Способ контроля работы двигателя внутреннего сгорания

 

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУГРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что регистрируют сигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса, отличаю-щи йс я тем, что, с целью повьшения ка1/ чества контроля, регистрируют спектр сигналов вибрации двигателя в вертикальной плоскости, селектируют из спектра сигналов гармоническую составляющую с частотой, равной удвоенной частоте вращения вала двигателя , а в качестве опорной фазовой точки принимают характерный фазовый момент на гармонической составляющей. 2.Способ по п. 1, отличащ и и с я тем, что в качестве характерного фазового момента на гармонической составляющей принимают ее экстремальное значение. 3.Способ по п. 1, отличаа S ющийс я тем, что в качестве характерного фазового момента гармони (Л ческой составляющей принимают ее нулевое значение. rap omvecfraff состовлающая дбагател Smofjoeo порядка , бызбаннй iffCwpeffueM поршт 720f Из 1гери1яея нуй FF п интерба/ 72О f Рие. 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 G 0) M 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (? 1 ) 3709456/25-06 (22) ) 1,03,84 (46) 07. 12. 86. Бюл. N - 45 (72) В, М, Жарнов, В, А, Константинов, Ф. Ф. Братский, В, Г. Березовский и М, И, Средов (53) 621.43.00).5(088.8) (56) !. Павлов Б. В. Акустическая диагностика механизмов. — N.: Машиностроение, 1973, с. 28, 36, 103, (54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что регистрируют сигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества контроля, регистрируют спектр сигналов вибрации двигателя в вертикальной плоскости, селектируют из спектра сигналов гармоническую со- . ставляющую с частотой, равной удвоенной частоте вращения вала двигателя, а в качестве опорной фазовой точки принимают характерный фазовый момент на гармонической составляющей.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а— шийся тем, что в качестве характерного фазового момента на гарионической составляющей принимают ее экстремальное значение.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю ш и й-с я тем, что в качестве характерного фазового момента гармонической составляющей принимают ее нулевое значение.

1275253

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к двигателестроению, а именно к испытаниям и регулировке двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано при регулировке дизельных и карбюраторных двигателей в процессе их эксплуатации, Известны способы контроля работы двигателя внутреннего сгорания, заключающиеся в том, что регистрируют сигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса.

Регистрацию момента прихода поршня в BNT осуществляют в помощью технологического отметчнка ВМТ устанав1 ливаемого на вал двигателя, обычно индуктивного или емкостного типа., Момент ВМТ поршня определяется по моменту прохождения технологического отметчика мимо индуктивного датчика и по генерированию электрического сигнала BNT при замыкании магнитного потока датчика (1) .

Недостатком известного способа является низкая точность измерения фаз процессов двигателя, так как любой технологический отметчик устанавливается с разбросом в пределах допуска, а крутильные колебания вала двигателя дополнительно вносят погрешность измерения момента ВМТ поршня, что снижает качество контроля.

Цель изобретения — повышение качества контроля работы ДВС путем более точного измерения фаз процессов

ДВС, Цель достигается тем, что согласно способу контроля работы,двигателя внутреннего сгорания, заключающемуся в том, что регистрируют сигнал исследуемоro процесса и опорную фазовую точку, сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса, регистрируют спектр сигналов вибрации двигателя в вертикальной плоскости, селектируют из спектра сигналов гармоническую составляющую с частотой, равной удвоенной частore вращения вала двигателя„ а в качестве опорной фазовой точки принимают характерный фазовый момент на гармони— ческой составляющей.

В качество характерного фазового момента на гармонической составляющей можно принимать ее экстремальное значение В качестве характерного фазового момента на гармонической составляющей можно принимать ее нулевое значение.

На фиг, 1 представлена диаграмма временных сигналов; на фиг ° 2 — устройство для осуществления способа, Способ заключается в следующем, Вращающийся кривошипно-шатунный механизм служит интенсивным источником вибраций двигателя, Причины появления вибраций — силы инерции различных порядков. Анализ спектров вибраций двигателей показывает, что они в основном определяются неуравновешенными силами второго порядка для вертикальной плоскости. Эти силы вызваны возвратно-поступательным движением поршня и шатуна, и они на 1015 дБ выше всех остальных составляющих, в том числе центробежных сил, вызванных остаточным дисбалансом.

Так как при ра.боте двигателя положе— ние поршня, его скорость и ускорение связаны между собой по фазе, то следующие гармонические составляющие вибраций двигателя, вызванные движением его поршня, так же жестко связаны по фазе. Однако вибрация двигателя, вызванная движением поршня пер/ вого порядка, имеет частоту вращения, такую же, как частота вращения двигателя и, следовательно, на вибросигнал,, вызванный движением поршня, накладывается вибросигнал, вызванный дисбалансом двигателя, который имеет относительно первого произвольную для данного двигателя фазу.

Гармоническая составляющая вибраций двигателя в вертикальной плоскости второго порядка на частоте 2 вращения определяется только ускорением поршня и ее фаза жестко привязана к положению поршня. На фиг. 1 а пока- зана зависимость виброускорения двигателя на частоте 2 вращения в зависимости от углового положения поршня. Видно, что в момент прихода поршня в BNT и НМТ виброускорение имеет максимальное значение. На фиг. 1 в показан сигнал исследуемого процесса (сигнал впрыска топлива); на фиг, 1 r— сигнал, характеризующий фазу впрыска топлива относительно ВМТ, Таким образом, если принять и преобразовать в электрический сигнал виброускорение двигателя в вертикальной плоскости (вдоль оси поршня), 1275253 отселектировать без фазовых искажений гармоническую составляющую второго порядка частотой, равной удвоенной частоте врашения вала, и определить моменты экстремума гармоничес- 5 кой составляющей, то определяются моменты прохода поршня в BMT u HMT.

Если преобразовать в электрический сигнал виброскорость двигателя, то гармоническая составляющая второ- 10 о

ro порядка сдвигается на 90, и необходимо определять момент перехода гармонического сигнала через нулевое значение.

Сравнивая момент перехода гармо- 15 нической составляющей через экстремальное значение с момента регистрации сигнала исследуемого процесса, можно определить фазу исследуемого процесса. 20

За рабочий цикл двигателя гармоническая составляющая второго порядка имеет четыре экстремальных значения и для однозначного измерения проводят по отношению к ближайшему 25 по времени экстремуму, после момента регистрации сигнала исследуемого процесса, которыи обычно на 10-20 раньше момента BMT.

Устройство для контроля работы З0 двигателя внутреннего сгорания содержит последовательно соединенные датчик 1 исследуемого процесса, формирователь 2 сигнала, измеритель

3 временных интервалов,,блок 4 индикации, а также последовательно соединенные вибродатчик 5, блок 6 частотной селекции, блок 7 определения моментов экстремального (нулевого) значения, выходом подключенный 40 к второму входу измерителя временных интервалов, а также блок 8 подстройки частоты селекции,.вход которого подключен к выходу блока частотной селекции, а выход — к второму входу 45 блока частотной селекции.

Датчик исследуемого процесса может быть выполнен в виде датчика акустического сигнала, установленного на корпусе форсунки. 50

Формирователь 2 сигнала может быть выполнен в виде ждущего мультивибратора, который вырабатывает импульс в момент регистрации сигнала исследуемого процесса. 55

Измеритель 3 временных интервалов может быть выполнен в виде стандартного измерителя, содержащего блок индикации в виде цифрового табло.

Вибродатчик может быть выбран люБлок 6 частотной селекции может представлять собой перестраиваемый по частоте электрический колебательный контур с управляемой по частоте полоской пропускания, Блок 8 подстройки частоты селекции представляет собой измеритель уровня отфильтрованной гармоники, выходом подключенный к управляемой реактивности колебательного контура, например варикапу.

Блок 7 определения моментов экст- ремального или нулевого значения Может быть выполнен в виде компаратора напряжения, настроенного на нулевой или максимальный уровень сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Датчик исследуемого процесса (датчик впрыска) вырабатывает электрический сигнал в момент впрыска топлива, Формирователь сигнал по переднему фронту сигнала генерирует импульс, который запускает счетчик измерителя временных интервалов.

Сигнал от вибродатчика поступает на вход блока частотной селекции. блок 8 настраивается на частоту пропускания 2 вр. Для точной настройки частоты, при которой отсутствуют фазовые искажения гармонического сигнала, введен блок подстройки частоты селекции, который настраивает блок частотной селекции по максимальному уровню сигнала на частоте 2 вр. Блок определения моментов экстремального значения вырабатывает сигнал в момент максимального уровня гармонического сигнала, который останавливает счетчик измерителя временных интервалов, Показания счетчика индицируются блоком индикации.

Проблема контроля работы ДВС является очень актуальной. Качество работы двигателя, его основных систем, определяет не только его мощность, надежность, долговечность, но и расход топлива. Одним из основных систем двигателя является топливная система, работа которой определяет многие его параметры. Качество работы топливной системы определяется прежде всего правильной ус ",àíoâêîé момента впрыска топлива отно"ительно ВМТ, Поэтому очень важно точно измерить

1275253

Фые 2

Составитель Н. Патрахальцев

Техред В.Кравчук Корректор C. П!екмар

Редактор Н. Марголина

Заказ б551/31

Тираж 778 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, 5 фазы впрыска топлива во время работы двигателя и настроить его на оптимальный режим.

Применяемые методы и устройства контроля, которые используются в машиностроении, имеют низкое качество из-за недостаточной точности измерения момента ВМТ. а

Предлагаемый способ устраняет этот недостаток. Момент ВМТ измеряют при работе двигателя по пара 1етрам движения его поршня. Точность измерения момента ВМТ может быть достиг5 о . о нута до О,1, хотя точность до 0 5 достаточна для большинства потребителей.