Способ оценки идентичности последовательных циклов двигателя внутреннего сгорания

(21) 3529565/ (22) 03.12,82 (46) 23.04, 84 (72) А.М. Лук (71) Централь тельский и ко топливной апп и стационарнь градский карб завод им. В.В (53) 621,43(0 (56) 1. Автор по заявке Р 3 кл. С 01 М 15 5Хавкин Бюл, Р ин и В.И. ный научн нструктора атут сле ии ин аратуры х двига юраторн автотракторньелейи Ленин/00,л с ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТН СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ОЦЕНКИ ИДЕНТИЧНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЦИКЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, эаклю" чающийся в том, что в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряют максимальную и минимальную величины угловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости эа серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, о т -и ч а ю щ и й с я тем, что, целью повышения объективности оценки и точности, фиксируют моменты начала и конца каждой серии последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения угловой скорости на границах каждо-. го рабочего цикла, сравнивают эти значения угловой скорости с наибольшими максимальными и наименьшими минимальными значениями за серию последовательных периодов изменес ния суммарного крутящего момента, входящего,в состав рабочего цикла, выбирают иэ них наибольшее и наименьшее значения, затем определяют а среднее значение разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов и формируют непрерывный сигнал, пропорциональный отношению среднего значения разности наибольшего и наименьшего значений файф угловой скорости эа серию последо" вательных рабочих циклов к среднемуЯ) значению разности максимального и ь ) минимального значений в каждом пе- ("ф риоде изменения суммарного крутящего (р момента за серию последовательных периодов,1Иврбретеиие относится к способаииепмтания и диагностики двигателейвнутреннего сгорания, преимущественно по частоте вращения вала,Нэвестен способ оценки идентичности последовательных рабочих цик"лов двигателя внутреннего сгорания,заключающийся в том, что в каздоипериоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряютиаксимальнув н иинимальную величиныугловой скорости коленчатого валаи определяют наибольшее максимальноеи наименьшее минимальное значенияугловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента. В известном способе идентичность последовательных циклов оценивают по совокупности значений непрерывных сигналов, которые формируют пропорциональными значениями дисперсий: разностей между максимальными и минимальныии значениями угловой скорости в каждом цикле за серию последовательных циклов; совокупности максимальных и минимальных абсолютных значений угловой скорости вала, т.е. всех экстремальных значений эа каждый цикл С 1,1.Однако при создании адаптивных систем регулирования двигателя по границе допустимой степени кеиден.тичности последовательных рабочих циклов и устойчивости работы такой двухкомпокентный критерий непригоден, так как вносит неопределенность в поиск оптимального режима, связаннув с автоматическим анализом количественных соотношений диагностических показателей и требует чрезвычайно сложной аппаратуры. Кроме того, прн проведении в массовом объеме регулировок двигателей по границе устойчивой работы такой двухкомпо" нентный критерий также неудобен.Для устранения этих недостатков требуется обобщенная унифицированная ,оценка оптимизации, однозначно характеризующая качество работы двигателя.Целью изобретения является повышение объективности оценки и повышение точности., Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигателя внутреннего сгорания,087602 2заключающемуся в том, что в каждом периоде изменения суммарногокрутящего момента рабочего цикла измеряют иаксииальнув и минимальную величины угловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значения угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момекта, Фиксируют моменты начала и конца каждой,серии последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения угловой скорости на границах каждого рабочего цикла, сравнивают эти значекия угловой скорости с наибольшими максимальными к .наименьшими юнималькыии значениями за серию последовательных периодов изменения суммаркого крутящего момента, входящего в состав рабочего цикла, выбирают из них наибольшее и наименьшее значения, затем определяют среднее значение разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов, и форми- )Оруют непрерывный сигнал, пропорциональный отношению среднего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных рабочих циклов к среднему значению разности максимального и минимального значений в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента за серию последовательных периодонЬыЬШ) гДеЬв; =ш; -ц 1,я 1,1- номеР пеРиоДаизменения суммаркого крутящего момента; .1 цплр )Оиб он 1 - номер рабочего цикла.Под рабочим циклом двигателя понимают период, за который имеетместо рабочий ход во всех цилиндрахдвигателя.Периодичность суммарного крутящего момента даже для двигателей сидеальной идентичностью последовательных рабочих циклов приводит кнеравномерному вращению коленчатогоЭ 1687802 вала с периодом изменения угловой н скорости, равным периоду суммарного э крутящего момента, Величина этого . к изменения в пределах периода сумчар- . д ного крутящего момента определяется 5 с работой цккла и зависит от количест- н ва,состава и состояния рабочей снеси, момента подачи искры н т. д,в 30 Ьйд й М -1 О 2 Ц 2 вах 2 п 11 аВследствие наличия "обязательнойи10неравномерности вращения коленчатоговала в количественный критерий неравномерности реального двигателя должен входить параметр, определяющийэту "обязательную" неравномерность,Таким показателем для реального дви 15гателя является среднее значениеразности между наибольшим максимальным (ы ц) н наименьшим мнннмаль=ным (ш, ; ) значениями угловой ско 20рости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента (Лы;ц сР). Условно этавеличина есть приращение угловойскорости, которое имело бы место,5если бы данный двигатель работал натом же режиме с идеальной идентичностью циклов, с показателями циклов, определяющими их КПД, равнымнсредним показателям циклов прн реальном режиме,Реальная невосироизводимость процесса сгорания в последовательныхциклах накладывает на "обязательное"одноцикловое изменение угловой ско.рости коленчатого вала значительноедополнение колебания скорости, которое характеризуется средним изменением угловой скорости за рабочийцикл двигателя за серию последовательных рабочих циклов.КоэФфициент К, равный отношениюсреднего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловойскорости за серию последовательныхрабочих циклов к среднему значениюразности максимального н минимального значений в каждом периоде изме-.нения суммарного крутящего моментаэа серию последовательных периодов,количественно характеризует степекьидентичности последовательных циклов и устойчивости работы двигателяпо неравномерности вращения коленчатого вала.Таким образом, критерий К является обобщенным критерием, включающим в себя как показатель, характеризующий "обязательную" неравномерость вращения коленчатого вала, а 1- ванную периодичностью суммарногорутящего момента к имеецув местоаже при идеальной идентичности поледовательиых рабочих цикло, такпоказатель, учитывающий уелкчекие неравномерности, вызываемое неоспрокзводимостью процесса сгорания и значительно увеличивающее диапазон изменения угловой скорости за рабочий цикл двигателя по сравнению с ее приращением эа период измене" ния суммарного крутящего момента. Тем самым значительно повышается объективность и точность способа оценки степени идентичности последовательных рабочих циклов и устойчи" вости работы двигателя по неравномерности вращения коленчатого вала по сравнению с известным.Для идеальной равномерности вращения имеемфц 11 ц,п,ер ц ц.срНа фиг. 1 представлен участок снятой на двигателе экспериментальной осциллограммы изменения угловой скорости вращения коленчатого вала с обозначениями, позволяющими проиллюстрировать порядок ее расшифровки; на фиг. 2-4 - участки экспериментальных осциллограмм, снятых на двигателе ЗИЗ 4022,10 с коэффициентом избытка воздуха соответственно 0,95; 1,05; 1,15.На фиг. 3"4 кривая А - переменная составляющая угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя; кривая Б - импульсы датчика границ периодов изменения суммарного крутящего момента; кривая В - импульсы датчика границ рабочих циклов;наибольшие максимальные (ощх) и наименьшие (ы,) минимальные значения угловой скорости за период изменения суммарного крутящего мо" мента; О - значения угловой скорости коленчатого вала на границахрабочего цикла двигателя ( шгр ).В качестве примера определения приращения угловой скорости за пе" риоды изменения суммарного крутящего момента и изменения угловой скорости за отдельные рабочие циклы двигателя рассмотрим осциллограмму фиг. 1.ЙШ1 Ц, 1 ФО 1 Х 1 п 11 пВФ Ъц" Засяду ЗвМ Ьси вО,9 цЙЙ Ю -Ф 401 ц. и 1 наи 6 1 наим 2 еае гр.2И:0 -141 "Ш2 ц,.п Знаиди Яндиев . 7 всв т пчо ДЮ йШ -,Ф йМ "Ш Зц.е Змиб3 наим гр 5 гр 4й 10 Юц1 ц,п,сР, И1 о,.пР М - количество рабочих циклов; Я " количество полных рабочих циклов. 20 ф 1 ц,п.срК 1 ц,.сРПримером конкретного выполнения способа может служить оценка идентич ности последовательных циклов и устойчивости работы четырехтактного , четырехцилиндрового двигателя ЗИЗ 4022,10 на режиме с частотой вращения 2000 мин-", разрежение во ЗО впускной трубе 200 мм рт,ст. с коэф. - ,фициентом избытка воздуха с = фф 0,95 (фиг. 2) с 1,05 (фиг. 3),( -1,15 (фиг. 4). 35В каждом периоде изменения суммарного крутящего момента, ограниченном на осциллограммах импульсами с датчика границ периодов (кривая Б) измеряют наибольшее макси О мальное и наименьшее. минимальное значения угловой скорости (кривая А), вычисляют их разность (приращение угловой скорости коленчатого вала за. цикл ) и среднее значение прира щения эа серию из 100 последовательных циклов, Поскольку, коэффициент К- безразмерный, то определение по осциллограмме необходимых для расшифровки значений угловой скорости можно производить в линейных единицах.Так, для режимов фиг 2-4 среднее значение приращения угловой скорости за цикл за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента равно фиг. 2 Аш;ц ср25,2 мм; фиг. Э йы 1 цср 14,9 мм;Фиг. 4 Ью; ц с, 18,1 мм.В каждом рабочем цикле, ограниченном на осциллограммах импульсамис датчика границ рабочих циклов(кривая В), измеряют наибольшее инаименьшее значения угловой скорости, вычисляют их разность и среднеезначение этой разности за серию из25 последовательных рабочих циклов.Для режимов фиг. 2-4 эта величинаравна: фиг, 2 о) ц пср = 42,5 мм;фиг, 3 ш ц и ср= 35 мм; фиг. 4о 1 ц,п.ср = 54,9 мм,Таким образом, для данных режимовкоэффициент К равен: фиг. 2 К = 1,7;фиг. 3 К = 2,4; фиг. 4 К = 3,1., Полученные значения коэффициентовК для анализируемых режимов отражаютразличия в устойчивости работы двигателя, наблюдаемые испытателями,нри этом чем больше значение К, темхуже устойчивость работы двигателя,Предлагаемый критерий неравномерности последовательных рабочих циклов может быть использован в адаптивных системах регулирования двигателя по устойчивости его работы вкачестве показателя оптимизации.Использование предлагаемого спо- .соба испытания двигателя внутреннегосгорания имеет следующие техникоэкономические преимущества по сравнению с известными; увеличивает точность и объективность определениястепени идентичности последовательных рабочих циклов непосредственново время испытаний, что позволяетоперативно оценивать качество вносимых изменений в регулировке иконструкции двигателя; количественный критерий, формируемый в результате осуществления способа, можетбыть использован в качестве показателя оптимизации в адаптивных системах регулирования двигателя поустойчивости его работы, обеспечивая большую точность регулирования;использование предлагаемых способаи устройства для его реализации позволит повысить экономичность работыдвигателя внутреннего сгорания иуменьшить, токсичность отработавшихгазов в связи с более качественнойдоводкой систем питания,087802 Жа Составитель А. Федотоцика Техред И.Иетелева едакт рректор А.Дзят Заказ 2645/36 45 ектная, 4 Патент,иал жгород,Тираж 82 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, МоскваПодписноественного комитета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб., д.