Способ контроля работы поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (др 4 С 01 М 15/00,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3 7 71895/25- 06 (22) 19.07.84 (46) 07.01,87. Бюл. М - 1 (?2) В.А. Константинов и E.Â. Якубович (53) 621.43.005.1(088.8) (56) Патент США В 3703825, кл. 364-431, 1975. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к исйы.таниям и диагностике поршневых двигателей внутреннего сгорания. Целью является обеспечение непрерывности 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 реализации способа содержит генератор сверхвысоких частот .волноводную линию, соединенную с камерой

) сгорания, приемное уст-во, расположенное в волноводной линии на определенном расстоянии от днища поршня, и анализатор. 3 ил.

1281956

Ъ (3,41Д

25 (2) 3,41R, Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Целью изобретения является обеспечение непрерывности контроля работы ДВС.

На фиг. 1 изображена структурная 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. енератор 5 СВЧ размещен ,на волноводной линии 6, содержащей приемное устройство 7 и анализатор 8.

Для обеспечения распространения в круглом волноводе электромагнитных сверхвысокочастотных волн (СВЧволн) необходимо, чтобы длина волны излучаемых колебаний (>) была меньше критического значения (Ъ,, Так для простейшей TE волны типа Нц

= 3,41R, где R — радиус волновода. Кроме того, для того, чтобы цилиндрический волновод с короткозамыкателем не явился объемным резонатором, необходимо, чтобы длина волны возбуждаемых колебаний быпа больше резонансной (1, В свою очередь, для волны Н„ резонансная длина определяется по формуле:

Таким образом, условием безрезонансного распространения волны типа

Н„в круглом волноводе является выбор длины волны, удовлетворяющей условию: где R — радиус, а 1 — длина резонатора.

Цилиндр ДВС с двигающимся в нем поршнем можно рассматривать как цилиндрический волновод для электромагнитных СВЧ-волн, в котором пор5 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

Б и а соответственно) изменяет длину волновода. Наибольшей длина будет при положении поршня в НМТ и составит (как видно из фиг. 1) H + h, где Н вЂ” величина перемещения поршня, а h — 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: где Д вЂ” внутренний диаметр цилиндра.

30 Выражение (2) определяет условие безрезонансного распространения СВЧволн в цилиндре,ЦВС.

Известно, что с помощью передвижения короткозамыкающих поршней в

35 детекторных секциях СВЧ производят перестройку уровня детектируемого сигнала. По аналогии передвижением поршня в цилиндре ДВС также изменяют уровень проходящего (отраженного) щ 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 СВЧ55 волн в камеРе сгоРания Регистрируют и определяют контролируемые параметры двигателя.

Таким образом, регистрация характера изменения проходящих (отражей1281956 ных) СВЧ-волн в камеру сгорания при движении поршня позвоЛяет установить характер, перемещения поршня. Данный процесс происходит непрерывно, а значит вЬ время движения поршня можно непрерывно контролировать его параметры движения, например, момен.ты прохождения ВМТ и НМТ, процесс горения и пр.

Устройство работает следующим fp образом.

Генератор 5 СВЧ генерирует колебания, которые через волноводную линию 6 и свечу 1 поступают .в камеру

4 сгорания, служащую цилиндрическим f5 волноводом, отражаются от днища поршня 3 ДВС и обратно через свечу 1 и волноводную линию 6 проходят в приемное устройство 7 и далее в анализатор 8. Приемное устройство 7 уста- 20 новлено в волноводной линии 6 между генератором 5 СВЧ и камерой 4 сгорания на .расстоянии пЪ/2-g/8 от сере,цины интервала хода поршня 3 между

BMT u HMT (фиг. 2). В этом случае обеспечивается работа детектора приемного устройства 7 на серединесклона характеристики (фиг. За, точка А). При движении поршня 3 Ь ВИТ (НМТ) рабочая точка смещается в поло- 30 жение А (А ) соответственно и характеристика электрического сигнала на выходе приемного устройства 7 примет вид, показанный на фиг. 3 о

По расположению положительных . 35 отрицательных экстремумов снятой зависимости определяют моменты прохождения BMT и НМТ. В случае, если происходит горение, уровень продетектированного сигнала уменьшается, так 4р как плазма (горение) поглощает электромагнитные волны и характеристика изменяется (фиг. 3 Ц . Анализ полученных характеристик движения поршня 3. с помощью анализатора 8 позволяет определять моменты прохождения ВМТ. и НМТ, неравномерности вращения валг двигателя, например, а также исследовать процесс горения в камере 4 сгорания и контроль работы двигателя gp .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 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 непрерывноГо контроля процесса перемещения .поршня предлагаемым способом, например

ДВС типа Д-240, определим исходя из выражения (2) и технических характеристик указанного двигателя. Внутренний диаметр цилиндра 112 мм; величина перемещения поршня от НМТ и BMT 125 мм, зазор между днищем поршня и головкой цилиндра при нахождении поршня в BMT 4 мм.

Подставив эти данные в выражение (2), получим, что длина волны СВЧколебаний при безрезонансном прохождении в камере сгорания ДВС типа

Д-240 должна находиться в пределах:

153 49 (> (мм) < 190,96.

Предлагаемый способ, по сравнению с известньм,где используется резонансное свойство камеры сгорания, позволяет осуществлять непрерывный контроль процесса передвижения поршня ДВС.

По известному способу этот контроль осуществляется только в точках объемного 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, BMT (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 (HMT) и процесса горения в реальном масштабе времени.

Предлагаемое устройство, в отличие от известного, позволяет осу5 12819 ществить непрерывный контроль работы

ДВС, так как приемное устройство размещается в волыоводной линии между генератором СВЧ и камерой сгорания на определенном расстоянии от сред5 ней точки положения поршня между

ВМТ и НИТ, равном п /2- AJ8. При этом, когда в камере сгорания обеспечивается безрезонансное распространение

СВЧ-волн,.в волноводной линии и 10 камере сгорания образуются стоячие волны, уровень СВЧ энергии на входе приемного устройства изменяется синхронно с перемещением поршня двигателя. 15

Ф о р м у л а и з о 6 р е т е н и я

Способ контроля работы поршневого двигателя внутреннего сгорания, за- 2О ключающийся в том, что излучают с помощью генератора СВЧ в волновую линию, размещенную в области камеры сгорания, электромагнитные волны

СВЧ с заданной длиной волны (g}, ре-25 гистрируют характер их изменения при передвижейии поршня, причем ре56 гистрацию ведут приемным устройством, размещенным в волноводной линии между генератором СВЧ и камерой сгорания на заданном расстоянии от середины интервала между верхней и нижней мертвыми точками поршня,и анализируют результаты на выходе приемного устройства, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью обеспепечения непрерывного контроля, длину волны (Ъ) излучаемых колебаний выбирают из условия: с с 3,41д

1

2 д2 где Д вЂ” внутренний диаметр цилиндра, Н вЂ” 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 .

1281956

BET

Составитель Н.Патрахальцев

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

Редактор А.Шандор

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т

Заказ 7256/39

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