Способ регулирования внутрицилиндровых параметров двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к двигате- лестроению, а именно к эксплуатации поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности к регулированию их работы по изменению внутридилинд- ровых . параметров.

Целью изобретения является повышение эффективности и обеспечение автоматического регулирования внутрицилин-ю (на схеме параметры первого цилиндра).

дровых параметров: среднего индикаторного давления, давления конца сжатия и максимального давления цикла.

На фиг. 1 приведена зона возможных значений зависимости Р (Р; ) при изме- нении цикловой подачи топлива Вц; на фиг. 2 - возможных значений зависимости Р(Р;) при изменении угла в опережения подачи топлива; на фиг. 3 - зоны возможных Значений относительных параметров при изменении степени сжатия 6 ; на фиг. 4 - систематизированные зоны возможных значений относительных параметров (а - из

а также комплекс А, поступающий в блок 10 сравнения, определяющий вид неисправности для данного (на схеме - для первого) цилиндра. В блоке 11 в соответствии с выявленной неисправностью, т.е. с, отклонениями йВц,йб,л формируется управляющий сигнал, поступающий в исполнительный элемент 12 который воздействует на узел.двигате

менилась цикловая подача топлива,5 -.25ля (например, топливный насос 13) дс

изменился угол опережения подачи топ-. „ор, пока регулируемые параметлива, Ь - изменилась степень сжатия);р „g придут в норму, на фиг. 5 - схема устройства для pea- jjpjj осуществлении автоматического лизадии способа.

30

На цилиндрах двигателя 1 установлены преобразователи 2 давления, вы- рабатьшающие электрические сигналы, пропорциональные давлениям в каждом цилиндре Р,, Р, PJ , ..., Р„, где п - число цилиндров (), а также преобразователь 3 движения поршня, вырабатьшакяций сигнал, пропорциональ- ньй смещению поршня от верхней мертвой точки (ВМТ). Устройство содержит также блок 4 вычисления среднего индикаторного давления в цилиндре, блоки-5, 6 и блок 7 измерения давления сжатия и максимального давления цикла

регулирования двигателя последовательно производят следующие операции

Измеряют во всех цилиндрах средние индикаторные давления Р;- (j - номер цилиндра), давления конца сжатия Р,

максимальные давления цикла

35

j

вычисляют усредненную по всем

40

-1

Сигналы PJ и V:

в каждом из ци- поступают

линдров.

в блок 4 вычисления среднего индикаторного давления в цилиндре. В блоке 5 вычисляется усредненное для всех цилиндров среднее индикаторное давление

45

цилиндрам величину среднего индика1торного давления Р; Р; - - Р;-

Ср с п J

где п - число цилиндров; для этой ве личины находят эталонные значения давления конца сжатия Р и максимального давления цикла Р, ; вычисляют отношения измеренных и эталонных параметров

Рг

Р j PC

чс,-,

р. - J Р,-.

помощью их вычисляют комплекс

-1

50

д.- Р

J

р. -, .

1

р. - У Р .

о п fe- J

а в блоке 6, где хранятся эталонньш значения и давления конца сжатия Р

и максимального давления цилка Р,

о

«о

определяются эти параметры, соответствующие Р; , т.е. ,Р и РС . Электрические сигналы от преобразовате-

лей 2 давления поступают также в блок 7 измерения давления сжатия и максимального давления цикла в каждом из цилиндров, т.е. и . Устройство содержит также переключатель 8, с помощью которого выделяются для последующей обработки параметры, относящиеся к одному из цилиндров

В блоке 9 деления вычисляются относительные величины

з

lii

Р;,

Pel

)

P5J Р.,.

0

Ср о --40

а также комплекс А, поступающий в блок 10 сравнения, определяющий вид неисправности для данного (на схеме - для первого) цилиндра. В блоке 11 в соответствии с выявленной неисправностью, т.е. с, отклонениями йВц,йб,л, формируется управляющий сигнал, поступающий в исполнительный элемент 12, который воздействует на узел.двигате5ля (например, топливный насос 13) дс

р „g придут в норму, jjpjj осуществлении автоматического

регулирования двигателя последовательно производят следующие операции.

Измеряют во всех цилиндрах средние индикаторные давления Р;- (j - номер цилиндра), давления конца сжатия Р,

максимальные давления цикла

5

j

вычисляют усредненную по всем

0

5

цилиндрам величину среднего индика1торного давления Р; Р; - - Р;-

Ср с п J

где п - число цилиндров; для этой величины находят эталонные значения давления конца сжатия Р и максимального давления цикла Р, ; вычисляют отношения измеренных и эталонных параметров

Рг

Р j PC

чс,-,

р. - J Р,-.

помощью их вычисляют комплекс

-1

0

д.- Р

J

5

р. -, .

по результатам вычислений путем сравнения с соответствующими граничными значениями, присущими различным неисправностям, находят вид неисправности (изменение цикловой подачи топлива В, угла опережения подачи 9, степени сжатия двигателя ; производят с помощью исполнительного механизма изменение В,, или 0, или до необходимой величины, т.е. такой, при которой регулируемые параметры (Р;- , PC , ) приходят в норму.

Анализ показывает, что при нали- ,чии одной из названных выше неисправностей двигателя можно построить зоны возможного расположения относительных внутрицилиндровых параметров (фиг. 1-3). Эти зоны получены на основании теоретических расчетов и обработки многочисленных экспериментальных данных и строго справедливы только для одной данной неисправ-- ности или же для случая, когда она является главенствующей.

На фиг. 4 приведены зоны, систематизированные по видам неисравнос- тей. В расположениях множеств, относящихся к различным неисправностям, имеются четко выраженные качественные и количественные различия.

При изменениях цикловой подачи и угла опережения подачи топлива не изменяется давление конца сжатия ().-Поэтому, если относительная величина давления конца сжатия Р. попадает в зоны - Pj.1 (фиг. 4, позиция з), то изменяется степень сжатия . (Здесь и ниже номер цилиндра j в обозначениях параметров опущен) .

Если же давление конца сжатия не отличается от эталонного значения (Pj,1), то неисправности различаются по величине комплекса А.

При нанесении на графики Р(Р; ) линии, соответствующей ,О (танген угла наклона этой линии к оси абсцисс равен 2,0)f видно, что она может служить разделом между множество значений Р2,(Р;), относящимся к изменению количества подаваемого топлива в цилиндр и угла опережения подачг топлива. Эта линия пунктиром показан на фиг. 4 (позиции д и ж). Если ,0, то изменяется угол опережения подачи топлива, если же ,0, то изменяется количество подаваемого топлива. Судить о направлении изменений этих характеристик можно по измене- максимального давления. Если Р 1, то увеличивается количество .

-

м

с м а 10

15

20

25

30 35

40

45

50

подаваемого топлива или угол опережения подачи. Если же Р,. ., то происходит уменьшение этих характеристик.

Различение неисправностей производится в соответствии с табл. 1.

Пример. При испытании двигателя, у которого нужно найти неисправности (двигатель находится в эксплуатации, вышел из ремонта и т.д.) получены внутрицилиндровые параметры, приведенные в табл. 2.

Усредненное по всем цилиндрам среднее индикаторное давление Р; -7-(8,9+

8,0+7,9+8,2)8,25 кгс/см .

Для такого давления получены ранее у этого же, но исправного двигателя эталонные параметры Р 95 кгс/см-, PC 42 кгс/см. Относительные параметры и комплекс А приведены в табл. 3.

Ставят диагноз.

В цилиндре I увеличен угол опережения подачи топлива (, , ). Б цилиндре II уменьшена цикловая подача топлива (, ,

Р 1). В цилиндр III уменьшена степень сжатия (Р,1, , . В цилиндре IV неисправность, которая не может быть диагностирована с помощью данной методики (либо замеры параметров произведены ошибочно).

В соответствии с выявленной неисправностью, например отклонением угла опережения подачи топливадб, формируется управляющий сигнал, поступающий в исполнительный элемент, который воздействует на узел двигателя (механизма изменения угла опережения подачи топлива).

Таким образом, способ позволяет производить автоматическое регулирование параметров, которые ранее регулированию не поддавались и внутри- цилиндровых параметров, выяснять и устранять причины отклонения параметров от нормы. Это приводит к повыше- нию экономичности двигателя и позволяет предупреждать выход его из строя по причине параметрических отказов.

Таблица 1

8,9 118 42

Р,.Р;/Р,,

Р Р /р

Z 90

А(Р2-1)/(Р;РС РС/РСО

Таблица 2

7,9. 76 34

8,2 95 42

Таблица 3

0,96 . 0,80 5,0 0,81

0,99 1,00 0,0 1,00

О- донные б.С.Стеикини

t -данные Н.с, /KdoHoScKOw АЯ.Ииколаенко

О о иные H.c./f doHodc- коео

в - данные и.и.Ви5е

Pi PI

1,1

jj w

qs

0 §& |f s w

Ц Фа2.Ъ

PI

Pi