Состояние механизма газораспределения оценивается фазами газораспределения и зазорами в элементах механизма. Состояние систем питания карбюраторных ДВС характеризуют удельные расходы топлива через жиклеры, уровень топлива в поплавковой камере карбюратора, производительность топливного насоса и давление на выходе насоса. Установлены структурные параметры для систем смазки и охлаждения. Состояние систем зажигания карбюраторных двигателей и электрооборудования ДВС оценивается углом установки зажигания и его изменением от действия регуляторов; зазором между контактами прерывателя; асинхронизмом искрообразования в цилиндрах; зазорами между втулкой и валиком распределителя; радиальными биениями кулачка прерывателя; электрическими параметрами катушки зажигания, конденсатора и проводов высокого напряжения и зазорами между электродами свечей; электрической мощностью, развиваемой генератором, напряжением, поддерживаемым регулятором, характеристиками диодов генератора; электрической и механической мощностью стартера, состоянием аккумулятора.

Все это множество структурных параметров ДВС может быть определено в результате измерения следующих диагностических параметров:

- частота вращения коленчатого вала двигателя;

- момент на коленчатом валу;

- параметры вибраций составных частей (виброперемещения, виброскорости и виброускорения);

- временные интервалы или угловые перемещения коленчатого вала в функции времени;

- давления и разряжения жидкостей и газов (средние значения или кривые изменения давлений во времени);

- расходы жидкостей и газов;

- содержание СО, СО₂ и углеводородов в отработавших газах, дымность газов;

- температуры и перепады температур;

- напряжения и токи в первичных или вторичных цепях системы зажигания или в цепях электрооборудования (средние значения или изменения во времени);

- степень загрязненности масла или химический состав загрязнений.

Измерение частоты вращения двигателей, угла замкнутого состояния контактов прерывателя и углов опережения зажигания. Использование стробоскопического эффекта. С помощью стробоскопической лампы (стробоскопа), запуск которой осуществляется от градуированного генератора, цепей зажигания карбюраторного двигателя или от преобразователя давления, можно измерять частоты вращения и углы опережения зажигания или впрыска топлива. Частоту вращения определяют по шкале генератора запуска лампы в момент получения неподвижного изображения метки на шкиве коленчатого вала двигателя.

Для определения угла опережения зажигания или впрыска цепь запуска стробоскопической лампы соединяют со свечей первого цилиндра и через пороговое устройство и формирователь с преобразователем давления, установленном на первом цилиндре двигателя. В этом случае лампа вспыхивает синхронно с моментом зажигания или моментом повышения давления впрыска в первом цилиндре. Направляя свет лампы на метку, расположенную на блоке цилиндров, визуально определяют угол рассогласования меток на шкиве и блоке цилиндров, который соответствует углу опережения зажигания или впрыска.

Изменение частоты вращения двигателя вызывает изменения угла рассогласования меток за счет работы центробежных и вакуумных регуляторов, причем скачкообразное перемещение метки свидетельствует о неисправности этих регуляторов. Неустойчивое положение метки на режиме холостого хода обычно связано с износом привода распределительного вала (асинхронизмом прерывателя).

Аналоговые методы измерения частоты вращения, угла замкнутого состояния контактов и углов опережения. Все эти методы основаны на одном принципе - измерении ампер-секундой, вольт-секундой площадей импульсов, со стабилизированной амплитудой или импульсов с определенным количеством электричества:
(5.1)
При измерениях частот вращения стабилизируют как амплитуды так и длительности импульсов, поэтому средний ток через прибор или напряжение на нем
I_ср=I_mt_иf_дв, U=U_mt_иf_дв
или
I_cp=ΔQf_дв (5.2)
где I_m, U_m – амплитуда импульсов тока или напряжения;

t_и – фиксированная длительность импульсов;

f_дв — измеряемая частота вращения коленчатого вала двигателя. Частота следования запускающих (опорных) импульсов как при аналоговом, так и при цифровом измерениях частоты вращения должна быть пропорциональна частоте вращения коленчатого вала диагностируемого двигателя.

При определении угла замкнутого состояния контактов прерывателя формируют импульсы, вольт-секундная площадь которых А=U_mt_р, где t_p — время разомкнутого состояния контактов. При этом величина среднего напряжения (тока)

Поскольку t₃/t_p=α₃/α_p, где α₃ и α_p - углы замкнутого и разомкнутого состояния контактов, то U_cp=U_mα₃/(α₃+α_p). Таким образом, среднее значение напряжения (тока) не зависти от частоты вращения двигателя и кроме напряжения питания схемы U_m определяются только отношением углов замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

Опорный импульс образуется при замыкании контактов прерывателя, а интервальный – при замыкании.

Для определения угла установки зажигания определяют среднюю величину вольт- или ампер-секундой площади сформированного импульса, отнесенной к длительности цикла работы двигателя. Опорный импульс при этом формируют от цепи зажигания, а интервальный - с выхода фазосдвигающей схемы цепи запуска стробоскопической лампы. Фазосдвигающую схему предварительно настраивают по совпадению метки на шкиве коленчатого вала с отметки верхней мертвой точки на блоке цилиндров при освещении стробоскопической лампой.

Подобным же образом измеряют угол опережения впрыска у дизельных двигателей. В этом случае опорный импульс формируют от преобразователя давления, установленного на форсунке первого цилиндра, а интервальный - от цепи запуска стробоскопической лампы при совпадении освещенных меток на шкиве коленчатого вала и блоке цилиндров.

Цифровые методы измерения частоты вращения, углов замкнутого состояния контактов прерывателя и установки зажигания и впрыска. В последние годы стали широко применять цифровые методы измерения этих параметров. Одна из особенной измерения частот вращения двигателей внутреннего сгорания цифровыми методами состоит в том, что высокочастотные цифровые частотомеры могут при запуске от их системы зажигания воспринимать кроме опорных импульсов различные помехи, например дополнительные импульсы, вызванные «дребезгом» контактов прерывателя или затухающим колебанием в цепи зажигания. Это, в свою очередь, определяет специальные требования к формированию сигналов, поступающих на вход частотомеров. В частности, постоянные времени формирующих устройств, включающих фильтры нижних частот, должны быть соизмеримы с периодом следования опорных импульсов при максимальной частоте вращения двигателя.

Для цифрового измерения углов замкнутого состояния α₃ контактов прерывателя и углов опережения зажигания α₀ или впрыска топлива можно использовать следующие методы:

- преобразование напряжения на выходе аналоговых приборов, измеряющих углы, в цифровую форму, например, с помощью цифровых вольтметров; путем подбора чувствительности вольтметра численное значение можно получить непосредственно в градусах;

- раздельное преобразование t₃, (t₃+t_p) и t₀, T в цифровой код с последующим косвенным измерением α₃ и α₀ в цифровой код.

Наибольшую точность и надежность в метрологическом отношении обеспечивает последний из названных выше методов. Для получения отсчета углов замкнутого состояния и определения прямо в градусах или в долях градуса наиболее целесообразно применение счетных импульсов, образованных вследствие умножения частоты вращения коленчатого вала двигателя или кулачка прерывателя на 180n, где n - целое число, равное или большее единицы.
5.2 Средства диагностирования
Приборы для измерения частоты вращения, углов установки зажигания и замкнутого состояния контактов прерывателя. Наибольшее распространение для определения угла установки зажигания и угла впрыска топлива получили стробоскопы. На рисунке 26 показана схема стробоскопа для карбюраторного двигателя. Схема содержит генератор на транзисторах VI и V2, выпрямитель на диодах V4, V5, накопительный конденсатор С1 и газоразрядную лампу Л1: Опорные импульсы на управляющий электрод лампы поступают через емкостный делитель от свечи первого цилиндра. Питание схемы осуществляется от аккумулятора.

Рисунок 26 – Схема стробоскопа для карбюраторных ДВС

В приборах для измерений угла замкнутого состояния контактов прерывателя опорный и интервальный импульсы формируют от выводов контактов прерывателя 1 (рисунок 27) с помощью специальных формирующих устройств. Непосредственное измерение величины среднего напряжения на контактах вызывает погрешность за счет зависимости амплитуды импульса, возникающего в момент размыкания, от частоты вращения, а также за счет падения напряжения на замкнутых контактах. В качестве форми­рующего устройства можно использовать триггер 2 с двумя устойчивыми состояниями и диодный ограничитель, состоящий из резистора R и диода V.

Опорные U_on и интервальные U_a импульсы через формирователи 1 и 2 поступают на вход триггера 3, который через устройство 5 однократного запуска ключевой схемы 4 управляет работой счетчика числа импульсов. Счетные импульсы формируются из опорных импульсов путем умножения их частоты на 180 п с помощью умножителя частоты 3. Таким образом, при подаче на устройства 5 импульса счетчик 7 зарегистрирует Nn импульсов при п = 2, численно равных углу опережения.

2- формирователь опорного импульса;

3-умножительчастоты;

4-ключевая схема;

5-схема однократного запуска ключа;

6-триггер;

7-счетчик
Рисунок 28 – Схема цифрового приборы для измерения угла опережения зажигания или впрыска
Главным узлом прибора является умножитель частоты. Одна из возможных реализаций этой схемы – диапазонный умножитель частоты (рисунок 29). На базу транзистора VI поступают опорные импульсы, следующие с частотой f_дв. Длительность импульса после формирования должна быть такой, чтобы конденсатор С1 полностью зарядился через диод V7. По окончании действия импульса диод V7 закрывается, конденсатор С1 разряжается через резистор R1 эмиттерным током транзистора V5. Следовательно, постоянная составляющая эмиттерного тока V2 пропорциональна частоте опорного напряжения, амплитуде падения напряжения на резисторе R1, емкости С1 и напряжению в точке соединения коллекторов транзисторов V4 и V5.

В эмиттерной цепи транзистора V4 включены диоды V2 и V3. Конденсатор С2 заряжается отрицательными импульсами с частотой следования f_r от генератора импульсов 2 и через диод V3 разряжается. Постоянная составляющая эмиттерного тока транзистора V4 будет пропорциональна частоте генератора, величине емкости С2 и падению напряжений на V2, V3, V4. Частотой следования импульсов генератора 2 управляет напряжение с выхода усилителя 1 постоянного тока. На вход усилителя поступает напряжение, зависящее от частоты генератора 2 и частоты fд_в опорного напряжения, поступающего на вход схемы.

По команде «Пуск», подаваемой оператором с пульта управле­ния 16, в блок управления 20 записывается номер параметра, набранного оператором на пульте управления. После этого в магнитном накопителе программирующего устройства 19 начинается поиск участка магнитной ленты, на котором записана программа работы системы для данного параметра. После отыскания требуемого участка магнитной ленты код программы переписывается в буферное запоминающее устройство, находящееся в блоке управления. В соответствии с программой всем функциональным блокам системы выдаются режимы их работы, пределы измерений, виды структур измерительных трактов, виды обработки измерительной информации, режимы работы ОД, предельные значения параметров.

Информация, поступающая от первичных преобразователей 2, установленных на ОД-1 через нормирующий преобразователь 6 и первичный коммутатор 7, поступает на входы вторичного коммутатора 8, который направляет эту информацию на входы соответствующих вторичных нормирующих преобразователей 14, выходы которых также коммутируются вторичным коммутатором. Например, при измерении максимального давления впрыска в дизельном ДВС сигнал с нормирующего преобразователя через первичный и вторичный коммутаторы поступает на вторичные нормирующие преобразователи: амплитудный детектор и преобразователь напряжения в частоту и далее на цифровой преобразователь 9.

Результаты измерений с выхода цифрового преобразователя в соответствии с программой направляются в блок управления либо на вход масштабирующего преобразователя 10, где может осуществляться, например, усреднение результатов измерения или другая математическая обработка. Результаты измерений могут быть также направлены на цифровой индикатор 15 и цифровой регистратор 17 или цифровой компаратор 11, где значение параметра оценивают по показаниям сигнализатора 12.