Способ определения нестабильности вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК F02D33/00 F02D37/00 

Изобретение относится к автомати ческОму регулированию двигателей внутреннего сгорания. Известен способ определения нестабильности вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания путем измерения частоты вращения коленчатого вала в начале и в конце отсчёта каждого временного интервала, равного продолжительности рабочего цикла двигателя, определения приращения частоты вращения за каждый временной интервал, получения, отношения указанного приращения к указанному интервалу и определения текущего значения нестабильности вращения как разность между двумя отношениями, полученными за два оче редных временных интервала Cl. В известном способе измерение частоты, вращения производят только один раз в течение рабочего цикла в заданную его фазу, принимая оконч ние предыдущего цикла на начало сле дующего. В связи с этим информацию получают только один раз в течение рабочего цикла, частота ее получени мала, а достоверность низка, в связи с чем способ не обладает высокой точностью. Целью изобретения является повышение; точности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу начало отсчета каждого временного йнтервала смещают от предыдущего начала от счета на время, соответствующее поворотуколенчатого вала на угол, меньший 2л в целое число раз. На фиг. 1 показано линейное изме нение угловой частоты вращения вала W от времени t в процессе разгона двигателя (кривая а ) и флюктуации этой частоты в результате нестабиль ности вращения (кривая 5); на фиг, кривая разгона двигателя в функции частоты-вращения п от времени i и е аппроксимация линейными отрезками с характерными точками 1-6; на фиг.Зфункциональная схема системы, реализующей предлагаемый способ, Схема содержит возбудитель датчика 7, в качестве которого может быть использован, например, венец маховика, датчик импульсов 8, преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 9, счетчик импульсов 10. и схему формирования текущего значения нестабильности вращения 11. На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения: (1 - частота вращения коленчатого ва ла; и - угловая частота вращения коленчатого вала; 4U) - приращение угловой частоты вращения за счет ее регулярных изменений;. . . приращение угловой частоты вращения за счет нестабильности; т - продолжительность рабочего цикла двигателя; ui - текущее значение- нестабильности вращения; йр - неравномерность давления в цилиндрах;м - вращающий момент; W - момент сопротивления; 3- момент инерции; 4- угол поворота вала. Способ поясняется следующим образом. При принятой мере нестабильности ее текущее значение запишется (см. фиг. 1):. ч.. Д, (:Уз. (+3 i+Э .i..) , „ TI + Z / i + 3 , +2 / где dw - приращение, частоты враще-. ния за интервал времени Т, равный продолжительности рабочего цикла двигателя, связанное с регулярными изменениями частоты; . приращение частоты вращения за счет нестабильности;i- номер временного интервала. Тз связи с тем, что оба члена в первой скобке выражения (1) представляют собой тангенс одного и того же угла, то эта скобка равна нулю. Так. как она отражает ложный сигнал нестабильности, .связанный с реггулярными . изменениями, частоты враще-ния (в данном случае с ее линейным возрастанием), то равенство ее нулю означает устранение влияния линейных регулярных изменений на процесс определения нестабильности. В общем случае изменение частоты вращения не является линейным, что показывает, например, типичная кривая разгона двигателя на фиг, 2. Но нелинейную часть кривой можно аппрокг симировать линейнь1ми отрезками ,как это оказано на графике соединением тоек 1-2, 3-4 и 5-6, Поэтому для любого скоростного режима двигателя место выражения (1) получаем для екущего значения нестабильности Таким образом, принятая мера нетабильности может быть использована а всех, в том числе и на неустаноившихся, скоростных режимах двигаеля.

Текущее значение нестабильности вращения, определяемое, предлагаемым способом, отражает текущую неравномерность давлений в цилиндрах от интервала к интервалу времени, равных продолжительности рабочего цикла. Это можно показать следующим образом.

В общем случае

)

M-W J

Ji

где /w - крутящий момент;

W - момент сопротивления;

3 - момент инерции;

to - угловая частота вращения

вала. Иначе можно записать:

аы

cJt

где V - угол поворота вала или (M-W)cJ4 Juidw (

d4

так как

ы , сЗ-k

Неравномерность давления в дилин pax выражается разностью суммарных давлений за соседние временные интервалы, равные продолжительности рабочих циклов, от которых зависят суммарные значения крутящего момента за те же интервалы. Поэтому при условии W const .из левой части уравнения (3) следует, что неравномерность давления равна

4Л(+2) 4jr(it3l

(M-V

VJ)J4 (Al-W)

4Л(М) 4ff(l43

M.

Правая часть уравнения (3) отражает нестабильность вращ.ения. Поскольку показано, что при принятой мере нестабильности влияние регулярной составляющей частоты вращения устраняется, то для упрощения выкла:док положим, ЧТО угловая чэстота вращения вала (без учета нестабильности) постоянна. Тогда правая часть у эаЁГнения (3) , выраженная как текущее значение нестабильности, равна

. cAwi-,3

Л.Ои; .(Ли.,,.,(,.,-,.

,

,.„7.(

-cAu)

1+2

Поскольку Т Т,2 1+з ° |

полученное выражение идентично выражению (2) . .

Способ-осуществляют следующим образом.

При вр.ащении возбудителя датчика 7 в датчике импульсов 8 генерируются импульсы с частотой повторения, равной частоте вращения вала, умноженной на количество зубцов маховика (например, на венце маховика может

быть около 150 зубцов). В ПЧН .9 частота вращения преобразуется в напряжение, пропорциональное этой частоте. В счетчике импульсов 10 происходит подсчет импульсов от заданного начала

счета, т.е. производят подсчет зубцов возбудитепя.

Информация поступает со счетчика в схему формирования текущего значения нестабильности 11 и используется для определения начала каждого временного интервала, совпадающего с моментом возбуждения датчика каждым зубцом, и конца временного интервала , отмеченного импульсом, возникающим после осуществления данным зубцом двух полных оборотов (4J(), т.е. отмечают начало и конец интервала времени, равного продолжительности рабочего цикла двигателя. В схеме формирования текущего значения нестабильности 11 измеряют частоту вращзния вала в начале и в конце каждого из указанных временных интервалов, получают приращение частоты вращения за каждый временной

интервал, отношение каждого приращения к соответствукндему интервалу и разность между двумя отношениями, полученными за два очередных временных интервала, и используют ее на

выходе устройства как текущее значение нестабильности вращения.

Технико-экономический и общественно-полезный эффект системы, в которой используется способ, по сравнению с объектом - карбюратором автомобилей ВАЗ, заключается в том, что обеспечивают коррекцию работы карбюратора, при помощи которой осуществляют более точную оптимизацию выходных параметров двигателя (поддернсание определенного значения коэффициента избытка воздуха, минимальной токсичности отработавших газов, максимальной экономичности и т.п.), чем при некорректированном карбюраторе.

Пнин

66001..

WOO

Фиг. 2

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем измерения частоты вращения коленчатого вала в начале и в конце отсчета каждого временного интервала, равного продолжительности работ чего цикла двигателя, определения приращения частоты вращения.за каждый временной интервал, получения отношения указанного приращения к указанному интервалу и определения текущего значения нестабильности вращения как разности между двумя отношениями, полу хеиными за два очередных времен-ных интервала, о т л ич а ю щ и и с я тен, что, с целью повышения точности, начало отсчета временного интервала смещают от предыдущего начала отсчета i на время, соответствующее повороту коленчатого вала на угол, меньший (Л 2Ji в целое число раз. ю да о