АКУСТИКО-СТРОБОСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к газовым двигателям внутреннего сгорания, а более конкретно к устройствам для измерения угла опережения подачи топливного газомотокомпрессорах и в других газовых двигателях внутреннего сгорания, имеющих газовыпускной клапан с приводом от коленчатого вала или распределительного вала с нижним (боковым) расположением, во время их работы.

Известны устройства для измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точки (ВМТ) и исследуемого процесса, две схемы совпадения, формирователи, блок вычисления и индикации, генератор импульсов и формирователь угла 720^o, триггер (см. А.С. СССР N 756251 М кл. 3 G 01 M 15/00, от 1978 г.).

Недостатком известного устройства является повышенная сложность датчика регистрации ВМТ, как следствие, пониженная достоверность оценки измеряемого угла, что связано с необходимостью генерировать сигналы ВМТ по каждому цилиндру.

Из известных устройств для измерения угла опережения подачи топлива в ДВС наиболее близким по технической сущности и по достигаемому результату является стробоскопическое устройство для определения угла опережения впрыска топлива, описанное в книге М.В. Сушкевича "Технический контроль при ремонте тракторов и автомобилей", М. 1967, с. 259 263. Такое стробоскопическое устройство содержит источник питания, выпрямитель, сглаживающий фильтр, импульсную лампу, накопительный конденсатор, импульсный трансформатор с емкостью, тиратрон с анодным и сеточными цепями, датчики давления топлива, устанавливаемые под каждой форсункой и падающими сигналы в момент начала впрыска топлива форсунками, и тумблера для включения и выключения датчиков.

Однако, известное стробоскопическое устройство обладает рядом существенных недостатков. Эти недостатки заключаются в том, что использование датчиков, преобразующих давление струи впрыскиваемого топлива в световые вспышки импульсной лампы, указывающие угловое положение кулачкового вала в момент начала впрыска топлива в цилиндр, усложняет конструкцию стробоскопического устройства и его подключение к двигателю, увеличивает время установки датчиков, требующее остановки двигателя и снятие форсунок, а постоянное наличие контактных датчиков на цилиндрах, обусловленное данной конструкцией устройства, снижает надежность и долговечность его работы. Кроме того, известное устройство не может быть применено для измерения угла опережения подачи топлива по цилиндрам на стационарных газовых двигателях с искровой системой зажигания, где по условиям эксплуатации предъявляются повышение требования к надежности в течение длительного периода эксплуатации (например, на газомотокомпрессорах, газовых двигателях и др.).

Для упрощения конструкции при одновременном повышении надежности и долговечности и расширения области применения в известном стробоскопическом устройстве, содержащем источник питания с последовательно подключенным к нему через ограничительный резистор накопительным конденсатором, импульсный трансформатор с емкостью и импульсную безинерционную стробоскопическую лампу, между накопительным конденсатором и импульсным трансформатором с емкостью в цепь тиристор с частотноизбирательным с регулируемым коэффициентом усиления усилителем и микрофон, подключенный к управляющему электроду тиристора через усилитель, причем последний соединен с источником питания.

Акустико-стробоскопическое устройство, представленное на чертеже, содержит источник 1, соединенный с ограничительным резистором 2 и частотноизбирательным с регулируемым коэффициентом усиления усилителем 3, к которому подключен тиристор 4. Тиристор 4 с одной стороны через накопительный конденсатор 5 соединен с ограничительным резистором 2, с другой через импульсный трансформатор 6 с импульсной безинерционной стробоскопической лампой 7. К усилителю 3 подключен микрофон 8.

На крышке 9 цилиндра 10 с помощью стойки 11 на оси установлено коромысло 12, приводимое в колебательное движение через штангу 13 от кулачка коленчатого вала (не показано). На свободном конце коромысла 12 над торцем стебля 14 газового клапана 15 установлен боек (ударник) 16. Между бойком 16 коромысла 12 торцем стебля 14 газового клапана 15 в подогретом состоянии двигателя устанавливается зазор 0,45 0,50 мм.

На маховике 17 двигателя установлена контрольная метка МПТ (начало подачи топлива) 18, а на корпусной детали двигателя подвижная метка 19.

Стробоскопическое устройство работает следующим образом. После включения источника питания 1 происходит зарядка накопительного конденсатора 5 через ограничительный резистор 2, одновременно от источника 1 напряжение подается на тиристор 4 и усилитель 3.

В процессе работы двигателя в момент соприкосновения бойка 16 коромысла 12 с торцем стебля 14 газового клапана 15 происходит удар. Возникающие от удара затухающие колебания воздуха, соответствующие началу открытия газовпускного клапана, а следовательно, началу подачи топливного газа, воспринимаются микрофоном (датчиком) 8, предварительно поднесенным к бойку 16. Звуковые волны, попадающие на мембрану микрофона 8, вызывают ее колебания. Под действием звуковых колебаний в цепи микрофона возбуждаются колебания электрического тока, которые в точности соответствуют звуковым колебаниям, действующим на микрофон 8. Микрофон преобразовывает акустические колебания воздуха в соответствующий электрический сигнал.

Колебания электрического тока в цепи микрофона 8 поступают на усилитель 3, где происходит формирование сигнала, необходимого для управления тиристором 4. Сформированный сигнал с усилителя поступает на управляющий электрод тиристора 4, в результате чего последний открывается. В момент открытия тиристора 4 в первичной обмотке импульсного трансформатора 6, включенного в цепь тиристора 4, образуется импульс напряжения. В это время на вторичной обмотке импульсного трансформатора 6, подключенного к поджигаемому электроду импульсной линии 7, индуктируется высоковольтный импульс напряжения, достаточный для поджига импульсной лампы 7. В момент поступления высоковольтного импульса напряжения на поджигающий электрод импульсной лампы 7, соответствующего по времени началу подачи топлива, происходит разряд накопительного конденсатора 5 на импульсную лампу 7, вызывая ее световую вспышку. После вспышки лампы 7 тиристор 4 запирается и схема приходит в исходное положение.

При помощи импульсной лампы 7 осуществляется синхронное с момента начала подачи топлива импульсное освещение контрольных меток 18 на маховике 17 двигателя. В силу стробоскопического эффекта метка 18 на вращающемся маховике 17 коленчатого вала будет казаться неподвижной по отношению к неподвижной метке 19 на корпусной детали двигателя. Таким образом, вспышки импульсной лампы указывают угловое положение, которое занимает коленчатый вал в момент начала подачи топлива в цилиндр.

Применение акустико-стробоскопического устройства позволяет определить угол опережения подачи топлива на каждом цилиндре двигателя и поддерживать его оптимальное (рекомендуемое заводом) значение в процессе работы, что позволяет снизить расход топливного газа на 4 -5%
Кроме того, данное акустико-стробоскопическое устройство для измерения угла опережения подачи топлива может быть также использовано и для проверки и регулировки начальной установки момента зажигания.

Использование: в двигателестроении, в частности в газовых двигателях внутреннего сгорания, а более конкретно - в устройствах для измерения угла опережения подачи топливного газа в газомотокомпрессорах и в других газовых двигателях внутреннего сгорания, имеющих газовыпускной клапан с приводом от коленчатого вала или распределительного вала с нижним (боковым) расположение. Акустико-стробоскопическое устройство содержит источник питания 1, соединенный с ограничительным резистором 2 и усилителем 3, к которому подключен тиристор 4. Тиристор 4 с одной стороны через накопительный конденсатор 5 соединен с ограничительным резистором 2, с другой - через импульсный трансформатор 6 - с импульсной безинерционной стробоскопической лампой 7. К усилителю 3 подключен микрофон 8. Новым в акустико-стробоскопическом устройстве для изменения угла опережения подачи топлива является наличие в нем дополнительного тиристора с усилителем и микрофона, подключенного к управляющему электроду тиристора через усилитель. 1 ил.

Акустико-стробоскопическое устройство, содержащее источник питания с последовательно подключенным к нему через ограничительный резистор накопительным конденсатором, импульсный трансформатор с емкостью и импульсную безынерционную стробоскопическую лампу, отличающееся тем, что между накопительным конденсатором и импульсным трансформатором с емкостью в цепь включены тиристор с частотноизбирательным с регулируемым коэффициентом усиления усилителем и микрофон, подключенный к управляющему электроду тиристора через усилитель, причем последний соединен с источником питания.