Способ контроля работы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к машиностроению, конкретно к двигателестро(шиго, а именно к испытаниям и регулировке двигателей внутреннего сгорания (две), и может быть использовано при регулировке дизельных и карбюраторных двигателей в процессе их эксплуатации„ Известны способы контроля работы двигателя внутреннего сгорания, заключающиеся в том, что регистрируют сигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку5 сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса. Регистрацию момента прихода поршня в ВМТ осуществляют, в помоп1;ью технологического отметчика ВМТ устанав ливаемого на вал двигателя, обычно индуктивного или емкостного типа. Мо мент ВМТ поршня определяется по моменту прохождения технологического отметчика мимо индуктивного датчика и по генерированию электрического сигнала ВМТ при замыкании магнитного потока датчика l . Недостатком известного способа является низкая точность измерения фаз процессов двигателя, так как любой технологический отметчик устанав ливается с разбросом в пределах допуска, а крутильные колебания вала двигателя дополнительно вносят погрешность измерения момента ВМТ порш ня, что снижает качество контроля. Цель изобретения - повышение качества контроля работы ДВС путем более точного измерения фаз процессов Цель достигается тем, что согласно способу контроля работы двигателя внутреннего сгорания, заключающемуся в том, что регистрируют сигнал иссле дуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса регистрируют спектр сигналов вибрации двигателя в вертикальной плоскости, селектируют из спектра сигналов гармоническую составляющую с частотой, равной удвоенной частоте вращения вала двигателя., а в качестве опорной фазовой точки принимшот ха рактерный фазовый момент на гармони ческой составляющей, В качество характерного фазового момента на гармонической составляющей можно принимать ее экстремальн значение- В качестве характерного азового момента на гармонической составляющей можно принимать ее нулевое значение. На фиг. 1 представлена диаграмма временных сигналов; на,фиг. 2 - устройство для осуществления способа. Способ заключается в следующем. Вращающийся кривошипно-шатунный механизм служит интенсивным источником вибраций двигателя. Причины появления вибраций - силы инерции различных порядк:ов. Анализ спектров вибраций двигателей показьгоает, что они в основном определяются неуравновешенными силами второго порядка для вертикальной плоско.сти. Эти силы вызваны возвратно-поступательным движением поршня и шатуна, и. они на 1015 дБ выше всех остальных составляющих, в том числе центробежных сил, вызванных остаточным дисбалансом. Так как при работе двигателя положение порщня, его скорость и ускорение связаны между собой по фазе, то следуюшд е гармонические составляющие вибраций двигателя, вызванные движением его порщня, так же жестко связаны по фазе. Однако вибрация двигавызванная движением поршня пертеля, / порядка, имеет частоту вравогошения, такую же, как частота вращения двигателя и, следовательно, на вибросигнал,, вызванный движением поршня, накладьюается вибросигнал, вызванный дисбалансом двигателя, который имеет относительно первого произвольную для данного двигателя фазу. Г.армонйческая составляющая вибраций двигателя в вертикальной плоскости второго порядка на частоте 2 вращения определяется только ускорением поршня и ее фаза жестко привязана к положению поршня. На фиг.,1 а показана зависи1 юсть виброускорения двигателя на частоте 2 вращения в зависимости от углового положения поршня. Видно, что в момент прихода поршня в БМТ к НМТ виброускорение имеет максимальное значение. На фиг. I в показан сигнал исследуемого процесса (сигнал впрыска топлива); на фиг. - сигнал, характеризующий фазу впрыска топлива относительно БМТ. Таким образом, если принять и преобразовать в электрический сигнал виброускорение двигателя в вертикальной плоскости (вдоль оси поршня). отселектировать без фазовых искажений гармоническую составляющую вто рого порядка частотой, равной удвоенной частоте врашения вала, и определить моменты экстремума тармоничес кой составляющей, то определяются моменты прохода поршня в ВМТ и НМТ Если преобразовать в электрический сигнал виброскорость двигателя. то гармоническая составляющая второго порядка сдвигается на 90 , и необходимо определять момент перехода гармонического сигнала через нулевое значение. Сравнивая момент перехода гармонической составляющей через экстремальное значение с момента регистрации сигнала исследуемого процесса, можно определить фазу исследуемого процесса. За рабочий цикл двигателя гармоническая составляющая второго порядка четыре экстремальных значения и для однозначного измерения проводят по отношению к ближайшему по времени экстремуму, после момента регистрации сигнала исследуемого процесса, который обычно на 10-20 раньше момента ВМТ. Устройство для контроля работы двигателя внутреннего сгорания содержит последовательно соединенные датчик 1 исследуемого процесса, формирователь 2 сигнала, измеритель 3 временных интервалов,,блок 4 индикации, а также последовательно соединенные вибродатчик 5, блок 6 частотной селекции, блок 7 определения моментов экстремального (нулевого) значения, выходом подключенный к второму входу измерителя временных интервалов, а также.блок 8 подстройки частоты селекции, вход которого подключен к выходу блока частотной селекции, а выход - к второму входу блока частотной селекции. Датчик исследуемого процесса может быть выполнен в виде датчика акустического сигнала, установленного на корпусе форсунки. Формирователь 2 сигнала может быт вьтолнен в виде ждущего мультивибратора, который вырабатьтает импульс в момент регистрации сигнала исследуемого процесса. Измеритель 3 временных интер1валов может быть вьтолнен в виде стан53 .4 дартного измерителя, содержащего блок индикации в виде цифрового табло. Вибродатчик может быть выбран люБлок 6 частотной селекции может представлять собой перестраиваемый по частоте электрический колебательньш контур с управляемой по частоте полоской пропускания, Блок 8 подстройки частоты селекции представляет собой измеритель уровня отфильтрованной гармоники, выходом подключенный к управляемой реактивности колебательного контура, например варикапу. Блок 7 определения моментов экстремального или нулевого значения может быть выполнен в виде компаратора напряжения, настроенного на нулевой или максимальньй уровень сигнала. Устройство работает следующим образоМоДатчик исследуемого процесса (датчик впрыска) вырабатывает электрический сигнал в момент впрыска топлива, тЬормирователь сигнал по переднему фронту сигнала генерирует импульс, который запускает счетчик измерителя временных интервалов. Сигнал от вибродатчика поступает на вход блока частотной селекции, блок 8 настраивается на частоту пропускания 2 вр. Для точной настройки частоты, при которой отсутствуют фазовые искажения гармонического сигнала, введен блок подстройки частоты селекции, который настраивает блок частотной селекции по максимальному уровню сигнала на частоте 2 вр. Блок определения моментов экстремального значения вырабатьшает сигнал в момент максимального уровня гармонического сигнала, который останавливает счетчик измерителя временных интервалов. Показания счетчика индицируются блоком индикации. Проблема контроля работы ДВС является очень актуальной. Качество работы двигателя, его основных систем, определяет не только его мощность, надежность, долговечность, но и расход топлива. Одним из основных систем двигателя является топливная система, работа которой определяет многие его параметры. Качество работы топливной системы определяется прежде всего правильной установкой момента впрыска топлива относительно ВЖ. Поэтому очень важно точао измерить фазы впрыска топлива во время работы двигателя и настроить его на оптимальный режим. Применяемые методы и устройства контроля, которые используются в ма шиностроении, имеют низкое качество из-за недостаточной точности измере ния момента ВМТ. 2536 Предлагаемьп4 способ устраняет этот недостаток. Номент ВМТ измеряют при работе двигателя по параг етрам движения его поршня. Точность измерения момента ВМТ может быть достигнута до 0,1°, хотя точность до 0,5° достаточна для большинств.а потребителей.

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУГРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что регистрируют сигнал исследуемого процесса и опорную фазовую точку, сравнивают их между собой и измеряют фазу исследуемого процесса, отличаю-щи йс я тем, что, с целью повьшения ка1/ чества контроля, регистрируют спектр сигналов вибрации двигателя в вертикальной плоскости, селектируют из спектра сигналов гармоническую со- ставляющую с частотой, равной удвоенной частоте вращения вала двигателя, а в качестве опорной фазовой точки принимают характерный фазовый момент на гармонической составляющей. 2.Способ по п. 1, отличащ и и с я тем, что в качестве характерного фазового момента на гармонической составляющей принимают ее экстремальное значение. 3.Способ по п. 1, отличаа S ющий- с я тем, что в качестве характерного фазового момента гармони(Л ческой составляющей принимают ее нулевое значение. rap omvecfraff состовлающая дбагател Smofjoeo порядка, бызбаннй iffCwpeffueM поршт 720f Из 1гери1яея нуй FF п интерба/ 72О f Рие. 1