Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления

Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления

Реферат

 

Использование: диагностика двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: упрощение и снижение трудоемкости экспертизы технического состояния двигателей в эксплуатационных условиях достигается путем того, что осуществляется косвенное определение индикаторных диаграмм цилиндров, не требующее установки специальных высокотемпературных датчиков и специальной головки блока цилиндров, а также повышается достоверность экспертизы за счет более точной идентификации данных и классификации состояний. Способ основан на непрерывном измерении в фазе текущих значений угловых ускорений коленчатого вала, генерировании функций инерционной составляющей ускорения, а также связывающей активные силы в цилиндре с крутящим моментом, выделении составляющей ускорения, отражающей рабочие процессы в цилиндре, вычисления косвенной индикаторной диаграммы цилиндра, сравнение ее с эталоном, присущим исправному нормальному двигателю, а также с зависимостью изменения этой диаграммы при изменении состояния двигателя классификации его состояний по степени их близости. Экспертная система включает систему для регистрации и обратки индикаторных диаграмм, содержащую датчики давления в цилиндрах, усилители с коррекцией нулевой линии, аналого-цифровые преобразователи, и датчик угловых меток с отметчиком оборотов, блок управления, пороговый триггер, блок ручного управления, приемник, электронно-вычислительную машину, цифровой индикатор, блок вывода, генератор тактовых импульсов, распределитель тактов, задатчик алгоритмов обработки, формирователь команд обработки, коммутатор, вычислительный блок и схему формирования импульсов коррекции, а также дополнительно введенные датчики угловых меток-зубьев, формирователь импульсов зубьев, элемент ИЛИ, 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. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению технического состояния путем измерения давления в цилиндрах поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в эксплуатационных условиях.

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.

Недостатком известного способа является сложность, вызванная необходимостью установки в разрыв силовой цепи измерителей крутящего момента (динамометров).

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.

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.

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.

Недостатком данной системы является невозможность предварительной регистрации больших массивов последовательных индикаторных диаграмм при испытаниях двигателя в реальном масштабе времени на нестационарных режимах.

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.

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.

Задача заявляемого технического решения упрощение, снижение трудоемкости и повышение точности классификации при определении технического состояния двигателей внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях.

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.

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.

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.

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.

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.

На фиг. 1 приведены диаграммы рабочих процессов четырехкратного рядного четырехцилиндрового ДВС _к, _ин, , _тд составляющие углового ускорения коленчатого вала: компрессионная, инерционная, результирующая и термодинамическая соответственно; ИВ-импульсы впрыска топлива; ИЗ- импульсы зубьев; ВМТ импульс ВМТ, Г₂()- генерируемая функция, определяемая конструктивными особенностями двигателя; p_к() 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.

На фиг. 2, 3, 4 изображены функциональные схемы экспертной системы для осуществления способа и ее блок управления и вычислительный блок соответственно.

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).

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 J_д приведенный момент инерции двигателя (среднее значение); М_ин инерционная составляющая крутящего момента; угловая скорость; v угол поворота коленчатого вала (ПКВ); m приведенная неуравновешенная масса (поршня и части шатуна); r радиус кривошипа; i_ц число цилиндров; L длина шатуна.

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.

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).

После этого генерируют с привязкой по углу ПКВ (например к ВМТ первого цилиндра) первую функцию ₁() неуравновешенной инерционной составляющей углового ускорения (1) с амплитудой A_n, 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() связывает силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме с крутящим моментом двигателя Mi₁, Создаваемым работой одного цилиндра: где = arcsin (sin); T^к_i, T^г_i, T_j соответственно компрессионная, газовая, и инерционная составляющая сил, действующих в КШМ; D диаметр поршня; P^к_i1, P^г_i1 компрессионная и газовая составляющие давления в цилиндре.

С другой стороны в соответствии с уравнением динамики двигателя при неравномерном вращении под нагрузкой результирующее ускорение равно: где M^к_i,M^г_i,M_ин,M_п,M_нт соответственно составляющие крутящего момента: компрессионная составляющая индикаторного момента, газовая составляющая индикаторного момента, инерционная, потерь и нагрузки; _1m фазовое положение цилиндра в соответствии с диаграммой чередования вспышек (например для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя) ₁₁=0;₁₂=;₁₃=3; ₁₄=2; _к, _г, _ин, _п, _нг соответственно составляющие углового ускорения: компрессионная, газовая, инерционная, потерь, нагрузки. При этом среднее значение ускорения 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 _к, _г и _тд необходимо прежде всего из суммарного ускорения (фиг. 1, е) вычесть в фазе инерционную составляющую e_ин= A_nГ₁() (например для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя Г₁()=sin2), а также _п и _нг. При данной частоте вращения значение _п практически не зависит от угла ПКВ, ускорение _нг за время измерений остается постоянным. С учетом того, что в ВМТ ускорение _к, _г и _ин равны нулю, то уровень _п+ _нг можно определить, измерив ускорение в условной ВМТ v= _вмт, затем вычесть его из каждого текущего значения ускорения (фиг. 1, е). Результирующее ускорение e_тд после вычитания имеет вид (фиг. 1,ж), разделив каждое текущее значение этого ускорения на текущее значение второй функции Г₂() (фиг. 1,з), получим зависимость P_к() или от времени (фиг. 1, и), которую принимаем за косвенную индикаторную диаграмму цилиндра двигателя.

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 P_c, среднее индикаторное давление Pi, максимальную скорость нарастания давления (dP_i/d) мах и соответствующие угловые положения этих показателей (_z, _c, _dmax)). 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).

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.

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 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.

Экспертная система для определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания (фиг. 2) содержит датчик 1₁ 1_n давления в цилиндрах, усилители 2₁ 2_n с коррекцией нулевой линии, аналого-цифровые преобразователи 3₁ -3_n, 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.

Каждый из датчиков 1₁ 1_n давления в цилиндрах через усилители 2₁ 2_n с коррекцией нулевой линии подключен к своему аналого-цифровому преобразователю 3₁ 2_n, а первый выход датчика 4 угловых меток с отметчиком оборота к второму входу блока 5 управления. Выход одного из усилителей 2₁ 2_n 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 -3_n. 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 - 2_n. 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