Способ оценки идентичности последовательных циклов двигателя внутреннего сгорания

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ ВДЕНТИЧНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЦИКЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряют максимальную и минимальную величины угловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения объективности .,/ ;-A. р- - t-..J оценки и точности, фиксируют моменты начала и конца казкдой серии/последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения УГЛОВОЙ скорости на границах каждого рабочего цикла, сравнивают эти значения угловой скорости с наибольшими максимальными и наименьшими минимальными значениями за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, входящего,в состав рабочего цикла, выбирают из них наибольшее и наименьшее значения, затем определяют среднее значение разности наибольт шего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных с рабочих циклов и формируют непрерывный сигнал, пропорциональный относ к шению среднего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последооо вательных рабочих циклов к среднему « значению разности максимального и минимального значений в каждом пе00 риоде изменения суммарного крутящего момента за серию последовательных периодов.

, SU„,10878Î2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН р а 01 И 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

П0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ П:ЛЬСМ"ВУ г и

1 (21) 3529565/25-06 (22) 03.12,82 (46) 23.04.84. Бюл, Р 15 (72) А.М. Лукин и В.И. Хавкин (71) Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт топливной аппаратуры автотракторных и стационарных двигателей и Ленинградский карбюраторно-арматурный завод им. В.В. Куйбышева (53) 621.43(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3415596/25-06, кл. С 01 И 15/00. (54) (57) СПОСОБ ОЦЕНКИ ИДЕНТИЧНОСТИ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЦИКЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заклю."чающийся в том, что в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряют максимальную и минимальную величины угловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения объективности оценки и точности, фиксируют моменl ты начала и конца каждой серии последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения угловой скорости на границах каждо-. го рабочего цикла, сравнивают эти значения угловой скорости с наибольшими максимальными и наименьшими минимальными значениями за серию последовательных периодов изменес ния суммарного крутящего момента, входящего,в состав рабочего цикла, выбирают иэ них наибольшее и наименьшее значения, затем определяют среднее значение разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов и формируют непрерывный сигнал, пропорциональный отношению среднего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов к среднему значению разности максимального и минимального значений в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента за серию последовательных периодов, 3 ° I

Ивобретеиие относится к способаи кенмтаккя и диагиостики двигателей внутреннего сгорания, преимущественно по частоте вращения вала.

Нэвестен способ оценки идентичности последовательных рабочих цик " лов двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что в каздои периоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряют максимальную н иинимальную величины угловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента.

В известном способе идентичность последовательных циклов оценивают по совокупности значений непрерывных сигналов, которые формируют пропорциональными значениями дисперсий: разностей между максимальными и минимальныии значениями угловой скорости в каждом цикле за серию последовательных циклов; совокупности максимальных и минимальных абсолютных значений угловой скорости вала, т.е. всех экстремальных значений sa каждый цикл Cl ).

Однако при создании адаптивных систем регулирования двигателя по границе допустимой степени неидентичности последовательных рабочих циклов и устойчивости работы такой двухкомпонентный критерий непригоден, так как вносит неопределенность в поиск оптимального режима, связанную с автоматическим анализом количественных соотношений диагностических показателей и требует черезвычайно сложной аппаратуры. Кроме того, прн проведении в массовом объеме регулировок двигателей по границе устойчивой работы такой двухкомпонентный критерий также неудобен.

Для устранения этих недостатков требуется обобщенная унифицированная ,оценка оптимизации, однозначно характеризующая качество работы двигателя.

Целью изобретения является повышение объективности оценки и повыжение точности., Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигателя внутреннего сгорания, 087602 2 заключающемуся в том, что в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряют максимальную и минимальную величины угловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момекта, фиксируют моменты начала и конца каждой,серии последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения угловой скорости на границах каждого рабочего цикла, сравнивают эти значекия угловой скорости с наибольшими максимальными н .наименьшими »я»нимальныии значениями за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, входящего в состав рабочего цикла, выбирают из нкх наибольшее и наименьшее значения, затем определяют среднее значение разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов, и форми30 руют непрерывный сигнал, пропорциональный отношению среднего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов к среднему значению разности максимального и минимального значений в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента за серию последовательных периодов

Ьы.

ЬШ

Э

1 ц.ср где ЬМ;, =ш; „„„- ц„,lÄ,i- номер периода изменения сум8 марного крутящего момента; уцп.ср »»ои н»»и„„ — номеР Рабочего цикла.

Под рабочим циклом двигателя понимают период, эа который имеет место рабочий ход во всех цилиндрах двигателя.

Периодичность суммарного крутящего момента даже для двигателей с идеальной идентичностью последовательных рабочих циклов приводит к неравномерному вращению коленчатого

Э I M 7802 вала с периодом изменения угловой н скорости, равным периоду суммарного s крутящего момента, Величина этого к изменения в пределах периода сумиало- . д ного крутящего момента определяется 5 с работой цккла и зависит от количест- к

se,cîñòàâà и состояния рабочей снеси, момента подачи искры к т. д в

Ьйд = <д1 - 1д>

25 2max 2пМ11

Вследствие наличия "обязательной"

10 неравномерности вращения коленчатого вала в количественный критерий неравномерности реального двигателя должен входить параметр, определяющий эту "обязательную" неравномерность.

Таким показателем для реального дви15 гателя является среднее значение разности между наибольшим максимальным (ы; „ц„) н наименьшим миннмаль= ным (ш;и; ) значениями угловой ско20 рости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента (Л со; ц сР ) . Условно эта величина есть приращение угловой скорости, которое имело бы место, 5 если бы данный двигатель работал на том же режиме с идеальной идентичностью циклов, с показателями циклов, определяющими их КПД, равными средним показателям циклов прн реальном режиме.

Реальная невосироизводимость процесса сгорания в последовательных циклах накладывает на "обязательное" одноцикловое изменение угловой ско.рости коленчатого вала значительное дополнение колебания скорости, которое характеризуется средним изменением угловой скорости за рабочий цикл двигателя за серию последовательных рабочих циклов.

Коэффициент К, равный отношению среднего значения разности нанбольmего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов к среднему значению разности максимального н минимального значений в каждом периоде изме-. нения суммарного крутящего момента эа серию последовательных периодов, количественно характеризует степекь идентичности последовательных циклов и устойчивости работы двигателя по неравномерности вращения коленчатого вала.

Таким образом, критерий К явля» ется обобщенным критерием, включаю щим в себя как показатель, характеризующий "обязательную" неравномерость вращения коленчатого вала, wванную периодичностью суммарного рутящего момента к имешщув место аже прк идеальной идентичности поледовательиых рабочих цикло», так показатель, учитывающий у»елкчекие неравномерности, вызываемое неоспрокзводимостью процесса сгорания и значительно увеличивающее диапазон изменения угловой скорости за рабочий цикл двигателя по сравнению с ее приращением эа период измене" ния суммарного крутящего момента.

Тем самым значительно повышается объективность и точность способа оценки степени идентичности последовательных рабочих циклов и устойчи" вости работы двигателя по неравномерности вращения коленчатого вала по сравнению с известным.

Для идеальной равномерности вращения имеем

j gncp 1ц.ср

На фиг. 1 представлен участок снятой на двигателе экспериментальной осциллограммам изменения угловой скорости вращения коленчатого вала с обозначениями, позволяющими проиллюстрировать порядок ее расшифровки; на фиг. 2-4 — участки экспериментальных осциллограмм, снятых на двигателе ЗИЗ 4022,10 с коэффициентом избытка воздуха соответственно 0,95; 1,05; 1,15.

На фиг. 3"4 кривая А — переменная составляющая угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя; кривая Б — импульсы датчика границ периодов изменения суммарного крутящего момента; кривая  — импульсы датчика границ рабочих циклов; наибольшие максимальные (из ) и наименьшие (ы„„.„) минимальные значения угловой скорости за период изменения суммарного крутящего мо" мента; Π— значения угловой скорости коленчатого вала на границах рабочего цикла двигателя (ш )..

В качестве примера определения приращения угловой скорости sageриоды изменения суммарного крутящего момента и изменения угловой скорости за отдельные рабочие циклы двигателя рассмотрим осциллограмму фиг. I.

hid = Ш -<д

ФК. 1 ОХ 1m)n

1087802

dN =м -а

Ъц Знмнк 3 п1п 3

hul вО, Эц

DU) ««ф «Ф аф

1Н и 1наи6 1наим 2еа игр.2 <

И «м -и1 "Ш

2и,.п 2наиЕ 2 наим 1. ?так п11д

ДЮ =ю -,Ф =М «Ш

Зц,п Змиб 3нанм грЗ гр4 и

1 Ч

1%-СР Й 1ц. н.1

IVu, «1 д, 1 ц.п.ср. и j u,.ïð.

N — количество рабочих циклов;

N " количество полных рабочих циклов, 20

В каждом периоде изменения суммарного крутящего момента, ограниченном на осциллограммах импульсами с датчика границ периодов (кривая Б), измеряют наибольшее макси- 40 мальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости (кривая А), вычисляют их разность (приращение угловой скорости коленчатого вала за. цикл 1 и среднее значение прира- 45 щения эа серию из 100 последовательных циклов. Поскольку, коэффициент Кбезразмерный, то определение по осциллограмме необходимых для расшифровки значений угловой скорости можно производить в линейных единицах.

Так, для режимов фиг 2-4 среднее значение приращения угловой скорости за цикл за серию последовательных периодов изменения суммарного крутяj u,.n cp

К1 ц.ср

Примером конкретного выполнения способа может служить оценка идентич- 25 ности последовательных циклов и устойчивости работы четырехтактного, четырехцилиндрового двигателя

ЗИЗ 4022.10 на режиме с частотой вращения 2000 мин ", разрежение во 30 впускной трубе 200 мм рт,ст. с коэф.— ,фициентом избытка воздуха с =

0,95 (фиг. 2), d. 1,05 (Фиг. 3),,сА 1,15 (фиг. 4). щего момента равно: фиг. 2 Аш; .ср

25,2 мм; фиг. Э Асма ц ср 14,9 мм; фиг. 4 Ью;, с, 18,1 мм.

В каждом рабочем цикле, ограниченном на осциллограммах импульсами с датчика границ рабочих циклов (кривая В), измеряют наибольшее и наименьшее значения угловой скорости, вычисляют их разность и среднее значение этой разности за серию из

25 последовательных рабочих циклов.

Для режимов фиг. 2-4 эта величина равна: фиг, 2 td> u, q cp 42,5 мм; фиг, 3 ю и,.п cp = 35 мм; фиг. 4 о1ц.п.ср = 54,9 мм.

Таким образом, для данных режимов коэффициент К равен: фиг. 2 К = 1,7; фиг. 3 К = 2,4; фиг. 4 К = 3,1., Полученные значения коэффициентов

К для анализируемых режимов отражают различия в устойчивости работы двигателя, наблюдаемые испытателями, нри этом чем больше значение К, тем хуже устойчивость работы двигателя.

Предлагаемый критерий неравномерности последовательных рабочих циклов может быть использован в адаптивных системах регулирования двигателя по устойчивости его работы в качестве показателя оптимизации.

Использование предлагаемого спо- . соба испытания двигателя внутреннего сгорания имеет следующие техникоэкономические преимущества по сравнению с известными: увеличивает точность и объективность определения степени идентичности последовательных рабочих циклов непосредственно во время испытаний, что позволяет оперативно оценивать качество вносимых изменений в регулировке и конструкции двигателя; количественный критерий, формируемый в результате осуществления способа, может быть использован в качестве показателя оптимизации в адаптивных системах регулирования двигателя по устойчивости его работы, обеспечивая большую точность регулирования; использование предлагаемых способа и устройства для его реализации позволит повысить экономичность работы двигателя внутреннего сгорания и уменьшить, токсичность отработавших газов в связи с более качественной доводкой систем питания.

1087802

l087802

Заказ 2645/36

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Федотов

Редактор Р, Цицика Техред И.Иетелева Корректор А.Дзятко