Способ оценки идентичности последовательных циклов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к способам исгактания и диагностики двигателей внутреннего сгорания, преимуществен но по частоте вращения вала. Известен способ оценки идентичности последовательных рабочих цикяов двигателя внутреннего сгорания, 8aкJtaPчaюlцийcя в том, что в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента рабочего цикла измеряю максимальную и минимальную величины у1гловой скорости коленчатого вала и определяют наибольшее максимально и наименьшее минимальное значения узловой скорости за серию последова тельных периодов изменения суммарного крутящего момента. В известном способе идентичность последовательных циклов оценивают по совокупности значений непрерывifl Dc сигналов, которые формируют пропорциональными значениями дисперсий разностей между максимальными и минималышми значениями угловой скорости в каждом цикле за серию последовательных циклов; совокупности максимальных и минимальных абсолют№aiK значений угловой скорости вала, т.е. всех экстремальных значений за каждый цикл Г1 J. Однако при создании адаптивных систем регулирования-двигателя по границе допустимой степени неидентичности последовательных рабочих циклов и устойчивости работы такой двухкомпоиентный критерий непригоден так как вносит неопределенность в поиск оптимального режима, связанную с автоматическим анализом количественге х соотношений диагностических показателей и требует чрезвычайно сложной аппаратуры. Кроме того, при проведении в массовом объеме регулировок двигателей по границе устойчивой работы такой двухкомпонентнь критерий также неудобен. Для устранения зтих недостатков требуется обобщенная унифицированная оценка оптимизации, однозначно характеризующая качество работы двигателя. Целью изобретения является повы. шение объективности оценки и повышение точности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигателя внутреннего сгорания. 02 эаключаищекуо 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 наю4еньшее («ганимальное значения угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, фиксируют моменты начала и конца каждой серии последовательных периодов измеиения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения угловой скорости на границах каждого рабочего цикла, сравнивают эти значения угловой скорости с наибольшими максимальными и наименьшими в1нимальными значениями за серию последовательных периодов изменения суммарного 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 формируют 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 периодов ju..n.cp гдеди).-и,т,„,|- номер периода изменения суммарного крутящего момента; 11ПлЧ } наив }наим J номер рабочего цикла. Под рабочим циклом двигателя понимают период, за который имеет место рабочий ход во всех цилиндрах двигателя. Периодичность суммарного крутящего момента даже для двигателей с v идеальной идентичностью последовательных рабочих циклов приводит к неравномерному вращению коленчатого

вала с периодом изменен}{я угловой скорости, равным периоду сумма| його крутящего 1« мента. Величина этого изменения в пределах периода сумчар ного крутящего момента определяется работой цикла и зависит от количества, состава и состояния рабочей сме си, момента подачи искры и т. д

Вследствие наличия обязательной неравномерности вращения коленчатого вала в количественный критерий неравномерности реального двигателя должен входить параметр, определяющий эту обязательную неравномерность. Таким показателем для реального двигателя является среднее значение разности между наибольшим максимальным () и наименьшим минималы ным () значениями угловой скорости за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента ( ср)- Условно эта величина есть приращение угловой скорости, которое имело бы место, если бы данный двигатель работал на том же режиме с идеальной идентичиостью циклов, с показателями циклов, определяющими их КПД, равными средним показателям циклов при реальном режиме.

Реальная невоспроизнодимость процесса сгорания в последовательных циклах накладывает на обязательное одноцикловое изменение угловой скоррсти коленчатого вала значительное дополнение колебанняскорости, которое характеризуется средним изменением угловой скорости за рабочий цикл двигателя за серию последовательных рабочих циклов.

Коэффициент К, равный отнощению средиего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательиь1Х рабочих циклов к среднему значению разности максимального и минимгшьио- го значений в каждом периоде изменения суммарного крутящего момента да серию последовательных периодов, количественно характеризует степень идентичности последовательных циклов и устойчивости работы двигателя по неравномерности вращения коленчатого вала.

Таким образом, критерий К является обобщенным критерием, включакгщим в себя как показатель, характеризующий обязательную нергйномеркость вращения коленчатого вала, вызванную периодичностью суммарного крутяцего момента и имепщую место даже при идеальной идентичности последовательных рабочих циклов, так и показатель, учитывающий увеличение неравномерности, вызываемое невоспроиэводююстью процесса сгорания и зиачительио увеличивающее диапазон измеиения угловой скорости за рабочий цикл двигателя по сравнению с ее приращением за период изменения суммарного крутящего момента. Тем самым значительно повьшается объективность и точность способа

5 оценки степени 1щентичности последовательных рабочих циклов и устойчивости работы двигателя по неравномер юсти вращения коленчатого вала по сравнению с известным.

Для идеальной равномерности вращения имеем

Wj4,n.cp -4u.j ,р ; К 1.

На фиг. I представлен участок - : снятой па двигателе экспериментальной осциллограммы изменения угловой скорости вращения коленчатого вала с обозначениями, позволяющими проиллюстрировать порядок ее расшифровки; на фиг. 2-4 - участки экспериментальш 1х осциллограмм, снятых на двигателе ЗМЗ 4022,10 с коэффициентом избытка воздуха соответственно 0,95; 1,05; 1,15.

На фиг. 3-4 кривая А - переменная составляющая угловой скорости враще1шя коленчатого вала двигателя; кривая Б - импульсы датчика границ периодов изменения суммарного крутящего момента; кривая В - импульсы датчика границ рабочих циклов; наибольшие максимальные ( и наименьшие () минимальные значения угловой скорости за период изменения суммарного крутящего момента; О - значения угловой скорости коленчатого вала на границах рабочего цикла двигателя ( ),

В качестве примера определения приращения угловой скорости за периоды изменения суммарного крутящего момента и изменения угловой скорости за отдельные рабочие циклы двигателя рассмотрим осциллограмму фиг. 1,

-:

4и. ш -О)

1Ц Irnax imin

йШ г Ц)-to

2ц 2 шах 2 «тип du).,,(ju- -u , , Ц Злхчх 3mln , 1ц.п %„«м5-%каим .2 .n 2Ha« - 2HdM«v t« 7ffio, m nц,,иfi Зн«им гpЗ- rp4 N SlilUJ.. j4.n.cp...np N - количество рабочих циклов - количество полных рабочих циклов. j u,.n.cp Примером конкретного выполнения способа может служить оценка идент ности последовательных циклов и ус тойчивости работы четырехтактного четы1 ехцилиндрового двигателя ЗШ 4022.10 на режиме с частотой -1 вращения 2000 , разрежение во впускной трубе 200 мм рт.ст. с коэ .фициентомизбытка воздуха d 0,95 (фиг. 2), ot 1,05 (фиг. 3) ot 1,15 (фиг. 4). В калодом периоде изменения суммарного крутящего момента, ограниченном на осциллограммах импульсам с датчика границ периодов (кривая Б), измеряют наибольшее максимальное и наименьшее-минимальное значения угловой скорости (кривая вычисляют их разность (приращение угловой скорости коленчатого вала за цикл} и среднее значение приращения за серию из 100 последовател ных циклов. Поскольку.коэффициент безразмерный, то определение по осциллограмме необходимых для расшифровки значений угловой скорости можно производить в линейных едини цах. Так, для режимов фиг 2-4 средне значение приращения угловой скорос ти за цикл за серию последовательн лериодов изменения суммарного крут щего момента равно: фиг. 2Ди1{ц.|чр 25,2 мм; фиг. 3 4и) 14,9 мм; фиг. 4 Ли ц j,p 18,1 мм. В каждом рабочем цикле, ограниченном на осциллограммах импульсами с датчика границ рабочих циклов (кривая В), измеряют наибольшее и наименьшее значения угловой скорости, вычисляют их разность и среднее значение этой разности за серию из 25 последовательных рабочих циклов. Для режимов фиг. 2-4 эта величина равна: , 2 .п.ср 42,5 MMJ фиг, 3 ujju.(,c.p 35 мм; фиг. 4 ,.n.cp 54,9 мм. Таким образом, для данных режимов коэффициент К равен: фиг. 2 К 1,7; фиг. 3 К 2,4; фиг. 4 К 3,1. .Полученные значения коэффициентов К для анализируемых режимов отражают различия в устойчивости работы двигателя, наблюдаемые испытателями, при этом чем больще значение К, тем хуже устойчивость работы двигателя. Предлагаемый критерий неравномерности последовательных рабочих цик лов может быть использован в адаптивных системах регулирования двигателя по устойчивости его работы в качестве показателя оптимизации. использование предлагаемого спо- соба испытания двигателя внутреннего сгорания имеет следующие техникоэкономические преимущества по сравнению с известньми: увеличивает точность и объективность определения степени идентичности последовательных рабочих циклов непосредственно во время испытаний, что позволяет оперативно оценивать качество вносимых изменений в регулировке и конструкции двигателя; количественный критерий, формируемый в резуль тате Осуществления способа, может быть использован в качестве показателя оптимизации в адаптивных системах регулирования двигателя по устойчивости его работы, обеспечивая большую точность регулирования; использование предлагаемых способа и устройства для его реализации позволит повысить экономичность работы двигателя внутреннего сгорания и уменьшить, токсичность отработавших газов в связи с более качественной доводкой систем питания.

1 t 1 t

VVvtVV4«V4xVVVV

СПОСОБ ОЦЕНКИ ВДЕНТИЧНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЦИКЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся 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 за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, отличающийся тем, что, с целью повышения объективности .,/ ;-A. р- - t-..J оценки и точности, фиксируют моменты начала и конца казкдой серии/последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, составляющей рабочий цикл двигателя, и дополнительно измеряют значения УГЛОВОЙ скорости на границах каждого рабочего цикла, сравнивают эти значения угловой скорости с наибольшими максимальными и наименьшими минимальными значениями за серию последовательных периодов изменения суммарного крутящего момента, входящего,в состав рабочего цикла, выбирают из них наибольшее и наименьшее значения, затем определяют среднее значение разности наибольт шего и наименьшего значений угловой скорости за серию последовательных с рабочих циклов и формируют непрерывный сигнал, пропорциональный относ к шению среднего значения разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за серию последооо вательных рабочих циклов к среднему « значению разности максимального и минимального значений в каждом пе00 риоде изменения суммарного крутящего момента за серию последовательных периодов.

It

H t.,,.,, .f .

1 1 с t