Способ приработки двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ю 0 01 М 15/ОО,Г 02 В 79/00 Е ИЗОБРЕТЕНИ ПИ тивности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса. Поставленная цель достигается тем, что в процессе приработки изменение частоты вращения и нагрузочного момента на валу двигателя осуществляется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем процесс приработки разбит на равные по времени отрезки. В пределах каждого отрезка температура трущихся сопряжений и толщина масляного слоя, ограничивающие интенсивность процесса приработки, достигают предельно допустимых значений. Устройство, реализующее способ, содержит нагрузочное устройство 1 подключенное к испытуемому двигателю 2, датчики 3 и 4 частоты вращения и нагруэочного момента, вычитающие элементы 5 и 6, исполнительные механизмы 7 и 8 по частоте вращения и нагрузке двигателя, блок 9 управления, выполненный в виде программного модуля, 2 с. и 1 з,п, ф-лы, 2 ил.,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Производственное объединение "Ленавторемонт" и Ленинградский сельскохозяйственный институт(56) Мухин Е.МСтоляров И,И, Обкатка Ч-образных автомобильных двигателей при капитальном ремонте. М,: Транспорт, 1974.Авторское свидетельство СССРМ 1180729, кл. 6 01 М 15/00, 1984.(54) СПОСОБ ПРИРАБОТКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания, Целью изобретения является повышение эффек 1663477 А 1Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания при их изготовлении и капитальном ремонте,Целью изобретения является повышение эффективности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса,На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для приработки двигателя внутреннего сгорания; нэ фиг;2 - принципиальная схема программного модуля устройства,Способ осуществляют следующим образом.Запускают двигатель внутреннего сгорания, нагружаемый тормозным устройством, и изменяют в процессе приработки частоту вращения и момент нагрузки вала двигателя по закону, описываемому кусочно-линейной функцией таким образом, что весь процесс приработки разбивается на равные по времени отрезки, в каждом из которых частоту вращения и нагрузочный момент изменяют во времени по линейному закону. При этом коэффициенть кусочно- линейной функции задаются заранее на основе экспериментальных данных исходя иэ условия, что на каждом временном отрезке процесса параметры температуры поверхностей трущихся сопряжений и толщины масляного слоя, ограничивающие интенсивность процесса приработки, достигают предельно допустимые значения,Устройство, реализующее предложенный способ, содержит нагрузочное устройство 1, подключенное к испытуемому двигателю 2, датчики 3 и 4 частоты вращения и нагрузочного момента, первый и второй вь 1 читающие элементы 5 и 6, исполнительный механизм 7 по скорости, связанный с двигателем 2, исполнительный механизм 8 по нагрузке, связанный с нагрузочным устройством 1, блок 9 управления. Входы вычитающих элементов 5 и 6 связаны соответственно с датчиками 3 и 4 и соответствующими выходами блока 9 управления,Блок 9 управления выполнен в виде программного модуля, снабженного двумя генераторами 10 и 11 напряжения и генератором 12 импульсов.Каждый генератор 10 (1 1) напряжения содержит генератор 13 тока, О-триггер 14 останова и и параллельных цепочек, каждая из которых состоит из групп О-триггеров 15 управления, конденсатора 16, ключевого элемента 17 и переменного резистора 18, где 1= 1-п, Первые входы генераторов 10 и 11 напряжения служат выходами программного модуля, вторые выходы генераторов связаны с входом останова генератора 12 импульсов, а выход последнего соединен с входами генераторов 10 и 11,Каждая параллельная цепочка снабжена рабочим и импульсным входами, причем рабочий вход через последовательно соединенные конденсатор 16, ключевой элемент 17 и переменный резистор 18 связан с ее выходом, а импульсный вход цепочки через О-триггер 15 управления связан с входом управления ключевого элемента 17. Рабо 10 выходу генератора тока, а импульсные входы - к выходу генератора 12 импульсов, вторые входы О-триггеров 15 цепочек,. за исключением первой, подключены соответственно к выходам О-триггеров предшествующих цепочек, первый и второй входы О-триггера 14 останова соединены соответственно с выходом генератора 12 импульсов и выходом О-триггера последней цепочки, а выход О-триггера 14 останова совмещен со вторым выходом генератора 10 (11) напряжения,20 25 В основе задания кусочно-линейной функции процесса лежит следующее.Интенсификация процесса приработки ограничена условиями задира трущихся сопряжений двигателя. Поэтому температура Т поверхностей трущихся сопряжений не должна превышать температуру То, при которой происходит оплэвление поверхностного слоя сопряжений, т.е. 30 35 Т ТО (1) 40 Вторым ограничением является лимитирование минимальной толщины масляного слоя на поверхности сопряжений, Минимальная толщина масляного слоя Ьмии может иметь положительное значение только в случае, если сумма значений шероховатостей сопряженных поверхностей и предельных размеров абразивных частиц не превышает величину радиального зазо ра. Это условие можно сформулировать вследующем виде пминд 1 + д 2 .+ Ьа Р) где д 1 и д 2 - шероховатости первой и второй сопряженных поверхностей;Ь - предельный размер абразивных частиц, продуктов износа, твердых несгоревших частиц, находящихся в масле. 15 чие входы цепочек совместно подключены к(15) Ьзс 2 - Ь 2 сза 2 Ь 1 сг + Ь 2 с С учетом (15) получим: При изготовлении и капитальном ремонте ДВС имеет место некоторый допустимый разброс шероховатостей поверхностей. В связи с этим расчет единого режима приработки двигателей должен 5 производиться по параметрам деталей с наибольшей шероховатостью, Сопряжения с большей шероховатостью поверхностей создают больший нагрев поверхностного слоя, а также требуют согласно неравенству 10 (2) большего значения Ьмин, Если для сопряжений с наибольшей шероховатостью обес- печить то для всех остальных допустимых параметров шероховатостей эти неравенства будут 20 соблюдены и в то же время загрузочный режим, сопряжений будет максимально возможным для сопряжений с данным разбросом шероховатостей.В процессе нормальной приработки 25 (беэ заеданий) шероховатости д 1 и д 2 претерпевают изменения, причем эти изменения определяются суммарным удельным давлением Р на сопряжение, частотой и вращения коленчатого вала двигателя и време нем 1 приработки, т,е. Температура поверхностного слоя сопряжений зависит от д и дг и имеет инерционный характер. Только по истечении некоторого времени при определенных зна чениях д 1 и д 2 устанавливается термодинамическое равновесие и температура стабилизируется, так что Величина Ьмин зависит от Р и и, т,е. Функции (4), (5), (6) и (7) в процессе нормальной приработки меняются плавно и не имеют скачков, следовательно, их можно линеаризовать по Тейлору в малой окрестности некоторой точки А 1, соответствующей оптимальному режиму приработки с координатамид 1 = д 1.0 д 2 =д 2.0 Т = То пмин = пмин.оВ результате разложения получаем д 1 = д 1,о- К 1 ЛР- КгЛл - КзЛ+, (8) д 2 = д 2 о - К 4 ЛР - К 5 Л и - КбЛ 1,Т = То + К 7 ЛР + Кв Лп + К 9 Л д + Ко Лд 2(10) пмин = пмин.о. + К 11 Л Р + К 2 Л и . (11) к 4 -Д 1 о, к 5Д 1 о к 10 = ( - - (,; к 1 =- и / Отрицательные знаки перед коэффициентами К 1 - Кбсвидетельствуют об уменьшении шероховатости при возрастании величин Р, п и с течением времени приработки.Из уравнений (8) и (9) найдем изменения шероховатостей Лд = д - д 1,о = -К 1 Л Р - К 2 Л и - Кз Лт (12) Л дг = д 2 - д 2 о = -К 4 Л Р - К; Л и - К 6 Л т (13) После соответствующих преобразований с учетом (12) и (13) получим систему где Ь = К 7 К 1 К 9 - К 4 К 1 о; Ьг = Кв - К 2 К 9- К 5 К 1 о; Ьз = КзКя + К 6 Ко: С = К + К 4 + К 11 Сг = -К 12 - Кг- К.; Сз =Кз + Кб Решая систему (14), находим:Л и = а Л . Л Р: а 2 Л с,гдеЬз с 1+ Ь сза -Ь 2 с 1+Ь 1 с 210 15 30 35 50 Лд 1 = (К 1 аг - Кг а 1- Кз) Лс:Л дг = (К 4 аг - К 5 а 1 - Ка) Ь с;Л ймнн - (Кс 1 аг+ К 1 г а 1) Ь с (16) Задаваясь достаточно малым значением Лс и начальной точкой А 1, найдем отрезок прямой, определяющий оптимальный режим приработки. Этот отрезок заканчивается точкой А 2 с координатами д 1 =д 1.0 +Ьд 1дг = дг.о + Лдг, Т = ТЬмин = Ьмин,о. + Л Ьмин Если принять А 2 за начальную точку расчета, получим новую точку Аз и новый отрезок прямой оптимального режима приработки. Таким образом, образуется линия оптимального режима приработки, соединяющая точки А 1, А 2 - А представляющая собой кусочно-ломаную линию, состоящую из отрезков прямой, каждый из которых соединяет две соседние точки Аь отстоящие друг от друга по времени на равные величины Ьс. В результате получен предлагаемый оптимальный способ приработки ДВС.Устройство работает следующим образом,При включении устройства напряжение с выхода программного блока 9 поступает на вход вычитающего элемента 5, куда также поступает напряжение с выхода датчика 3. В установившемся режиме напряжение на выходе датчика 3 равно напряжению на выходе блока 9. Если частота вращения двигателя 2 превышает необходимое установившееся значение, то напряжение на выходе вычитающего элемента отрицательное. Это перемещение вызывает перемещение штока исполнительного механизма 7 и соответственно рычага топливодоэирующего органа двигателя в направлении, приводящем к .уменьшению частоты вращения, Если частота вращения двигателя стала меньше установившегося значения, то все процессы происходят в обратном направлении, что также приводит к стабилизации частоты вращения.Аналогично работает контур управления нагруэочным моментом. В результате закон изменения частоты вращения и нагрузочного момента во времени в точности повторяет закон изменения напряжений на выходах программного блока 9, который формирует на своих выходах напряжения кусочно-ломаной формы следующим обра" зом. При включении за счет установочных емкостей в 0-триггере 15,1 записывается логическая единица, а во всех. остальных триггерах - логический ноль. В результате только на выходе триггера 15,1 образуется напряжение, отпирающее соответствующий ключевой элемент 17,1, Напряжение на выходе генератора 10 напряжения в этом случае будет складываться из линейно растущего напряжения на емкости 16.1, заряжаемой от генератора 13 тока,и из напряжения, устанавливаемого задатчиком,выполненным на переменном резисторе 18.1, При приходе импульса с генератора 12 импульсов на вход синхронизации О-триггеров 15.1 - 15, и 14 единичное состояние переписывается в последующий триггер 15,2, а во всех остальных триггерах устанавливается нулевое состояние. В результате включается аналогично изложенному цепочка ключевого элемента 17,2 и так далее. Когда в единичноесостояние приходиттриггер 14, с его выхода сигнал подается нэ вход останова генератора 12 импульсов, отключая последний, что приводит к остановке всего процесса,Параллельно с работой генератора 10 напряжений работает управляемый от того же генератора 12 импульсов генератор 11 напряжений. формируя второе выходное напряжение программного блока 9. Величины емкостей 16.1 - 16.1 и напряжений на выходах переменных резисторов 18.1 - 18. устанавливают в соответствии с расчетной кусочно-ломаной линией оптимального режима приработки ДВС по скорости и нагрузке,Изобретение позволяет сократить на 15 О продолжительность приработки, повысить качество приработки и надежность двигателя,Формула изобретения 1. Способ приработки двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что запускают двигатель, затем изменяют частоту вращения и момент нагрузки вала двигателя по линейному закону до достижения их номинальных значений, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса. весь процесс приработки разбивают на равные по времени отрезки, в каждом из которых частоту вращения и нагрузочный момент изменяют по линейному закону во времени таким образом, что в целом процесс приработки двигателя выполняется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем на каждом отрезке времени параметры температуры поверхностей трущихся сопряжений и толщина масляного слоя приближаются к предельно допустимым значениям.2. Устройство для приработки двигателя внутреннего сгорания, содержащее нагрузочное устройство. подключенное к двигателю, датчики частоты вращения и нагрузочного момента, первый и второй вычитающие элементы, подключенные своими первыми входами соответственно к выходам датчиков частоты вращения и нагрузочного момента, механизм по скорости, выход которого связан с двигателем, исполнительный механизм по нагрузке, выход которого связан с нагрузочным устройством, входы исполнительных механизмов соединены соответственно с выходом первого и второго вычитающих элементов, блок управления, выходы которого подключены к вторым входам первого и второго вычитающих элементов,отличающееся тем,чтоблок управления выполнен в виде программного модуля, снабженного двумя генераторами напряжений с одним входом и двумя выходами каждый и генератором импульсов, входом останова, причем первые выходы генераторов напряжения служат выходами программного модуля, вторые выходы генераторов связаны с входом останова генератора импульсов, а выход последнего соединен с входами генераторов напряжения. 3, Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый генератор напряжениясодержит генератор тока, О-триггер останова с двумя входами и и параллельных5 цепочек с рабочими импульсными входами,каждая из которых состоит из О-триггеровуправления с двумя входами и последовательно соединенных конденсатора, ключевого элемента с входом и переменного10 резистора, причем вход управления ключевого элемента подключен к выходу О-триггера управления, первый вход последнегосовмещен с импульсным входом цепочки,рабочий вход цепочки соединен с конден 15 сатором, рабочие входы цепочек совместно подключены к выходу генератора тока,а импульсные входы - к выходу генератора импульсов, вторые входы О-триггеровцепочек за исключением первой под 20 ключены соответственно к выходам Отриггеров предшествующих цепочек,первый и второй входы О-триггера останова соединены соответственно свыходом генератора импульсов и вы 25 ходом О-триггера последней цепочки,а выход О-триггера останова совмещен с вторым выходом генератора напряжения,