По командам обработки, поступающим на управляющие входа 1 и 3 блока 17 в цифровом коде по единому каналу, производится обработка поступающей информации. В блоке 49 рассчитывается среднее индикаторное давление методом численного интегрирования, а в цифровом дифференциаторе 48 производная давления по углу ПКВ. Схема 46 выбора экстремума производит выделение моментов экстремальных значений информационных сигналов давления и производных давления и выдает эти сигналы на выход 1 вычислительного блока 17 для формирования команд обработки. The processing commands received at the
В измерителе 47 периода измеряются различные временные интервалы по поступающим командам обработки. Для реализации алгоритма вычисления параметров на третьи входы схемы 46 выбора экстремума, цифрового дифференциатора 48 и блока 49 вычисления среднего индикаторного давления подается информация о соответствующих результатах вычислений по данному цилиндру за предыдущий угловой отсчет с блока 50 регистров. В каждом угловом отсчете с учетом текущей информации о давлении, поступающей на вторые входы указанных блоков с конкретного датчика по сигналу распределителей 13 тактов через коммутатор 16, производится обработка по заданным алгоритмам для каждого параметра каждого цилиндра и промежуточные результаты постоянно заносятся в блок 50 регистров. In the
Вычисление значения параметров за цикл работы каждого цилиндра поступают в блок 50 регистров параметров, где хранятся значения всего набора параметров по каждому цилиндру до поступления новых значений за следующий цикл работы. В течение этого времени по командам управления, поступающим на второй управляющий вход блока 50 регистров параметров, выводятся вычисленные параметры. Процесс расчета повторяется в каждом цикле работы цилиндра. При поступлении команды на выключение процесса измерения вычисление производится до конца по всем цилиндрам и в вычислительном блоке 17 хранятся значения параметров по всем цилиндрам за последний цикл. Вычисленные значения параметров могут высвечиваться на цифровом индикаторе 10 по командам с блока управления 5. The calculation of the parameter values for the cycle of operation of each cylinder is received in the
Различные массивы вычисленных параметров, а также индикаторные диаграммы с дискретностью по углу ПКВ, определяемой блоком управления 5, могут заноситься в ЭВМ 9 для вторичной обработки по сложным программам, а также для долговременного хранения индикаторных диаграмм-образцов, соответствующих различным классам состояний ДВС. Various arrays of calculated parameters, as well as indicator diagrams with discreteness in the PCV angle determined by the
Перед обучением экспертной системы первоначально необходимо наполнить базу данных и базу знаний информацией, необходимой для обеспечения классификации состояний двигателя. С этой целью в описанном режиме регистрируются индикаторные диаграммы давлений, вычисляются их частные параметры, а также измеряются или вычисляются другие необходимые технические показатели двигателя (мощность, расход топлива и т.д.) и по ним определяют техническое состояние двигателя. В соответствии с требованиями нормативно-технической документации по отклонениям параметров от паспортных (нормальных) классифицируют состояние двигателя. Различные технические состояния двигателя (нормальное, допустимое, предельное и т.д.) могут быть также смоделированы путем разрегулировок, замен узлов, деталей и т.д. После установления принадлежности испытуемого двигателя и к конкретному классу состояний в режиме обучения измеряют и регистрируют косвенную индикаторную диаграмму, а также вычисляют ее частные параметры (P
Работа экспертной системы в режиме привязки осуществляется в следующей последовательности. Прокручивают двигатель на частоте вращения ниже минимальной частоты холостого хода. Сигнал с датчика 20 через усилитель впрыска 21 подается на вход второго порогового триггера 22, в котором при появлении сигнала с датчика 21, превысившего порог, формируется импульс, причем порог срабатывания триггера 23 выбирается таким, чтобы исключить действие помех с уровнем, меньшим амплитуды усиленного сигнала датчика 20. Сигнал с выхода порогового триггера 21 проходит через схему ИЛИ цикла 19 на третий вход блока 5 управления. Сигнал с датчика 23 угловых меток-зубьев через формирователь 24 импульсов зубьев подается на шестой вход блока 5 управления, который одновременно является вторым входом первого элемента ИЛИ 44. С выхода этого элемента сформированные угловые метки при наличии разрешающего сигнала с формирователя 38 команд управления проходят через второй элемент И 43 на пятый выход блока 5 управления. Этот разрешающий сигнал формируется в формирователе 38 команд управления только в режиме привязки, обучения и измерения косвенной индикаторной диаграммы и подается на один из входов второго элемента И 43, а также на шестой выход блока 5 управления, откуда он поступает на второй управляющий вход коммутатора 16, для которого является запрещающим, препятствующим прохождению каких-либо сигналов через коммутатор 16. С пятого выхода блока управления сигналы угловых меток подаются на вход двойного цифрового дифференциатора 25, в котором рассчитывается угловое ускорение в течение следования трех или более соседних угловых меток. Коды этого ускорения непрерывно подаются на один из входов цифрового дискриминатора знака 26. В режиме привязки на второй вход этого дискриминатора с выхода 1 блока 5 управления поступает сформированная в формирователе 38 команд управления команда на разрешение работы дискриминатора. The expert system works in the binding mode in the following sequence. Scroll the engine at a speed below the minimum idle speed. The signal from the
В дискриминаторе 26 знака происходит сравнение текучих кодов ускорений с нулем и в моменты смены знаков с минуса на плюс с его выхода на вход 7 блока 5 управления, который одновременно является вторым входом второго элемента ИЛИ 45, подается импульс длительностью не более интервала между соседними угловыми метками. Прошедшая через формирователь 37 сигналов начала цикла угловая метка, серия которых поступает на третий вход этого формирователя с выхода делителя периода 41, применяется за начало цикла работы двигателя. Она соответствует ВМТ того цилиндра, на котором установлен датчик 20 впрыска топлива (обычно это первый цилиндр). Сигнал начала цикла с выхода формирователя 37 поступает на вход начальной установки счетчика 39 текущего угла, на счетный вход которого поступает серия угловых меток с выхода делителя 41 периода. Выработанный код текущего угла ПКВ поступает на первый вход формирователя 38 команд управления и на вход избирательного блока 40, в котором формируются сигналы, соответствующие тактам мертвых точек. Остальные блоки экспертной системы в работе в этом режиме не участвует, так как на них не подаются команды включения в работу с блока управления 5. In the
Привязка по углу ПКВ сохраняется в режиме обучения, а также в режиме измерения и регистрации косвенной индикаторной диаграммы. Snapping along the PCV angle is saved in the training mode, as well as in the measurement and registration mode of the indirect indicator diagram.
Работа экспертной системы в режиме обучения осуществляется следующим образом. После того, как в режиме измерения и регистрации индикаторных диаграмм давлений в цилиндрах выявлен класс технического состояния, к которому относится испытуемый двигатель (например "нормальное состояние"), измеряется и регистрируется косвенная индикаторная диаграмма в следующей последовательности. С учетом привязки по углу ПКВ, осуществленной в режиме привязки, а также с учетом команд управления, поступившим по входам 4 и 5 блока 5 управления с блока 7 ручного управления и с ЭВМ 9 через приемник 8, формирователь 38 команд управления формирует сигналы команд управления, поступающие по общему каналу с выхода 1 блока 5 управления на цифровой индикатор 10, блок вывода 11, вычислительный блок 17, измеритель экстремума ускорений 27, запоминающее устройство 28, арифметическое устройство 29, генератор функции 30, блоки идентификации 31 и классификации 32. Формирователь 38 команд управления вырабатывает также сигналы включения процесса измерения, один из которых разрешает прохождение сигналов угловых меток с поделенным периодом с делителя 41 через первый элемент И 42 на выход 2, а второй - сформированных угловых меток с выхода первого элемента ИЛИ 44 через второй элемент И 43 на выход 5 блока 5 управления. The expert system in training mode is as follows. After the class of technical state to which the engine under test belongs (for example, “normal state”) is detected in the measurement and registration mode of pressure indicator diagrams in cylinders, an indirect indicator diagram is measured and recorded in the following sequence. Taking into account the angle binding of the control panel, carried out in the binding mode, and also taking into account the control commands received at the
Сигнал включения, полученный с выхода 3 формирователя 38 команд управления, поступает также на выход 6 блока 5 управления. Все эти сигналы обеспечивают процессы вычисления, хранения, генерирования функций, создания баз данных и знаний, управления цифровой индикацией, регистрации косвенных индикаторных диаграмм и массивов рассчитанных параметров, т.е. позволяют осуществить первичную обработку информации в реальном масштабе времени, их визуализацию, обработку косвенных индикаторных диаграмм с помощью ЭВМ. The enable signal received from the
Сигнал включения с выхода 6 блока 5 управления поступает на второй управляющий вход коммутатора 16, который в режимах обучения и измерения косвенных индикаторных диаграмм препятствует прохождению сигналов на выход коммутатора 16. Работа генератора тактовых импульсов 12, распределителя тактов 13, задатчика алгоритмов обработки 14 и формирователя команд обработки 15 аналогична работе в режиме измерения индикаторных диаграмм давлений. The enable signal from the
Сигналы угловых меток с пятого выхода блока 5 управления поступают на вход двойного цифрового дифференциатора 25, в котором осуществляется вычисление текущих значений углового ускорения коленчатого вала. The signals of the angle marks from the fifth output of the
Прокручивают двигатель на частоте вращения, при которой предполагается определение индикаторной диаграммы. По команде с формирователя 38 команд управления, поступающей с первого выхода блока 5 управления на второй (управляющий) вход измерителя 27 экстремума ускорений, осуществляется определение максимальных значений ускорений, коды которых поступают с выхода двойного дифференциатора 25 на первый (информационный) вход измерителя экстремума. Обработка этих кодов для каждого цилиндра производится в последовательности, определяемой привязкой по углу ПКВ. Она задается командами обработки, поступающими с выхода формирователя 15 команд обработки на третий (командный) вход измерителя 27 экстремума ускорений. Измеренные экстремальные значения ускорений для каждого цилиндра и их фазовое положение запоминаются и хранятся в измерителе 27 экстремума ускорения. Scroll the engine at a speed at which the indicator diagram is supposed to be determined. By command from the shaper 38 control commands coming from the first output of the
Затем нагружают двигатель до номинальной нагрузки и аналогично измеряют угловое ускорение коленчатого вала, которое с выхода двойного дифференциатора 25 подается на вход 1 (информационный) запоминающего устройства 28 ускорения. С учетом команд управления, поступающих с первого выхода блока 5 управления на второй (управляющий) вход, а также команд обработки, поступающих с формирователя 15 команд обработки на третий (командный) вход запоминающего устройства 28, в нем происходит запоминание ускорений в условиях ВМТ, а также полное или частичное запоминание других отсчетов, которое необходимо для обеспечения работы арифметического устройства 29. Одновременно в генераторе 30 функций с учетом привязки по углу ПКВ по командам формирователя 15 команд обработки генерируется первая функция F1(Φ) неуравновешенной инерционной составляющей углового ускорения единичной амплитуды, а также вторая функция F2(Φ), определяемая конструктивными особенностями двигателя. В генераторе 30 функций могут генерироваться функции F1(Φ) и F2(Φ) различного вида в зависимости от компоновки, типа, марки и других особенностей испытуемого двигателя.Then the engine is loaded to the rated load and the angular acceleration of the crankshaft, which is output from the
Они могут быть также переданы заранее в этот генератор с ЭВМ 9 через приемник 8 по общему каналу. They can also be transmitted in advance to this
Арифметическое устройство 29 осуществляет вычислительные операции с кодами, поступающими на информационные входы 1, 2, 5 с учетом команд управления и обработки, поступающих на управляющие входы 3 и 4 соответственно. Оно непрерывно в фазе умножает функцию F1(Φ) на амплитуды инерционных составляющих ускорения, поступающих с измерителя 27 экстремумов ускорений: вычитает из каждого отсчета полного ускорения, поступающего с запоминающего устройства 28, значения ускорений в условиях ВМТ, хранящиеся в этом запоминающем устройстве, а также текущие значения умноженной первой функции; полученную разность для каждого отсчета делит на текущие значения второй функции. Результирующие зависимости от угла ПКВ или от времени принимаются за косвенные индикаторные диаграммы цилиндров. С выхода арифметического устройства 29 коды косвенных индикаторных диаграмм поступают на второй (информационный) вход вычислительного блока 17, в котором производится вычисление всех параметров косвенных индикаторных диаграмм. Работа вычислительного блока 17 аналогична его работе в режиме измерения индикаторных диаграмм давлений. Различные массивы вычисленных блоком 17 параметров, а также косвенные индикаторные диаграммы с дискретностью по углу ПКВ, определяемой блоком 5 управления, могут заноситься в ЭВМ 9 для детальной вторичной обработки. Кроме того, коды этих сигналов с второго выхода вычислительного блока 17 подаются на информационные входы задатчика 33 моделей процесса и задатчика 34 функций измерения параметров. По командам, поступающим с выхода формирователя 15 команд обработки на вторые (управляющие) входы этих задатчиков, происходит запись кодов косвенной индикаторной диаграммы эталона и ее параметров для нормального исправного двигателя. В задатчике 33 хранится модель-эталон косвенной индикаторной диаграммы и ее параметров
P
Затем на испытательный стенд устанавливается двигатель с другим известным классом состояний (допустимым) или моделируется это состояние искусственным внесением неисправностей. В режиме измерения индикаторных диаграмм давлений регистрируется индикаторная диаграмма давлений и ее параметры. Этим самым более точно подтверждается класс состояния двигателя. После этого в последовательности, аналогичной вышеописанной, вновь измеряется косвенная индикаторная диаграмма и ее параметры, которые поступают по командам формирователя 15 команд в задатчик 34 функций измерения параметров. В этом задатчике для каждого отсчета индикаторной диаграммы, а также для ее параметров определяется уравнение перехода из одного класса состояний в другой. Например, если испытывается двигатель только в двух состояниях: нормальном и допустимом, то это уравнение является уравнением прямой линии. Для получения более точного уравнения перехода необходимо аналогично найти промежуточные 2 3 точки между указанными классами состояний. В этом случае уравнение перехода может быть, например квадратичным.
P
Then, an engine with another known class of states (permissible) is installed on the test bench or this state is simulated by artificial fault input. In the measurement mode of indicator pressure diagrams, an indicator pressure diagram and its parameters are recorded. This more accurately confirms the class of engine condition. After that, in a sequence similar to the one described above, the indirect indicator diagram and its parameters are again measured, which are supplied by the commands of the
Вычисленные уравнения перехода из класса нормального состояния в допустимое хранятся в задатчике 34 функций изменения параметров. The calculated equations of the transition from the normal state to the acceptable class are stored in the
В такой последовательности определяются уравнения перехода из класса допустимых состояний в класс предельных состояний, для чего испытываются двигатели с соответствующим состоянием. Полученные уравнения связи хранятся в задатчике 34 функций изменения параметров. Для повышения достоверности классификации в задатчике 33 моделей процесса могут храниться образцы каждого класса состояний. Модели-эталоны, модели-образцы и уравнения связи могут быть переданы в ЭВМ 9, а также вызваны оттуда и переданы в задатчики 33 и 34. In this sequence, the equations of transition from the class of admissible states to the class of limit states are determined, for which engines with the corresponding state are tested. The obtained communication equations are stored in the
В режиме экспертизы состояний, если для данной марки двигателя было проведено обучение экспертной системы, осуществляется измерение косвенных индикаторных диаграмм в последовательности, аналогичной вышеописанной в режиме обучения, за исключением того, что коды измеренных косвенных индикаторных диаграмм и их числовых показателей по командам формирователя 15 команд обработки подаются на третий (информационный) вход блока 31 идентификации. В этом блоке происходит сравнение текущих кодов измеренной косвенной индикаторной диаграммы и ее числовых показателей с аналогичными по фазе значениями кодов модели-эталона или модели-образца, хранящимися в задатчике 33 моделей процесса. Результаты сравнения в виде разности кодов поступают в блок классификации 34 на третий -информационный вход, который производит вычисление меры близости, например вида (10), а также с учетом знаний о поведении двигателя при изменении его состояния, т.е. функций перехода из класса в класс, хранящихся в задатчике 34 функций измерения параметров, осуществляет вычисление по заданному решающему правилу и выносит экспертное заключение о принадлежности испытуемого двигателя к определенному классу состояний. В качестве решающего правила может использоваться, например минимальное значение вычисленного среднего расстояния (10) между измеренным процессом и моделью-эталоном или моделью-образцом, в зависимости от того, хранится ли в задатчике 33 моделей процесса одна модель-эталон или также и модели-образцы классов. Из-за разброса параметров процессов горения от цикла к циклу вычисление расстояния (10) в блоке классификации 32 осуществляется по множеству циклов. Информация о результатах экспертизы может быть передана в ЭВМ 9 для создания досье на конкретный двигатель, а также для проведения других более сложных вычислительных операций, например прогнозирования технического состояния двигателей. In the state examination mode, if an expert system has been trained for a given engine brand, the indirect indicator diagrams are measured in a sequence similar to that described in the training mode, except that the codes of the measured indirect indicator diagrams and their numerical indicators for the shaper commands 15 processing commands served on the third (information) input of the
Предлагаемый способ и экспертная система для определения технического состояния двигателя могут использоваться как для исследования рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания и автоматизации управления режимом его работы, так и для проведения экспертизы технического состояния ДВС в производственных и эксплуатационных условиях при предварительном обучении экспертной системы. Способ и экспертная система позволяют оперативно и точно получить объективное экспертное заключение о техническом состоянии двигателя. Экспертная система обеспечивает оперативное измерение, обработку и регистрацию больших массивов данных множества последовательно чередующихся индикаторных диаграмм давлений и косвенных индикаторных диаграмм, с визуализацией промежуточных и результирующих данных, с возможностью выхода на ЭВМ и вывода результатов обработки на любое устройство вывода (цифропечатающее устройство, дисплей, перфоратор, графопостроитель и т.д.). Она позволяет путем создания баз данных и баз знаний неограниченного объема использовать накопленный интеллектуальный потенциал разработчиков, исследователей, диагностов, эксплуатационников для проведения объективной экспертизы технического состояния ДВС. The proposed method and expert system for determining the technical condition of the engine can be used both to study the working process of the internal combustion engine and automate the control of its operation mode, and to conduct an examination of the technical condition of the internal combustion engine in production and operating conditions with preliminary training of the expert system. The method and expert system allow you to quickly and accurately get an objective expert opinion on the technical condition of the engine. The expert system provides on-line measurement, processing and registration of large data arrays of a plurality of successively alternating pressure indicator diagrams and indirect indicator diagrams, with visualization of intermediate and resulting data, with the possibility of outputting to a computer and outputting processing results to any output device (digital printing device, display, punch , plotter, etc.). It allows by creating databases and knowledge bases of unlimited volume to use the accumulated intellectual potential of developers, researchers, diagnosticians, and operators to conduct an objective examination of the technical condition of ICE.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94037900A RU2078324C1 (en) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Method and expert system for checking condition of internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94037900A RU2078324C1 (en) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Method and expert system for checking condition of internal combustion engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94037900A RU94037900A (en) | 1996-08-20 |
RU2078324C1 true RU2078324C1 (en) | 1997-04-27 |
Family
ID=20161492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94037900A RU2078324C1 (en) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Method and expert system for checking condition of internal combustion engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2078324C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451276C1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-05-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Method of diagnosing internal combustion engine |
RU2532825C2 (en) * | 2013-03-01 | 2014-11-10 | Михаил Григорьевич Рыбаков | Diagnostics method of piston packing of internal combustion engine as per indicator diagram |
RU2583176C1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-05-10 | Михаил Григорьевич Рыбаков | Method of diagnosing piston packing of internal combustion engine at indicator diagram |
RU2674817C1 (en) * | 2017-07-18 | 2018-12-13 | Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" | Revolution marker of crankshaft of internal combustion engine of ships |
-
1994
- 1994-09-22 RU RU94037900A patent/RU2078324C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Вейц В.Л., Коловский М.З., Кочура А.Е. Динамика управляемых машинных агрегатов. - М.: Наука, 1984, с. 33. 2. Патент США N 4539841, кл. G 01 M 15/00, 1985. 3. Polzin Horzt, Plitter Reiner G., МТZ, 1976, 27, N 1 - 2, с. 15 - 18. 4. Авторское свидетельство СССР N 954839, кл. G 01 M 15/00, 1982. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451276C1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-05-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") | Method of diagnosing internal combustion engine |
RU2532825C2 (en) * | 2013-03-01 | 2014-11-10 | Михаил Григорьевич Рыбаков | Diagnostics method of piston packing of internal combustion engine as per indicator diagram |
RU2583176C1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-05-10 | Михаил Григорьевич Рыбаков | Method of diagnosing piston packing of internal combustion engine at indicator diagram |
RU2674817C1 (en) * | 2017-07-18 | 2018-12-13 | Открытое акционерное общество холдинговая компания "Коломенский завод" | Revolution marker of crankshaft of internal combustion engine of ships |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94037900A (en) | 1996-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103748340B (en) | For determining the method for the specific and/or absolute emission values of NOx and/or CO2 and measurement apparatus in internal combustion engine | |
US7623955B1 (en) | Method for estimation of indicated mean effective pressure for individual cylinders from crankshaft acceleration | |
US7047125B1 (en) | Internal combustion engine performance calibration systems | |
CN105736140B (en) | A kind of diesel engine flash speed measures and cylinder stops working trouble-shooter and method | |
US4292670A (en) | Diagnosis of engine power and compression balance | |
US5732382A (en) | Method for identifying misfire events of an internal combustion engine | |
US4562728A (en) | Absolute compression test | |
US5709192A (en) | Method for determining the differences between non-uniform cylinder torque moments in an internal combustion engine and application of the method | |
Gu et al. | Non-parametric models in the monitoring of engine performance and condition: Part 2: Non-intrusive estimation of diesel engine cylinder pressure and its use in fault detection | |
RU2293962C1 (en) | Method and expert system for evaluating technical condition of internal-combustion engine | |
US20100030446A1 (en) | Indexing system and method for determining an engine parameter | |
CA2041731C (en) | Method of measuring the instantaneous shaft velocity of a rotary machine | |
US6212945B1 (en) | Method and apparatus for combustion quality diagnosis and control utilizing synthetic measures of combustion quality | |
Wang et al. | Real-time misfire detection via sliding mode observer | |
RU2571693C1 (en) | Method to determine technical condition of internal combustion engines and expert system for its realisation | |
RU2078324C1 (en) | Method and expert system for checking condition of internal combustion engines | |
RU2175120C2 (en) | Method of and expert's system for checking in service state of internal combustion engines | |
JPH10259754A (en) | Misfire diagnosing device for internal combustion engine | |
RU2694108C1 (en) | Method for determining technical state of internal combustion engines and device for its implementation | |
JPH06508220A (en) | How to monitor the engine and its devices | |
CN111428396A (en) | Method for evaluating abrasion degree of hinge pin shaft of online loader | |
RU2208771C2 (en) | Method of and device for checking condition of internal combustion engine | |
RU99108635A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE TECHNICAL CONDITION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND AN EXPERT SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Kowalak et al. | Marine diesel engine–a novel approach of indicated power determination and related uncertainty level | |
RU2541072C2 (en) | Method of ice diagnostics and device to this end |