Устройство для измерения толщины масляной пленки в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИМ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4232704/25-06 21.04.87 23,07.89. Бюл. Центральный дизельный инс Б. Л. Ханин и 421.43.001 (088 Авторское сви 6695, кл. Р 01(21) (22) (46) (71) ский (72) (53) (56)52научно-исследовательтитутД, Н. Ведерников 8)детельсМ 11/ тво СССР10191. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГННТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ МАСЛЯНОЙ ПЛЕНКИ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к машинострое. нию и предназначено для повышения точности измерения толщины масляной пленки в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В стенке гильзы 1 цилиндра установлен прозрачный элемент 4, связанный двумя ветвями световода соответственно последовательно с ультрафиолетовым светофильтром 8, теплозащитным светофильтром 7, линзой 6, ультрафиолетовым излучателем 5 и запирающим желтым светофильтром 12 и фотоумножителем 13, который электрически связан с усилителем 15 и осциллографом 18, связанным с датчиком 17 положения поршня. 1 ил.3Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при испытаниях двигателей внутреннего сгорания для исследования маслораспределения в цилиндре.Цель изобретения - повышение точности измерения толщины масляной пленки.На чертеже представлена общая схема устйройства.Устройство выполнено на базе одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания и содержит гильзу 1 цилиндра диаметром 150 мм, поршень 2 с поршневым кольцом 3, прозрачньй элемент 4, выполненный, например, из оргстекла и установленный в стенке гильзы 1 цилиндра, ультрафиолетовый излу. чатель 5, в качестве которого использована ртутно-кварцевая лампа, линза 6, тепло- защитный сине-зеленый светофильтр 7, возбуждающий ультрафиолетовый светофильтр 8, световод 9, который с одной стороны контактирует с прозрачным элементом 4, а с другой стороны раздвоен - одна ветвь 10 контактирует с возбуждающим светофильтром 8, вторая ветвь 11 контактирует с запирающим желтым светофильтром 12. Установка имеет также фотоумножитель 13, заключенный в металлический кожух 14, усилитель 15, диск 16, насаженный на коленчатый вал двигателя (не показан), датчик 7 положения поршня (выполненный, например, в виде фотоэлектрического датчика), за по ми нающи й осциллогра ф 18.При этом для исключения влияния кривизны внутренней поверхности диаметр прозрачного элемента 4 выбран из условияО= (0,01 - 0,03) Оп,где О;диаметр прозрачного элемента;О- диаметр цилиндра двигателя внутреннего сгорания, составляющий3 мм.Внутренняя поверхность прозрачного элемента обработана совместно с рабочей поверхностью гильзы 1 цилиндра, а наружная поверхность прозрачного элемента выполнена плоской и полированной.Для удобства регулирования и уменьшения влияния несоосности прозрачного элемента и световода световой диаметр световода 9 в месте контакта с прозрачным элементом 4 равен 1, - 1,2 от диаметра прозрачного элемента. Световой диаметр ветви 10 световода 9 составляет 0,3 - 0,5 от светового диаметра ветви 11 и равен 1,4 в 1,5 мм исходя из условий передачи необходимой силы света и минимальных потерь сигнала от масляной пленки. Эта ветвь световода предназначена для передачи ультрафиолетового и синего света высокой интенсивности и поэтому изготовлена из кварцевого стекла. Вторая ветвь 11 световода 9 предназначена для передачи света люминесценции масла и поэтому выполнена из обычного стекла. Световой диаметр ветви 11 равен 3,4 - 3,6 мм исходя из усло вий передачи максимального света люминесценции масла. При этом ветвь 11 световода плохо пропускает отраженный возбуждающий ультрафиолетовый свет и играет роль дополнительного фильтра, снижающего паразитный сигнал, вызванный нескрещенностью возбуждающего и запирающего светофильтров.Диаметр рабочей поверхности фотокатода фотоумножителя 13 должен составлять 10 8 - 12 мм для получения максимальногоэлектрического сигнала от света люминесценции масла.Теплозащитный светофильтр 7, срезающий длинноволновую часть излучения ртутно-кварцевой лампы 5, предназначен для повышения точности измерений толщины масляной пленки за счет снижения паразит- ного сигнала вследствие лучшей скрещенности возбуждающего светофильтра 8 и запирающего светофильтра 12. Коэффициент про пускания светофильтра 7 в области длинволн 700 - 780 нм составляет 8 - 16 Я.Для повышения точности измерения толщины масляного слоя на диске 16 имеется 120 радиальных прорезей, равномерно распределенных по окружности (через три поворота коленчатого вала). При этом для удобства чтения осциллограммы две диаметрально противоположные прорези, соответствующие положениям поршня в верхней и нижней мертвых точках, имеют ширину 0,75 30 и 2,5 мм соответственно, а остальные прорези имеют ширину 1,5 мм.Устройство работает следующим образом.Поршень 2 с кольцом 3 совершаетвозвратно-поступательное движение в гильзе 1. Излучение ртутно-кварцевой лампы 5 про ходит через фокусирующую линзу 6, теплозащитный светофильтр 7 и возбуждающий светофильтр 8. При этом теплозащитный сине-зеленый светофильтр 7 резко снижает интенсивность видимой длинноволновой и ближней инфракрасной частей излучения ртутно-кварцевой лампы. Возбуждающий ультрафиолетовый светофильтр 8 выделяет из указанного излучения длинноволновую ультрафиолетовую и коротковолновую види.мую части, представляющие собой воз буждающее излучение. Возбуждающее излу.чение по ветви 1 О световода 9 попадает на прозрачный элемент 4 и масляный слой на внутренней поверхности гильзы1 цилиндра, возбуждая в нем люминесценцию, При этом потери возбуждающего све та минимальны вследствие того, что ветвь10 световода 9 изготовлена из кварцевого стекла, а между плоской торцовой поверхностью световода 9 и плоской наружной поверхностью прозрачного элемента 4 отсутствует воздушный зазор. Так как диаметр прозрачного элемента 4 составляет 0,01 - 0,03 от диаметра гильзы 1 цилиндра, то влияние кривизны внутренней поверхности прозрачного элемента на силу света1495656 Формула изобретения Составитель Л. ЛристнРе,ъктор Н. Бикива Техред И. Верее Корректор.Э 1 нч аконаЗаказ 4252/30 Тираж 789 ПодписиеВНИИПИ Гссларственного комитета по изобретенииз и тиртаим нри ГКНТ ССС 1113035, Москва, Ж - 35, Рауискан наб л. 45Производственно-издательский ккбинат Патент, г. Ужгрл, г. Гагарина, 101 люминесценции пренебрежимо мало. Свет люминесценции масла вместе с отраженным возбуждающим светом попадает в прозрачный элемент 4 и далее в ветвь 11 световода 9. Превышение светового диаметра световода 9 над диаметром прозрачного элемента 4 в 1,1 - 1,2 раза обуславливает нечувствительность установки к несоосности прозрачного элемента и световода, а также минимальную величину потерь света люминесценции при переходе из прозрачного элемента 4 в световод 9. Причем вследствие различия в световых диаметрах ветвей 10 и 11 световода 9 около 80 Я свет люминесценции масла на выходе из прозрачного элемента попадает в ветвь 11. При этом указанная ветвь световода интенсивно поглощает отраженный ультрафиолетовый свет и одновременно хорошо пропускает свет люминесценции. Более полное отделение света люминесценции от отраженного возбуждающего света происходит в за пирающем желтом светофильтре2. Далее свет люминесценции падает на катод фотоумножителя 13 и вызывает в последнем изменение анодного напряжения, пропорционального толщине масляной пленки. При этом происходит полное использование света люминесценции вследствие того, что диаметр рабочей поверхности фотокатода фотоумножителя 13 составляет 10 мм. Сигнал фото- умножения 13 поступает на усилитель 15 и затем на запоминающий осциллограф 18. 30 Параллельно на экране осциллографа происходит запись импульсов, поступающих от датчика 17 положения поршня, связанного с диском 16, через каждые 3 поворота коленчатого вала двигателя. При этом диск 6 вращается совместно с коленчатым ва лом двигателя. Импульсы положений поршня в верхней и нижней мертвых точках отличаются друг от друга и от остальных импульсов по ширине вследствие различия в ширине соответствующих им прорезей диска.Используя данные осциллограммы, по тарировочному графику определяют толщину масляной пленки в микрометрах. Устройство для измерения толщины масляной пленки в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее гильзу цилиндра с отверстием, поршеньпрозрачный элемент, ультрафиолетовый излучатель, линзу, фотоумножитель, усилитель, осциллограф, световод, возбуждающий и запирающий светофильтры и датчик положения поршня, причем прозрачный элемент размещен в отверстии в гильзе цилиндра и связан световодом с фотоумножителем через запирающий светофильтр, фотоумножитель последовательно электрически связан с усилителем и с осциллографом, связанным также с датчиком положения поршня, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит тсилозащитный светофильтр, установленный между линзой и возбуждающим светофильтром, световод выполнен в виде двух ветвей, соответственно связывающих прозрачный элемент с возбуждающим и запирающим светофильтрами, причем световой диаметр первой ветви равен 0,3 - 0,5 светового диаметра второй ветви, общий световой диаметр световода в месте его контакта с прозрачным элементом составляет 1,1 - 1,2 диаметра последнего, диаметр которого в свою очередь составляет 0,01 - 0,03 диаметра гильзы цилиндра.