Спосіб контролю робочого процесу в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння

Спосіб контролю робочого процесу в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння шляхом вимірювання тиску у циліндрі під час роботи двигуна під навантаженням, який відрізняється тим, що пропорційний тиску в циліндрі сигнал віброперемі щення одержують за допомогою датчика вібрації, який встановлюють на кришку циліндра у точці, жорстко зв'язаній з вогневою поверхнею, сигнал виводять на екран осцилографа, знімають електричний імпульс з ємнісного або індукційного датчика, встановленого на високовольтному проводі запалювання і використовують як сигнал синхронізації для двигунів з електричним запалюванням, або для дизелів сигнал синхронізації одержують з датчика сили, встановленого на трубопроводі високого тиску ВІДПОВІДНОГО циліндра, і за формою сигналу вібропереміщення здійснюють контроль робочого процесу у циліндрах двигуна внутрішнього згоряння Винахід стосується вимірювальної техніки і призначений для контролю робочого процесу в циліндрах двигунів внутрішнього згоряння та силових циліндрах газомотокомпресорів Відомий спосіб [патент Роси №2080578, кл G01M15/00, Исаев А А ] , вимірювання індикаторної потужності дизелів, що включає операції виміру робочого параметра кожного циліндра і порівняння отриманих результатів При цьому операцію виміру робочого параметра ведуть одночасно у всіх циліндрах по часових інтервалах перевищення циліндрового тиску над постійним чи таким, що повільно змінюється протитиском магістралі в зоні нуль-тиск стискання дискретними датчиками, наприклад клапанного типу Величина завантаження кожного циліндра видається у відсотках від номінальної величини [1] даним двигуна визначають ВІДПОВІДНІ значення загального моменту інерції і по отриманим даним визначають загальну енергію двигуна За результатами порівняння значень енергії в характерних для окремих циліндрів діапазонах кута повороту колінчатого вала можна скласти судження про роботу окремих циліндрів [2] Недоліком цього способу є можливість його використання лише на двигунах порівняно малого габариту, корпус яких можна розглядати як абсолютно жорсткий на частотах обертання Цей спосіб не може бути застосований до стаціонарних двигунів, жорстко встановлених на масивному фундаменті, або двигунів великого габариту, корпус яких не можна вважати абсолютно жорстким Відомий спосіб [Н М Глаголев Испытания двигателей внутреннего сгорания -Харьков, 1958 -296с] визначення максимального тиску в циліндрах двигунів за допомогою приладів для вимірювання максимального тиску згоряння - максиметрів, що підключаються до індикаторних кранів циліндрів [3] Недоліком цього способу є те, що ці пристрої не дозволяють виявити нерівномірність робочого процесу та визначити його характер, що є важливим для діагностування дефектів паливної систем та газового тракту двигуна Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб контролю робочого процесу в циліндрі Недоліком цього способу є потреба у досить складній пневмосистемі, яка потребує обслуговування і ускладнює можливість реалізації портативного пристрою Відомий спосіб [патент Роси №2082139,кл G01M15/00, д-р Х Ц Ханс Лист] діагностики поршневого двигуна внутрішнього згоряння і пристрій для його здійснення, у якому для визначення потужностей окремих циліндрів двигуна внутрішнього згоряння при визначених кутових положеннях колінчатого вала вимірюють значення кутової швидкості обертання двигуна, по конструктивним (О 62174 двигуна внутрішнього згоряння [Н М Глаголев Испытания двигателей внутреннего сгорания Харьков, 1958 - 296с] з застосуванням поршневих індикаторів тиску типу "майгак", які підключають до індикаторних кранів циліндрів Цей спосіб дозволяє контролювати тиск у камері згоряння двигуна внутрішнього згоряння в залежності від кута повороту колінчастого валу або часу, оцінювати якість робочого процесу і його рівномірність у часі [3] Недоліком цього способу є те, що поршневі індикатори порівняно інерційні і мають механічну систему, яка зношується у процесі роботи, особливо при вимірюваннях на швидкохідних двигунах Під час роботи індикатор нагрівається, потребує охолодження і періодичного змащування, що знижує оперативність контролю Задачею винаходу є підвищення оперативності контролю робочого процесу двигунів внутрішнього згоряння та підвищення безпеки під час виконання такого контролю Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб контролю робочого процесу в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння шляхом вимірювання тиску у циліндрі під час роботи двигуна під навантаженням Стосовно винаходу пропорційний тиску в циліндрі сигнал вібропереміщення одержують за допомогою датчика вібрації, який встановлюють на кришку циліндра у точці, жорстко зв'язаній з вогневою поверхнею, сигнал виводять на екран осцилографа, знімають електричний імпульс з ємнісного або індукційного датчика, встановленого на високовольтному проводі запалювання і використовують у якості сигналу синхронізації для двигунів з електричним запалюванням, або для дизелів сигнал синхронізації одержують з датчика сили, встановленого на трубопроводі високого тиску ВІДПОВІДНОГО циліндра, і за формою сигналу вібропереміщення здійснюють контроль робочого процесу у циліндрах двигуна внутрішнього згоряння На приведених фігурах зображено фіг 1 - функціональна схема реалізації способу, фіг 2 - індикаторна діаграма у функції P(t) (a) та віброграма переміщення кришки циліндра, суміщена з ВІДМІТКОЮ верхньої мертвої точки (б) Схема реалізації способу (фіг 1) складається з датчика вібрації 1, підсилювача 2, інтегратора 3 (у разі використання датчиків віброшвидкості або віброприскорення), датчика сигналу синхронізації 4 та осцилографічного індикатора 5 Спосіб, що заявляється, грунтується на вико ристанні пружної властивості індивідуальної кришки циліндра як гнучкої діафрагми, переміщення якої під дією тиску в циліндрі пропорційне величині цього тиску s(t)=P(t)(kKp+ku) (1) де s(t) - переміщення віброперетворювача, ккр - конструктивний коефіцієнт кришки, P(t) - тиск у циліндрі у залежності від часу, кц - конструктивний коефіцієнт циліндра (блоку циліндрів), Беручи до уваги, що точність додержання розмірів деталей при механічній обробці, а отже, точність додержання їх механічних властивостей, значно вища точності вимірювань внутрішньоциліндрового тиску при застосуванні поршневих індикаторів або максиметрів, яка складає 4 10%, коефіцієнт k можна вважати постійним для кожного типу двигуна Приклад використання пристрою Для оцінки якості процесу згоряння встановлюють розгортку з частотою робочого процесу таким чином, що на екрані спостерігається сигнал від одного робочого процесу За формою сигналу та його відхиленням від середнього значення здійснюється контроль робочого процесу у циліндрах двигуна внутрішнього згоряння На рисунку 2 наведено приклад розгортки процесу згоряння у циліндрі ГМК 10 ГКН, записаної поршневим індикатором тиску 6 та одержаної способом, що заявляється 7 з синхронно записаною ВІДМІТКОЮ ВМТ 8 Технічним результатом є те, що оцінка якості процесу згоряння забезпечує можливість оперативного контролю робочого процесу в циліндрах двигунів внутрішнього згоряння та силових циліндрах газомотокомпресорів, підвищення безпеки під час виконання такого контролю Спосіб, що заявляється, може бути покладений в основу розробки приладів оперативного контролю робочого процесу стаціонарних двигунів внутрішнього згоряння середньої та великої потужності Аналоги 1 Патент Роси №2080578, кл G01M15/00, заявка № 93045482/06 від 1993 09 14, публ 1997 05 27 Исаев А А 2 Патент Роси №2082139 кл G01M15/00, заявка № 4894028/06 від 19901221, публ 19970620, приоритет AT заявка № А 2933/89 від 89 12 22 АВЛ Гезельшафт фюр Фербрен-нунгскрафтмашинен унд МесстехникСмбХПроф Др Х Ц Хане Лист (AT) З Н М Глаголев Испытания двигателей внутреннего сгорания - Изд-во Харьковского университета -Харьков, 1958 -296с 62174 Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119