Способ определения фаз прямого выброса в двигателе внутреннего сгорания

Авторы патента:

G01M15 - Испытание машин и двигателей (испытание топливовпрыскивающей аппаратуры F02M 65/00; испытание зажигания двигателей внутреннего сгорания, например проверка синхронизации F02P 17/00; обнаружение стуков в двигателях внутреннего сгорания G01L 23/22)

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к исследованию процесса газообмена в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). В способе определения фаз прямого выброса в ДВС определение наличия в продуктах сгорания искомых компонентов осуществляют по их парциальным давлениям, при этом указанное определение проводят одновременно по трем компонентам: кислороду, углекислому газу и азоту, по результатам измерения определяют отношение парциального давления кислорода и парциального давления углекислого газа к парциальному давлению азота, по их величине судят о фазе прямого выброса. Устройство для реализации способа содержит синхронизатор 1, датчики 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота и регистрирующий прибор 5. Синхронизатор 1 имеет индукционный датчик 6, взаимодействующий с меткой 7, размещенной на ободе маховика 8. Прибор 5 соединен с вычислительным прибором 9, 10. 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к исследованию процесса газообмена в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ определения фаз прямого выброса в двигателе внутреннего сгорания, основанный на определении углов поворота коленчатого вала, при которых в продуктах сгорания появляется определенная концентрация свежего заряда, определении наличия в продуктах сгорания искомых компонентов и соответствующих углов поворота коленчатого вала двигателя в реальном масштабе времени.

Недостатком этого способа является низкая точность определения фаз прямого выбpоса.

Изобретение обеспечивает повышение точности определения фаз прямого выброса в ДВС.

Это достигается тем, что в способе определения фаз прямого выброса в двигателе внутреннего сгорания, основанном на определении углов поворота коленчатого вала, при которых в продуктах сгорания появляется определенная концентрация свежего заряда, определении наличия в продуктах сгорания искомых компонентов и соответствующих углов поворота коленчатого вала в реальном масштабе времени, определение наличия в продуктах сгорания искомых компонентов осуществляют по их парциальным давлениям, при этом указанное определение проводят одновременно по трем компонентам: кислороду, углекислому газу и азоту, по результатам измерения определяют отношение парциального давления кислорода и парциального давления углекислого газа к парциальному давлению азота, по их величине судят о фазе прямого выброса.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 осциллограмма процесса изменения парциальных давлений кислорода, углекислого газа и азота в продуктах сгорания в процессе выпуска-продувки.

Устройство, реализующее способ, содержит синхронизатор 1, датчики 2, 3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа и азота, установленные на срезе выпускного органа ДВС, и регистрирующий прибор 5, соединенный с выходами датчиков 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота и выходом синхронизатора 1. Последний содержит индукционный датчик 6, взаимодействующий с меткой 7, размещенной на ободе маховика 8 в ДВС. В качестве регистрирующего прибора 5 используется электронно-лучевой осциллограф, пpичем датчики 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа и азота соединены с открытым входом усилителя вертикального отклонения луча осциллографа, а выход индукционного датчика 6 с входом внешней синхронизации осциллографа для запуска развертки осциллографа в момент времени, соответствующий заданному датчику положению вала двигателя. Индикатор соединен с регистрирующим прибором 5 с помощью вычислительного прибора 9, 10.

На фиг.2 показаны изменение выходного сигнала 11, 12 и 13 датчиков 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота, импульс 14 с индукционного датчика 6 (с приходом этого импульса на вход внешней синхронизации начинается ход луча осциллографа), разметка 15 экрана осциллографа, точки 16, 17 и 18 начала изменения выходного сигнала датчиков 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота, точки 19, 20 и 21 окончания изменения выходного сигнала датчиков 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота и скорректированная осциллограмма 22 (условно). Коррекция осциллограммы производится с учетом времени запаздывания установления выходного напряжения датчиков при изменении парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота.

Для случая срабатывания индукционного датчика 6 в момент начала открытия выпускного органа ДВС (фиг.2):

₁ регистрируемая длительность процесса выпуска продуктов сгорания (до появления свежего заряда в продуктах сгорания);

₂ регистрируемая длительность процесса выпуска продуктов сгорания в смеси их со свежим зарядом;

₃ (условно для наглядности) длительность открытия выпускного органа ДВС. Длительность любой фазы процесса определяется как

₁ I

K (мс), где I расстояние по экрану осциллографа между началом и окончанием i-го процесса, см; K масштаб временной развертки, мс/см.

Действительные элементы определяются (с учетом задержки

_o) как

₁

₂

_o В результате имеем действительная длительность процесса выпуска только продуктов сгорания

₁

_o; действительная длительность выпуска смеси продуктов сгорания со свежим зарядом

₂

₁

₂

₁; действительная длительность процесса выброса свежего заряда в выпускную трубу

₃

₂

₃

₂ +

_o; для выражения длительности процессов в градусах поворота вала используется соотношение

_i 6

_i где n частота вращения вала двигателя (мин^-1) на данном режиме работы;

_i длительность i-го процесса, с.

Устройство работает следующим образом.

В момент открытия выпускного органа ДВС синхронизатор 1 выдает сигнал, которым запускается развертка осциллографа. Выходной сигнал датчиков 2,3 и 4 парциальных давлений кислорода, углекислого газа, азота соответствует величине этих давлений в продуктах сгорания (содержание свободного кислорода в продуктах сгорания около 10% а в свежем заряде 21% в продуктах сгорания углекислого газа 7% азот свое содержание не меняет, его величина соответствует 7,9%).

В ходе процесса выпуска при появлении свежего заряда в продуктах сгорания парциальное давление кислорода возрастает, а парциальное давление углекислого газа уменьшается. Амплитуда сигналов датчиков 2 и 3 начинает изменяться.

Изменение амплитуды сигналов датчиков 2 и 3 продолжается по мере увеличения содержания свежего заряда в продуктах сгорания. Парциальное давление азота постоянно во все время открытого положения выпускного органа ДВС. Прекращение изменения сигналов датчиков 2,3 и 4 свидетельствует о выбросе только свежего заряда. Периодически воспроизводимая осциллограмма сигналов датчиков 2,3 и 4 позволяет определить расстояние между отдельными точками процесса.

Значения парциальных давлений с регистрирующего прибора 5 передаются в вычислительный прибор, где производится расчет отношений парциального давления кислорода и парциального давления углекислого газа к парциальному давлению азота, по величине отношений судят о фазе прямого выброса.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗ ПРЯМОГО ВЫБРОСА В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, основанный на определении углов поворота коленчатого вала, при которых в продуктах сгорания появляется определенная концентрация свежего заряда, определении наличия в продуктах сгорания искомых компонентов и соответствующих углов поворота коленчатого вала двигателя в реальном масштабе времени, отличающийся тем, что определение наличия в продуктах сгорания искомых компонентов осуществляют по их парциальным давлениям, при этом указанное определение проводят одновременно по трем компонентам: кислороду, углекислому газу и азоту, по результатам измерения определяют отношение парциального давления кислорода и парциального давления углекислого газа к парциальному давлению азота, по их величине судят о фазе прямого выброса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Изобретение относится к горнорудному машиностроению и может быть использовано для стендовых испытаний одноковшовых экскаваторов и другой землеройной техники

Стенд для испытаний землеройно-транспортных машин ковшового типа // 2042770

Устройство для измерения фаз газораспределения двигателей внутреннего сгорания // 2042125

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройству для измерения фаз газораспределения, т.е

Способ полунатурного исследования системы автоматического управления силовой установкой // 2039963

Стенд для испытаний двигателей внутреннего сгорания // 2039348

Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания // 2037803

Изобретение относится к диагностированию технического состояния транспортных средств, в частности к способам оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для контроля и диагностирования двигателей внутреннего сгорания в процессе их изготовления, технического обслуживания и ремонта

Способ оптимизации профиля боковой поверхности поршня, положения поршневых колец и минимального зазора между поршнем и цилиндром двигателя в холодном состоянии и устройство для его осуществления // 2037802

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам испытаний двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при совершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндропоршневой группы

Устройство для контроля состояния топливных форсунок газотурбинного двигателя // 2037801

Способ диагностирования зубчатых редукторов // 2035714

Изобретение относится к способам контроля и диагностирования и ориентирован на распознавание дефектов зубчатых редукторов и коробок передач автомобилей, судов и авиационной техники

Способ технического диагностирования дизелей // 2034260

Способ измерения скоростного напора газового потока и устройство для измерения тяги реактивного двигателя // 2100788

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности

Способ определения технического состояния элементов системы регулирования и защиты паровых турбин // 2100791

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин

Устройство контроля наличия воды в топливной системе двигателя внутреннего сгорания и датчик для устройства контроля (варианты) // 2102716

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин по вибрации корпуса // 2103668

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса

Стенд для исследования напряженно-деформированного состояния основных деталей двигателей внутреннего сгорания // 2105963

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания

Способ контроля, диагностирования и компенсации отказов в системах управления двигателей двухдвигательной авиационной силовой установки // 2106514

Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания // 2107175

Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей

Стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей // 2111373

Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)

Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины // 2111469

Способ оптимизации диаметральных зазоров между штампованным поршнем и цилиндром двигателя в холодном состоянии // 2112951

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при усовершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндро-поршневой группы ДВС