Способ контроля работы поршневого двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 

1 1

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (две).

Целью изобретения является обеспечение непрерывности контроля работы две.

На фиг. 1 изображена ;труктурная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - камера сгорания ДВС, разрез, на фиг. 3 - график выделения и вид выделенного с помощью устройства полезного сигнала, характеризующего процесс передвижения поршня.

Устройство для реализации способа содержит свечу 1, размещенную на цилиндре 2, в котором расположен поршень 3 ДВС, образующий камеру 4 сгорания. Генератор 5 СВЧ размещен , на волноводной линии 6, содержащей приемное устройство 7 и анализаторе

Для обеспечения распространения в круглом волноводе электромагнитных сверхвысокочастотных волн (СВЧ- волн) необходимо, чтобы длина волны излучаемых колебаний { была мень- ше критического значения ( Акр).Так для простейшей ТЕ волны типа Н,| 3,41R, где R - радиус волновода. Кроме того, для того, чтобы цилиндрический волновод с короткозамы кателем не явился объемным резонатором, необходимо, чтобы длина волны возбуждаемых колебаний была больше резонан сной (, В свою очередь, для волны HI, резонансная длина определяется по формуле:

он,,

(3,41R)

Таким образом, условием безрезонансного распространения волны типа Н„ в круглом волноводе является выбор длины волны, удовлетворяющей условию:

3,41R,

.

(3,41R)

(1)

где R - радиус, а f - длина резонатора.

fO

819562

Цилиндр ДВС с двигающимся; в нем поршнем можно рассматривать как 1дд- линдрический волновод для электромагнитных СБЧ-волн, в котором пор- 5 шень.с кольцами является перемещаемым короткозамыкателем (фиг. 2). Поршень, перемещаясь от (нижней мертвой точки) (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) (днище поршня при этом занимает положение на уровне линий S и а соответственно) изменяет длину волновода. Наибольшей длина будет при положении поршня в НМТ и составит (как видно из фиг. 1) И + h, где Н - величина перемещения поршня, ah- расстояние от днища поршня до головки (верха) цилиндра при нахождении его в ВМТ.

Исходя из изложенного, для цилиндра ДВС с двигающимся внутри поршнем выражение (1) примет вид:

f5

20

5

1

- г-Х : 3,41Д

4(H+h)

(3,41Д)

(2)

где Д - внутренний диаметр цилиндра. Выражение (2) определяет условие безрезонансного распространения СВЧ- волн в цилиндре ДВС.

Известно, что с помощью передвижения короткозамыкающих поршней в детекторных секциях СВЧ производят перестройку уровня детектируемого сигнала. По аналогии передвижением поршня в цилиндре ДВС также изменяют уровень проходящего (отраженного) СВЧ-сигнала, продетектировав который можно получить характеристику изменения СВЧ-сигнала, изменение которой происходит синхронно с перемещением поршня ДВС.

Сущность способа заключается в следующем.

Исходя из параметров ДВС, определяют длину волны СВЧ-колебаний, удовлетворяющих условию (2) безрезонансного распространения в камере сгорания ДВС. Затем излучают электромагнитные СВЧ-волны определенной длины в область камеры сгорания. Характер непрерывно изменяющихся СВЧ- ВОЛН в камере сгорания регистрируют и определяют контролируемые параметры двигателя.

Таким образом, регистрация характера изменения проходящих (отражен

31

ных) СВЧ-волн в камеру сгорания при движении поршня позволяет установит характер,перемещения поршня. Данный процесс происходит непрерывно, а значит в6 время движения поршня можно непрерывно контролировать его параметры движения, например, моменты прохождения ВМТ и НМТ, процесс горения и пр.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 СВЧ генерирует колебания , которые через волноводную линию 6 и свечу 1 поступают в камеру 4 сгорания, служащую цилиндрическим волноводом, отражаются от днища поршня 3 две и обратно через свечу 1 и волноводную линию 6 проходят в при- емное устройство 7 и далее в анализатор 8. Приемное устройство 7 установлено в волноводной линии 6 между генератором 5 СВЧ и камерой 4 сгорания на .расстоянии п А/2- /8 от середины интервала хода поршня 3 между ВМТ и НМТ (фиг, 2). Б этом случае обеспечивается работа детектора приемного устройства 7 на середине- склона характеристики (фиг. За, точка А). При движении поршня 3 b ВМТ

Предлагаемый способ по сравнен с известным, где используется резо(НМТ)- рабочая точка смещается в цоло-30 нансное свойство .камеры сгорания, жение А , (А,) соответственно и ха35

40

1

рактеристикаэлектрического сигнала на выходе приемного устройства 7 примет вид, показанньш на фиг. 3& По расположению положительных г отрицательных экстремумов снятой зависимости определяют моменты прохождения ВМТ и НМТ. В случае, если происходит горение, уровень продетекти- рованного сигнала уменьшается, так как плазма (горение) поглощает электромагнитные волны и характеристика изменяется -(фиг. 3 Б). Анализ полученных характеристик движения поршня 3-. с помощью анализатора 8 позволяет определять моменты прохождения ВМТ, и НМТ, неравномерности вращения вал/ двигателя, например, а также иссле-. довать процесс горения в камере 4 сгорания и контроль работы двигателя 50 .в целом.

Практическая реализация всех блоков устройства достаточно проста. Генератор- 5 СВЧ может быть выполнен в микрополосковом исполнении. Возбуждение волноводной линии 6 и съем сигнала на детектор приемного устройства 7 могут быть выполнены

позволяет осуществлять непрерывный контроль процесса передвижения пор ня ДВС.

По известному способу этот конт роль осуществляется только в точка о.бъемного резонанса, а параметры перемещения поршня определяются по ле возникновения двух однотипных резонансов при движении поршня вве и вниз. Таким образом, известный способ не позволяет осуществлять н прерывный контроль, что является н достатком, так как процесс передви жения поршня ДВС неравномерен и ош

45 ки при определении, например, ВМТ (НМТ) неизбежны.

Предлагаемый способ позволяет б годаря непрерывности, обусловленно выбором длины волны, излучаемых в область камеры сгорания электромаг нитных СВЧ-волн, определяемой пара метрами ДВС таким образом, что в к мере сгорания происходит безрезона ное распространение СВЧ-волн, контр

55 лировать происхождение, например,

ВМТ (НМТ) и процесса горения в реал ном масштабе времени.

Предлагаемое устройство, в отличие от известного , позволяет осуo

с помощью петель связи. Передача СВЧ энергии из волноводной линии 6 в камеру 4 сгорания и обратно может производиться через свечу зажигания, свечу накаливания или с помощью специальных вибраторов. В качестве анализатора 8 можно применить серийно выпускаемые осциллографы.

Длину волны для нeпpepывнofo контроля процесса перемещения поршня предлагаемым способом, например две типа Д-240, определим исходя из выражения (2) и технических характеристик указанного двигателя. Внут- 5 ренний диаметр цилиндра 112 мм; величина перемещения поршня от НМТ и ВМТ 125 мм, зазор между днищем поршня и головкой цилиндра при нахождении поршня в ВМТ 4 мм.

Подставив эти данные в выражение (2), получим, что длина волны СВЧ- колебаний при безрезонансном прохождении в камере сгорания ДВС типа Д-240 должна находиться в пределах:

0

5

153,49 (мм) 190,96.

Предлагаемый способ по сравнению с известным, где используется резонансное свойство .камеры сгорания,

нансное свойство .камеры сгорания,

позволяет осуществлять непрерывный контроль процесса передвижения поршня ДВС.

По известному способу этот контроль осуществляется только в точках о.бъемного резонанса, а параметры перемещения поршня определяются после возникновения двух однотипных резонансов при движении поршня вверх и вниз. Таким образом, известный способ не позволяет осуществлять непрерывный контроль, что является недостатком, так как процесс передвижения поршня ДВС неравномерен и ошибки при определении, например, ВМТ (НМТ) неизбежны.

Предлагаемый способ позволяет благодаря непрерывности, обусловленной выбором длины волны, излучаемых в область камеры сгорания электромагнитных СВЧ-волн, определяемой параметрами ДВС таким образом, что в камере сгорания происходит безрезонансное распространение СВЧ-волн, контролировать происхождение, например,

ВМТ (НМТ) и процесса горения в реальном масштабе времени.

Предлагаемое устройство, в отлиие от известного , позволяет осуществить непрерывный контроль работы две, так как приемное устройство размещается в волыоводной линии между генератором СВЧ и камерой сгорания на определенном расстоянии от средней точки положения поршня между ВМТ и НМТ, равном п А/2-А/8. При этом когда в камере сгорания обеспечивается безрезонансное распространение. СВЧ-волн, в волноводлой линии и камере сгорания образуются стоячие волны, уровень СВЧ энергии на входе приемного устройства изменяется синхронно с перемещением поршня двигателя ..

Формула изобретения

гистрацию ведут приемным устройством, размещенным в волноводной линии между генератором СВЧ и камерой сгорания .на заданном расстоянии от середины интервала между йерхней и нижней мертвыми точками поршня,и анализируют результаты на выходе приемного устройства, отличающийся тем, что, с целью обеспе- печения непрерывного контроля, длину волны ( х) излучаемых колебаний выбирают из условия:

Способ контроля работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, за- ключающийся в том, что излучают с помощью генератора СВЧ в волновую линию, размещенную в области камеры сгорания, электромагнитные волны СВЧ с заданной длиной волны (-л) , регистрируют характер их изменения при передвижении поршня, причем реФиг.1

Д - внутренний диаметр цилиндра Ji Н - величина перемещения поршня от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки, h -- зазор между днищем поршня ,и головкой цилиндра при на-. хождении поршня в верхней мертвой точке .

Фи2.г

и

2 /

9

12

О

Az Af(i

Л/5

а

и

8МТ

Изобретение относится к испытаниям и диагностике поршневых двигателей внутреннего сгорания. Целью является обеспечение непрерьгоности контроля работы двигателя. Способ основан на излучении в область камеры сгорания электромагнитных волн сверхвысоких частот с длиной волны, определяемой параметрами двигателя, и регистрации характера их изменения при передвижении поршня. Устр-во для еализации способа содержит генератор сверхвысоких частот ;волновод-, ную линию, соединенную с камерой сгорания, приемное уст-во, расположенное в волноводной линии на определенном расстоянии от днища поршня, и анализатор. 3 ил. (Л С ND 00

и

Редактор А.Шандор

Составитель Н.Патрахальцев

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

7256/39

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

б

фиг,. 3