一种发动机性能监测方法及装置制造方法及图纸

一种发动机性能监测方法及装置，属于发动机工况控制技术领域，所要解决的技术问题是提供一种通过分析发动机各缸作功时对转速提升的幅度来判定发动机的工作性能的发动机性能监测方法及装置。技术解决方案是本发明专利技术采用采集精度很高的ｎｓ级采集和处理电路，可识别出发动机飞轮各个齿间的转速差距，通过分析各缸作功时转速波动脉冲的幅度，可以知道气缸的工作性能；对比各脉冲幅度，可知各缸作功一致性。其装置包括转速传感器、计算机处理电路、信号采集处理电路，转速传感器的输出端接信号采集处理电路，信号采集处理电路的输出端接计算机处理电路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发动机性能监测方法和装置，属于发动机工况控制
虽然以上几种装置均对发动机几个关键性能指标进行了检测分析，但发动机工作性能并非仅与关键性能指标有关，诸如燃油雾化程度、燃油质量也是发动机的重要性能指标，同样影响着发动机的工作性能，这些指标无法较方便地在机械工作的时候检测出来，故上述采用检测发动机关键性能指标的方法并不能全面反映发动机的工作性能。此外，上述检测仪器大部分是单独的检测仪器，不能随车安装，只能采用定期检测的方式，这不仅造成检测过剩，而且不能完全预防故障发生；现有技术中有一些可随车安装、不影响机械工作的发动机性能检测装置，也同样存在上述缺点。因此，实际工作中迫切需要一种能够在修理厂和随车都能使用的、能快速、准确、客观、全面反映发动机工作性能的发动机监测设备，以使驾驶员和修理人员能及时了解发动机的工作状态，对其进行维护和修理。上述所称技术问题的技术解决方案是一种发动机监测方法A.信号采集和处理在发动机飞轮上方机体上装有磁电式转速传感器，当飞轮旋转时，齿的凸凹变化引起磁阻变化，在线圈中产生感应电动势，输出近似于正弦的信号，其频率等于飞轮的齿数和转速的乘积，本专利技术的特别之处是，通过信号采集处理电路将飞轮转过转速传感器一个齿所感应的一个正脉冲变为方波，以方波的脉宽作为基本要素进行处理，信号采集处理电路将连续的方波送入计算机处理电路；设定输出方波的低电平和高电平就可以得到相同高度的方波，方波的脉宽反映了脉冲周期长短，间接反映了转速的快慢；B.信号输入及处理计算转速送入计算机处理电路一个正脉冲的脉宽也就反映了飞轮一个齿转过转速传感器所用的时间，通过计算机中设定的计算公式，将转过一齿所用的时间转换成转速，就得到了发动机飞轮每一齿对应的转速；判断发动机工作状态发动机在n个工作循环中可以得到以下公式，n个工作循环内传感器感应脉冲总数＝飞轮齿数×一个工作循环飞轮转数×n(1)一个缸在一个工作循环中的脉冲数＝飞轮齿数×一个工作循环飞轮转数/缸数 (2)每缸作功最宽方波和最窄方波差值＝/工作循环数 (3)在进行数据分析以前，首先将本次发动机工作性能判定输入数据进行数字滤波，以消除异常数据。在一个工作循环内发动机的每一个缸均作功一次，输入的脉冲是按照各缸的工作顺序依次排列，根据公式(2)可知对应每一个缸连续的脉冲数，通过计算一个缸作功产生的一组脉冲所对应的方波的两个极值(最宽方波和最窄方波)之差，则可知本缸作功引起脉宽变化的幅度，间接可知转速变化的幅度，通过对n个工作循环内本缸作功产生的方波的两个极值(最宽方波和最窄方波)之差求平均，作为本缸作功引起脉宽变化的幅度，以消除可能出现的少数工作循环内脉宽变化幅度的随机性；如有一缸作功时引起脉宽变化幅度与存储器中存储的该转速下脉宽变化幅度标准值不一致，可判定该缸工作性能不好；如各缸工作性能一致，通过与存储器中存储的该转速下脉宽变化幅度标准值比较，若实测值与标准值差距超出一定范围，可判定发动机的均匀磨损程度，通过选配的显示报警部分向司机报警，将检测结果输出在显示器上；C.标准值的设定选择与被监测发动机同型号的性能完全良好的多台新发动机进行实验，采集实验数据，得出在不同的转速下，一个缸作功时对转速提升的幅度的幅值，将它们存入程序存储器，作为该机型气缸作功时对转速提升幅度的标准；因实际使用中的性能良好的发动机也会有一定程度的损耗，故在一定范围内偏离标准值的实测值也属正常。实现上述发动机性能监测方法的装置是它包括磁电式转速传感器、计算机处理电路、显示报警部分和键盘电路，计算机处理电路由单片机、译码器、地址锁存器、程序存储器、数据存储器等组成，显示报警部分和键盘电路分别与计算机处理电路相连接，它还有信号采集处理电路，转速传感器的输出端接信号采集处理电路，信号采集处理电路的输出端接计算机处理电路；信号采集处理电路由运算放大器IC41、电阻R41、R42、R43、R44、二极管D41组成，电阻R41和R43串联接在电源和地之间，其接点接在运算放大器IC41的同相端，电阻R44接在+5V电源与运算放大器IC41输出端之间，转速传感器输出电压信号通过电阻R42接运算放大器IC41的反相端，二极管D41接在IC41反相端与地之间，运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的输入端。上述发动机性能监测装置的计算机处理电路的单片机采用80C196型CPU芯片，运算放大器IC41的输出端接80C196芯片的HIS.0口。上述发动机性能监测装置的信号采集处理电路由取样电路、脉冲发生电路、耦合电路、分频展宽电路组成；取样电路由运算放大器IC41、电阻R41、R42、R43、R44、二极管D41组成，电阻R41和R43串联接在电源和地之间，其接点接在运算放大器IC41的同相端，电阻R44接在+5V电源与运算放大器IC41输出端之间，转速传感器输出电压信号通过电阻R42接运算放大器IC41的反相端，二极管D41接在IC41反相端与地之间，运算放大器IC41的输出端接计算机处理电路的输入端；脉冲发生电路由晶振Z41、电阻R45、R46、电容C41和两输入四与非门IC42组成，晶振的两端分别接IC42的1、2脚的接点和9、10脚的接点，电阻R45、R46分别接在IC42的1、3脚和4、9脚之间，电容C41接在IC42的3脚和4、5脚的接点之间，IC42的8脚为脉冲发生电路的输出端；耦合电路是两输入四与非门IC42的一组与非门输入端和输出端，即IC42的11、12、13脚，取样电路的输出端和脉冲发生电路输出端分别接到IC42的12、13脚，IC42的11脚是输出端接分频展宽电路；分频展宽电路由双单稳态触发器IC43、可预置数的16进制双向计数器IC44、电阻R47、R48、电容C42、C43组成，IC43采用74123芯片，IC44采用74193芯片，74123芯片的1～4脚、13～15脚和R47、C42构成第一组单稳触发器，5～7、9～12脚、R48、C43构成另一组单稳触发器，耦合电路输出端接74123芯片第一组单稳触发器的1脚，其2、3脚接高电平，4脚为输出，接至74193芯片的5脚，74193芯片的12脚输出再接至74123芯片的9脚，74123芯片的12脚接至CPU的T2CLK脚，电阻R47接在Vcc和74123芯片的15脚之间，电容C42接在15脚与14脚之间，14脚接地，74193芯片的1、9、10、13、15脚悬空，5、11脚接高电平，7、6、2、3脚分别接CPU的P0.3～P0.0接口，74193芯片的14脚接至CPU的P1.5接口，74123芯片的另一组单稳触发器的外围接线原理同第一组。本专利技术采用采集精度很高的ns级采集和处理电路，可识别出发动机飞轮各个齿间的转速差距，通过分析各缸作功时转速波动脉冲的幅度，可以知道气缸的工作性能；对比各脉冲幅度，可知各缸作功一致性。本产品可以随车安装监测或单独使用，能够在机械不停车、不解体、不影响正常工作的情况下实时监测，一旦发现发动机性能超标，立即报警，防止重大事故发生，将故障损失降到最低。本产品反应灵敏、控制精度高、抗干扰能力强且体积较小。以直列六缸四冲程内燃机为例说明。1.六缸四冲程发动机，飞轮转两圈(72本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机性能监测方法： Ａ．信号采集和处理 在发动机飞轮上方机体上装有磁电式转速传感器，通过信号采集处理电路将飞轮转过转速传感器一个齿所感应的一个正脉冲变为方波，以方波的脉宽作为基本要素进行处理，信号采集处理电路将连续的脉冲方波送入计算机处理电路； Ｂ．信号输入及处理 在计算机中设定的发动机在ｎ个工作循环中脉冲对应转速计算公式，判断发动机工作状态： ｎ个工作循环内传感器感应脉冲总数＝飞轮齿数×一个工作循环飞轮转数×ｎ （１） 一个缸在一个工作循环中的脉冲数＝飞轮齿数×一个工作循环飞轮转数／缸数 （２） 每缸作功最宽方波和最窄方波差值＝［∑（每缸作功对应最宽方波脉宽－最窄方波脉宽）］／工作循环数 （３） Ｃ．标准值的设定 采集同型号标准发动机实验数据，存入程序存储器，作为该机型气缸作功时对转速变化幅度值的比较标准。 Ｄ．比较判断 将气缸作功时产生的一组脉冲所对应的方波的两个极值（最宽方波和最窄方波）之差作为脉宽变化幅度与存储器中存储的该转速下脉宽变化幅度标准值比较，可以判断气缸工作性能，将检测结果输出在显示器上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓明，
申请(专利权)人：韩晓明，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]