Способ контроля работы двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 4 0 01 М 15/00 ЗОБРЕ ОПИСА и вое значение ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что регистрируютсигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают ихмежду собой и измеряют фазу исследуемого процесса, о т л и ч а ю щ ис я тем, что, с целью повышения качества 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, о т л и ч а - щ и й с я 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 ну5101520 30 35 Изобретение относится к машиностроению, конкретно к двигателестроению, а именно к испытаниям и регулировке двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано при регулировке дизельных икарбюраторных двигателей в процессеих эксплуатации,Известны способы контроля работыдвигателя внутреннего сгорания, заключающиеся в том, что регистрируютсигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают ихмежду собой и измеряют фазу исследуемого процесса.Регистрацию момента прихода поршня в ВМТ осуществляют в помощью технологического отметчнка ВМТ устанавливаемого на вал двигателя, обычноиндуктивного или емкостного типа Момент ВМТ поршня определяется по моменту прохождения технологическогоотметчика мимо индуктивного датчикаи по генерированию электрическогосигнала ВМТ при замыкании магнитногопотока датчика 111 .Недостатком известного способаявляется низкая точность измеренияфаз процессов двигателя, так как любой технологический отметчик устанавливается с разбросом в пределах допуска, а крутильные колебания валадвигателя дополнительно вносят погрешность измерения момента ВМТ поршня, что снижает качество контроля,Цель изобретения - повышение качества контроля работы ДВС путем более точного измерения фаз процессовДВС,Цель достигается тем, что согласно способу контроля работы,двигателявнутреннего сгорания, заключающемусяв том, что регистрируют сигнал исследуемого процесса и опорную фазовуюточку, сравнивают их между собой иизмеряют фазу исследуемого процесса,регистрируют спектр сигналов вибрации двигателя в вертикальной плоскости, селектируют из спектра сигналовгармоническую составляющую с частотой, равной удвоенной частоте вращения вала двигателя а в качествеопорной фазовой точки принимают характерный фазовый момент на гармони -ческой составляющей,В качество характерного фазовогомомента на гармонической составляющей можно принимать ее экстремальное значение. Б качестве характерногофазового 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 10- 15 дБ выше всех остальных составляющих, в том числе центробежных сил, вызванных остаточным дисбалансом, Так как при ра.боте двигателя положение поршня, его скорость и ускорение связаны между собой по фазе, то следующие гармонические составляющиевибраций двигателя, вызванные движением его поршня, так же жестко связаны по фазе. Однако вибрация двигателя, вызванная движением поршня пере/ 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 ускорениемпоршня и ее фаза жестко привязана кположению поршня. Яа 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 ВМТ и НМТ виброускорение имеет максимальное значение. На фиг. 1 впоказан сигнал исследуемого процесса(сигнал впрыска топлива); на фиг, 1 г -сигнал, характеризующий фазу впрыскатоплива относительно ВМТ,Таким образом, если принять и преобразовать в электрический сигнал виброускорение двигателя в вертикальной плоскости (вдоль оси поршня), 1275253отселектировать без фазовых искажений гармоническую составляющую второго порядка частотой, равной удвоенной частоте врашения вала, и определить моменты экстремума гармонической составляющей, то определяютсямоменты прохода поршня в ВМТ и НМТ.Если преобразовать в электрический сигнал виброскорость двигателя,то гармоническая составляющая второого порядка сдвигается на 90 , и необходимо определять момент переходагармонического сигнала через нулевоезначение.Сравнивая момент перехода гармонической составляющей через экстремальное значение с момента регистрации сигнала исследуемого процесса,можно определить фазу исследуемогопроцесса. 20За рабочий цикл двигателя гармоническая составляющая второго порядка имеет четыре экстремальных значения и для однозначного измеренияпроводят по отношению к ближайшему 25по времени экстремуму, после момента регистрации сигнала исследуемогопроцесса, которыи обычно на 10-20раньше момента ВМТ.Устройство для контроля работы З 0двигателя внутреннего сгорания содержит последовательно соединенныедатчик 1 исследуемого процесса,формирователь 2 сигнала, измеритель3 временных интерваловблок 4 индикации, а также последовательносоединенные вибродатчик 5, блок 6частотной селекции, блок 7 определения моментов экстремального (нулевого) значения, выходом подключенный 40к второму входу измерителя временныхинтервалов, а также блок 8 подстройки частоты селекции,.вход которого ф,подключен к выходу блока частотнойселекции, а выход - к второму входу 45блока частотной селекции.Датчик исследуемого процесса может быть выполнен в виде датчикаакустического сигнала, установленного на корпусе форсунки. 50Формирователь 2 сигнала может бытьвыполнен в виде ждущего мультивибратора, который вырабатывает импульсв момент регистрации сигнала исследуемого процесса. 55 Измеритель 3 временных интервалов может быть выполнен в виде стандартного измерителя, содержащего блокиндикации в виде цифрового табло.Вибродатчик может быть выбран люБлок 6 частотной селекции можетпредставлять собой перестраиваемыйпо частоте электрический колебательный контур с управляемой по частотеполоской пропускания,Блок 8 подстройки частоты селекции представляет собой измерительуровня отфильтрованной гармоники,выходом подключенный к управляемойреактивности колебательного контура,например варикапу.Блок 7 определения моментов экст-ремального или нулевого значения может быть выполнен в виде компараторанапряжения, настроенного на нулевойили максимальный уровень сигнала,Устройство работает следующим образом.Датчик исследуемого процесса (датчик впрыска) вырабатывает электрический сигнал в момент впрыска топлива,Формирователь сигнал по переднемуфронту сигнала генерирует импульс,который запускает счетчик измерителявременных интервалов.Сигнал от вибродатчика поступаетна 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 уровнюсигнала на частоте 2 вр. Блок определения моментов экстремального значения вырабатывает сигнал в моментмаксимального уровня гармоническогосигнала, 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 установкой момен. та впрыска топлива отно"ительно ВМТ, Поэтому очень важно точно измерить1275253 Составитель Н, ПатрахальцевН. Марголина Техред В.Кравчук Корректор С. Шекм Редак аказ б 551/3 Тираж 778 НИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва Ж, Ра Подписное .комитета СС открытий кая наб., д роектная, 4,Ужгоро роизводственно-полиграфическое пре и 3Фазы 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. аПредлагаемый способ устраняетэтот недостаток, Момент ВМТ измеряют при работе двигателя по параметрам движения его поршня. Точность измерения момента ВМТ может быть достиго . онута до О,1 , хотя точность до 0,5достаточна для большинства потребителей.