Способ измерения компрессии в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

И.Д. Бухтияров, В.Б. Ан, В.И. Лутай, В.И. Иаоакин и В.А. Слепч к (72) Авторы изобретения

У

Специальное опытное проектно-конструкторско- цхно)трагическое бюро Сибирского отделения Всесоюзной ордена Ленйна академии..., сельскохозяйственных наук им. В.И. Ленина (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПРЕССИИ В ДВИГАТЕЛЕ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

1.:I O ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к методам и средствам испытания и диагностики двигателей внутреннего сгорания..

Известен способ измерения компрессии в двигателе внутреннего сгорания, 5 эаключающиися в том, что подают импульсы высокого напряжения на свечи зажигания и измеряют напряжение пробоя искрового промежутка, по результату . которого судят о величине компрессии (1 )., Известно устройство для измерения компрессии в двигателе внутреннего сгорания, содержащее свечу зажигания, высоковольтный провод, генератор вы" сокого напряжения, схему управления, датчик синхронизации, датчик напряжения пробоя, усилитель, преобразователь и индикатор, причем свеча высоковольтным проводом через генератор соединена со схемой управления, к 20 которой подключены датчик синхронизации и датчик напряжения пробоя, связанный с усилителем (1).

Однако по измеренному значению напряжения пробоя искрового промежутка не возможно судить с достаточной точностью о величине давления сжатия в камере сгорания в связи с тем, что напряжение пробоя искрового промежутка зависит как от давления в камере сгорания, так и or состояния свечи зажигания (искровой промежуток и нагар), которое меняется во время эксплуатации. Кроме того, по измеренной величине давления сжатия трудно судить и о герметичности камеры сгора" ния 1 а следовательно и о компрессии в цилиндрах ДВС), так как давление сжатия зависит не только от герметичности, но и от атмосферного давления.

Цель изобретения - повышение точности измерения компрессии в двигателе внутреннего сгорания.

Укаэанная цель достигается тем, что при способе измерения компрессии в двигателе внутреннего, сгорания по97017 дают импульсы высокого напряжения и измерения проводят на двигателе, находящемся в состоянии покоя, а затем на двигателе, прокручиваемом от постоянного источника энергии, в моменты достижения поршнем верхней мерт" вой точки (ВИТ ) на такте сжатия, измеряют атмосферное давление и вычисляют произведение отношения измеренных напряжений пробоя на величину атмосферного давления, а в качестве результата принимают результат вычи сл ения .

Указанная цель достигается также тем, что устройство дополнительно со держит амплитудно-временной преобразователь, время-импульсный преобразователь, блок памяти, блок вычисления и датчик атмосферного давления, причем амплитудно-временной и время-им- ze пульсный преобразователи и блоки па- . мяти и вычисления соединены последовательно и включены между усилителем и индикатором, первый выход схемы управления связан с амплитудно-времен- 2S ным преобразователем, второй - с бло" ком памяти непосредственно, а третийс блоком памяти через преобразователь, соединенный с датчиком атмосфер" ного давления. M

Сущность способа измерения компрессии опирается на известный закон

Пашена, согласно которому пробойное напря>кение

u„,= "(Р Ь), где Идо- пробойное напряжение;

Р - давление в камере сгорания;

b - величина искрового промежутка свечи зажигания.

Из закона Пашена следует, что при 40 неизменном искровом промежутке свечи зажигания функция пробойного напряжения имеет вид

ПР

Таким образом, напряжение пробоя, 4$ измеренное в режиме покоя

И„= ht(P ), где Р „- атмосферное давление.

Напряжение пробоя, измеренное в режиме прокрутки в момент достижения sO поршнем ВИТ на такте сжатия, И„„= ЬГ(Р ), где Р " максимальное давление конца пр сЖ такта сжатия.

Разделив И,,„ на И получим некото"

i 1Ã2, fly рый коэффициент

0щ, ьк(ьк) (Ъд

И р„ 7 Рд) f(РО) 5

t

Учитывая, что при постоянстве иск рового промежутка свечи зажигания зависимость пробивного напряжения от давления является линейной функцией с некоторым коэффициентом, можно записать

К . ca 4 ся Ипр,>

Коэффициент K показывает во сколько раз максимальное давление на такте сжатия больше, чем атмосферное давление, которое было в камере сгорания в режиме FlokoH двигателя. Умножив коэффициент К на величину атмосферного давления, получаем компрессию, т.е.

Р= — . P

k Onp к И,„ >На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления способа; >а фи г. 2 - эпюры электрических си гйалов; на фиг. 3 — эпюры электричес- ких процессов, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство, реализующее способ измерения компрессии в двигателях внутреннего сгорания, содержит последовательно соединенные датчик 1 атмосферного давления и преобразователь 2, а также последовательно соединенные датчик 3 напряжения пробоя, усилитель 4, амплитудно-временной преобразователь 5, время-импульсный преобразователь 6, блок 7 памяти, блок 8 вычисления и индикатор 9.

Устройство содержит также датчик 10 синхронизации, генератор 11 высокого напряжения и схему 12 управления .

Первый вход амплитудно-временного преобразователя 5 соединен с выходом усилителя 4, а второй вход - с первым выходом схемы 12 управления, второй и третий выходы которой соответственно подключены к вторым входам блока 7 памяти и преобразователя 2. Четвертый выход схемы 12 управления соединен с входом генератора 11 высокого напряжения, выход которого через высоковольтный проводник 13 подключен к све. че 14 зажигания двигателя 15. Вход усилителя 7 и первый вход схемы 12 управления подключены к выходу датчика 3 напряжения пробоя, а второй вход схемы 12 управления - к выходу датчика 10 синхронизации. Кроме того, выход преобразователя 2 соединен с тэетьим входом блока 7 памяти, а вы5 970175 6 ход блока 8 вычисления - с индикато" . разовываются в прямоугольные импульром 9. сы (фиг. 2г) той же длительности,, Устройство для осуществления спо- что и пилообразные импульсы. Эти имсоба измерения компрессии работает пульсы поступают далее на вход времяследующим образом. 5 импульсного преобразователя 6, в коПосле прогрева двигателя 15 отклю- тором длительности импульсов преобчают подачу топлива. При этом двига- разовываются в пропорциональное число тель, выработав оставшуюся часть топ- импульсов m - m „ (фиг. 2д). Эти лива, останавливается . Затем отклю- серии импульсов по управляющему сигчают систему зажигания и подключают 1О налу с второго выхода схемы 12 управ. свечу 14 зажигания двигателя 15 к ления на второй вход блока 7 проходят выходу генератора 11 высокого напряже- в первую ячейку блока 7 памяти. Сления посредством высоковольтного про- довательно, в первой ячейке блока 7 водника 13. В исходном состоянии ге" памяти накапливается число импульсов, нератор 11 не работает. >>,ïðoïoðöèoHàëüíoå средней амплитуде

При запуске устройства на режим импульсов напряжения пробоя искровоизмерения схема 12 управления начи- го промежутка, генерируемых в интернает формировать импульс и (фиг.26), валах времени С - 54 (фиг. 26

° по переднему фронту которого запуска" и оно равно сумме„всех импульсов се" ется генератор 11 высоко -о напряже- рий и - е, т.е. и" ., где = 1-И. ния. Генератор 11 при .этом выдает им- После окойчания интервала времени пульсы высокого напряжения заданной К, генератор t1 запирается и npo- иФ частоты (фиг. 2а ) на свечу 14 зажига- цесс накопления заканчивается, ния двигателя 15. В межэлектродном Затем прокручивают двигатель 15 пространстве свечи 14 зажигания про- стартером или каким-нибудь другим исходит искровой пробой, внешним источником вращения. При этом

Датчик 3, в качестве которого при- в момент достижения стабильных обороменяют обыкновенный емкостный дели- тов двигателя 15 по сигналам, постутель напряжения, вЫдает напряжения пающим с датчика 1О синхронизации

) t I

В

А, В„, С„- А„, Â, С„(фиг. 2а) и 36 схема 12 управления начинает формиI . другие импульсы, амплитуда которых . ровать импульс d+ (фиг. Зв) передI

° j пропорциональна амплитуде напряжения ним фронтом которого запускается ге« пробоя искрового промежутка, а следова- нератор 11 высокого напряжения. Гетельно, искровому промежутку d и ат- нератор 11 при этом выдает высокое мосферному давлению Р<„на вход усили-З напряжение заданной частоты на светеля 4 и на первый вход схемы 12 yn- uy 14 зажигания двигателя 15. В искра вл ения. ровом промежутке свечи 14 зажигания

В усилителе 4 происходит усиление начинает происходить искровой и опо мощности этих .напряжений, которые бой, Амплитуда напряжения пробоя продалее поступают на вход амплитудно- gg порциональна искровому промежутку d временного преобразователя 5. f1o сиг- и давлению в камере сгорания, которое налу, поступившему с датчика 10 синх- зависит от фазы цикла работы двигаронизации и по сигналу, поступающему теля 15. с датчика 3 напряжения пробоя, схе- Известно, что давление в камере ма управления формирует временные 4 сгорания увеличивается на такте сжас интервалы й„-ьйи (фиг. 26), в тече" тия "Сж" (фиг. 3а) и достигает максиние каждого из которых происходит вы- мума в ВМТ. Затем давление постепенделение определенного числа амплитуд но уменьшается на такте рабочего напряжения пробоя и их преобразова" хода "Раб.ход" (фиг. 3а), а на посление в пропорциональные длительности дующих тактах выхлопа "Вып" (фиг.3а) (фиг. 2в). Длительность каждого из и всасывания "Вс" (фиг. 3а) достигает (I дй„- д йи (фиг. 26) соответствует атмосферного давления или может быть

° трем импульсам напряжения пробоя re- . даже несколько ниже атмосферного нератора 11. В конкретном случае AC„ Таким образом если известна диа"

< с

1 соответствует А, В, С, d4 - А, . грамма работы двигателя (фиг. 3a), В, С< и Ь-Ьи - А„, ВД, Сй. то изменение давления в камере сгораНа выходе амплитудно"временного ния можно представить в виде функции преобразователя 8 пилообразные им- P (фиг. 36 1. Поскольку амплитуда на1 пульсы А, 3q, С„.- Аи, В>, С„преоб-: пряжения пробоя пропорциональна дав7 970175» 8 лению, то, следовательно, закон изме-; В результате деления содержимого нения амплитуд напряжения пробоя с второй и первой ячеек блока памяти, выхода датчика 3 напряжения пробоя получим некоторый коэффициент повторяет закон изменения давления а камера сгорания, т.а. огиоаяаая амп-s Д 1 литуда А, В,, С -. Ag, В, C (фиг.36) в некоторых интервалах времени повто» =1 ряет закон изменения давления P в этих интервалах. где г и. - число импульсов, пропорцио сЖ Р кp

И „. г) Формула и зобретения

Схема 12 управления по сигналам, поступающим с датчика 10 синхронизации и с датчика 3 напряжения пробоя, формирует импульсы с временными интервалами М„-М (иг. 3в1 в области

BMT на такте сжатия. Длительности этих и мпуль со в соответст вуют прохождению определенного числа импуль" сов напряжения. В данном случае это число импульсов равно трем.

В дальнейшем работа устройства осуществляется аналогично по работе в режиме покоя за некоторыми исключе1ния ми . 25

3 амплитудно-временном преобразователе 5 амплитуды А„, В„, С„ - Аи, В,„, С,„(Фиг. 36) преобразовываются в пройорциональные длительности 36 (фиг. 3r, д). Далее эти импульсы преобразовываются в пропорциональное число импульсов vn„- и и (Фиг. Зе), ко-. торые в виде серий импульсов поступают на вход блока 7 памяти. Блок 7 памяти управляетвя так, что все имзз пульсы серии v8 - М„(фиг. 3e) поступают во вторую ячейку памяти, т.е. в ней накапливается число, равное. р„, л= где л = 1-й . Это число импульсов, 4Щ пропорциональное средней амплитуде напряжений пробоя А(, В, С - А р

Ви, Си (Фиг. 36), которые генерируются в интервалах времени 64, - М (Фиг. Зв1, пропорционально среднему

> 45 максимальному давлению конца такта сжатия за A. циклов работы двигателя.

По окончании VI-ro цикла по сигналу со схемы 12 управления, поступающему . на второй вход преобразователя 2, происходит преобразование сигнала датчика 1 атмосферного давления в число импульсов и выдача его в третью ячейку блока 7 памяти. Блок 8 вычис" ления производит операцию деления содержимого второй и первой ячеек блока 7 памяти и умножение результата частного на содержимое третьей ячейки нальное величине искрового промежутка д и среднему давлению в ВМТ на такте сжатия за ю циклов работы двигателя;

X, и„ - число импульсов, пропорциональное величине искрового промежутка 4 и атмосферному давлению.

Поскольку величина искрового промежутка Ъ постоянна, то коэффициент К показывает во сколько раз давление конца такта сжатия больше, чем атмосферное давление. Следовательно, умножив коэффициент К на величину атмосферного давления, получаем величину компрессии

И т„ и

1. Способ измерения компрессии в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в том, что подают импульсы высокого напряжения на свечи зажигания и измеряют напряжение пробоя искрового промежутка, по результату которого судят о величине компрессии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, подают импульсы высокого напряжения и измерения проводят на двигателе, находящемся в состоянии покоя, а затем на двигателе, прокручиваемом от постороннего источника энергии, в моменты достижения поршнем верхней мертвой точки на такте сжатия, измеряют атмосферное давление и. вычисляют произведение отношения измеренных напряжений пробоя на величину атмосферного давления, а в качестве результата принимают результат вычисления, 2. Устройство для измерения компрессии в двигателе внутреннего сгорания, содержащее свечу зажигания, ®ысоковольтный провод, генератор высокого напряжения, схему управления, датчик синхронизации, датчик напоя-! жения пробоя, усилитель, преобразоваюг. 1 в, р

В

"n ф ï!

9 9?01 тель и индикатор, причем свеча высоковольтным проводом через генератор соединена со схемой управления, к которой подключены датчик синхронизации и датчик напряжения пробоя, свя- у занный с усилителем, о т л и ч ар щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит амплитудно-временной преобразователь, время-импульсный npeo6-. разователь, блок памяти, блок вычисле- !© ния и датчик атмосферного давления, причем амплитудно-временной и времяимпульсный преобразователи и бпоки

75 10 памяти и вычисления соединены последо-.

1 вательно и включены между усилителем и индикатором, первый выход схемы управления связан с амплитудно-временным преобразователем, второй " с блоком памяти непосредственно, а третийс блоком памяти через преобразователь, соединенный с- датчиком атмосферного давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3943759 кл. 73-119, опублик. 1978.

%ШИШ

iiala

970175

I

I ! !

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор А, Огар Техред М. Тепер Корректор Н. Бдзяк

Заказ о375/50 Тираж о87 Подписное

ВНИИПИ: Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва N-35 Раушская наб. д. 4/5 .в ° «, а..ей е. ему е Х ы»

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