Устройство для регистрации кривой тепловыделения в цилиндре двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДОС), в частности к устройствам для оценки технического состояния двигателей ,и может быть использовано для диагностики и испытаний ДВС.

Целью изобретения является устранение недостатка.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства; на фиг. 2-теоретическое обоснование работы устройства.

Устройство содержит цилиндр двигателя 1 с датчиком давления 2, подключенным через усилитель 3 к первому входу первого блока 4 перемножения, а через дифференцирующий блок 5 - к первому входу второго блока 6. Ко вторым входам блоков 4 и 6 подключены выходы магнитных барабанов 7 и 9 через переменные резисторы 8 и 10. Выходы блоков 4 и 5 через резисторы 11 и 12 подключены к регистрирующему прибору 13. Детектор минимальных значений относительной скорости тепловыделения 14 связан с RS-триггером 16 и с первым блоком питания 15. RS-триггер 16 связан с датчиком закрытия впускного клапана 18 и вторым блоком памяти 22. Первый блок памяти 15 соединен с третьим блоком памяти 21 и со счетчиком угловых отметок вала 20, который связан с отметчиком угла поворота вала и с датчиком (Н МТ) 17. Счетчик угловых отметок вала 20 связан со вторым блоком памяти 22, а датчик открытия выпускного клапана 1.9 с третьим блоком памяти 21. Выходы второго 22 и третьего 21 блоков памяти связаны с сумматором 23, который подключен к входу регистратора значений продолжительности сгорания 24.

Теоретическое обоснование заявляемого решени раскрывается на фиг. 2, где приведены результаты исследований процесса тепловыделения в цилиндре ДВС. Как показывают расчеты, в точке AS, соответствующей моменту окончания тепловыделения (конца сгорания), на кривой dxi/d f образуется перелом и происходит нарушение плавности зависимости (точка а$), как и в точке ai (соответствующей началу сгорания). Кроме этого между точками AI и As имеется ряд точек А2,Аз,А, характеризующих волнообразные участки кривой тепловыделения ,обусловленные появлением в цилиндре волн давления газа, частота которых зависит от геометрических размеров цилиндра, скоростей поршня и частиц газа. Таким образом, кривая dxj/d p пересекает ось абсцисс, уходя в зону отрицательных значений, образует минимумы (аг. аз, аз), количество которых равно числу волн давле0

5

0

5

0

5

0:

5

0

5

ния на индикаторной диаграмме. Следовательно, если ориентироваться на определение начала и конца выделения теплоты по минимумам кривой интенсивности тепловыделения, тогда необходимо выделить первый из них ai и последний as, игнорируя минимумы 32, аз, 34, что позволяет провести автоматическое измерение продолжительности сгорания А рг.

При этом на фиг. 2 используются следующие обозначения:

Qx - теплота, выделившаяся в цилиндре;

Он - располагаемая теплота, которая может быть получена при сжигании топлива;

QW теплота, поглощенная стенками, относительная доля выделившейся теплоты;

xw QW/QH - то же, для теплоты, поглощенной стенками;

xi х - xw - то же, для теплоты, идущей на изменение работы и внутренней энергии рабочего тепла в цилиндре ;

dx/d p - относительная скорость выделения теплоты в цилиндре;

dxi/d p - относительная скорость видимого (индикаторного) тепловыделения ;

dxw/d p - относительная скорость теплоотдачи от газов к стенкам цилиндра;

А р г - продолжительность видимого сгорания топлива, в град;

Устройство работает следующим образом.

Импульс от датчика закрытия впускного клапана 18 устанавливает RS-триггер 16 в состояние 1, и происходит последовательная запись информации о угле поворота вала вторым блоком памяти 22.

Как следует из фиг. 2, в точке ai, соответствующей первому минимуму dxi/d f происходит обратное переключение RS- триггера 16 из состояния 1 в состояние О. В этот момент, по заднему фронту импульса (на выходе триггера) запись информации заканчивается, таким образом второй блок памяти окончательно запоминает положение вала, соответствующее первому минимуму кривой dxi/d f . В свою очередь первым блоком памяти 15 осуществляется последовательная запись информации о положении вала при минимумах cjxi/d. (ai, за, аз, ЗА, ав). Наконец третий блок памяти 21 окончательно запоминает последний минимум as по импульсу с датчика открытия выпускного клапана 19. Необходимо отметить, что счетчик угловых отметок вала 20 пропускает информацию о положении вала, начиная с нуля от НМТ (датчик положения НМТ 17).

Информация по положениях вала ДВС при первом (ai) и последнем (as) минимумах хранится во втором 22 и трзтьем 21 блоках памяти в двоичном коде. Затем она поступает на вход сумматора 23, который осуще- ствляет вычитание из большего числа, соответствующего положению вала при as меньшего (приа-i). Регистратор24, осуществляя преобразование из двоичного кода в десятичный, индицирует величину Д р г, соответствующую продолжительности видимого сгорания топлива в цилиндре ДВС.

Использование устройства позволяет ожидать технико-экономический эффект, заключающийся в ускорении процессов до- водки новых образцов двигателей на заводах, в совершенствовании процессов наладки эксплуатируемых ДВС, так как ис- пользование устройства по сравнению с прототипом позволяет определять важные фазовые характеристики процесса тепловыделения, а следовательно, и проводить более достоверный контроль состояния и экономичности. Конкретный экономический эффект подлежит дальнейшему уточне- нию.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для регистрации кривой тепловыделения в цилиндре двигателя внут- реннего сгорания, содержащее датчик давления, установленный в цилиндре и подключенный через усилитель к первому входу первого блока перемножения, а через дифференцирующий блок - к первому входу второго блока перемножения, к вторым входам блоков перемножения через переменные резисторы подключены выходы мерного и второго магнитных барабанов, а выходы блоков перемножения через резисторы подключены к регистрирующему прибору, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено детектором минимальных значений относительной скорости тепловыделения, счетчиком угловых отметок вала, датчиками нижней мертвой точки, открытия выпускного клапана и закрытия впускного клапана, RS-триггером, тремя блоками памяти, сумматором и регистратором значений продол жительности сгорания, причем выход детектора минимальных значений связан с одним входом RS-триггера и с входом записи первого блока памяти, другой еход RS- триггера связан с датчиком закрытия впускного клапана, а его выход - с входом записи второго блока памяти, выход первого блока памяти соединен с информационным входом третьего блока памяти, информационные входы первого и второго блоков памяти соединены между собой и с выходом счетчика отметок вала, один вход которого связан с одним из магнитных барабанов, а другой - с датчиком нижней мертвой точки, причем датчик открытия выпускного клапана соединен с входом записи третьего блока памяти, выходы второго и третьего блоков памяти связаны с входами сумматора, выход которого подключен к входу регистратора значений продолжительности видимого сгорания.

Использование: контроль работы, наладка и диагностика поршневых ДВС, позволяет регистрировать продолжительность видимого сгорания топлива в цилиндре ДВС. Сущность изобретения: устройство включает в себя цилиндр двигателя 1 с датчиком давления 2, подключенным через усилитель 3 к первому входу первого блока 4 торможения, а через дифференцирующий блок 5 - к первому входу второго блока 6. Ко вторым входам блоков 4 и 6 подключены выходы магнитных барабанов 7 и 9 через переменные резисторы 8 и 10. Выходы блоков 4 и 5 через резисторы 11 и 12 подключены к регистрирующему прибору 13. Детектор минимальных значений относительной скорости тепловыделения 14 связан с RS-триггером 16 и с первым блоком памяти 15. RS-триггер 16 связан с датчиком закрытия впускного клапана 18 и вторым блоком памяти 22. Первый блок памяти 15 соединен с третьим блоком памяти 21 и с счетчиком угловых отметок вала 20, который связан с отметчиком угла поворота вала и с датчиком (НМТ ) 17. Счетчик угловых отметок вала 20 связан со вторым блоком памяти 22, а датчик открытия выпускного клапана 19 - с третьим блоком памяти 21. Выходы второго 22 и третьего 21 блоков памяти связаны с сумматором 23, который подключен к входу регистратора значений продолжительности сгорания 24. 2 ил. со ел о о VI