Спосіб виявлення детонації у двигуні внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням

Спосіб виявлення детонації у двигуні внутрішнього згоряння з іскровим запалюванням, який полягає в тому, що при роботі двигуна за допомогою датчика реєструють коливання стінок камери згоряння, здійснюють фільтрацію цих коливань, щонайменше в одному частотному діапазоні, що відповідає частоті коливань при детонації, який відрізняє ться тим, що на вібраційному сигналі виділяють відрізок, початок і закінчення якого визначені в часі як початок і закінчення процесу згоряння, на відрізку виділяють найбільші амплітуди коливання сигналу, що відповідають детонаційно U 2 (19) 1 3 35871 ження верхньої мертвої точки поршня силового циліндра. Знаходять частотний діапазон найбільш характерний для детонаційного горіння. Створюють еталонну модель у вигляді залежності середніх квадратичних значень спектрів, розрахованих у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння на всіх експлуатаційних режимах роботи двигуна з визначенням зон детонаційного і бездетонаційного горіння. Для визначення детонаційного горіння двигуна внутрішнього згоряння на експлуатаційному режимі реєструють спектр сигналу коливання стінок силового циліндра датчиком в смузі визначеного діапазону частот. Обчислюють середньоквадратичне значення (СКЗ) спектра, у знайденому частотному діапазоні. Визначають ефективну потужність двигуна внутрішнього згоряння і по положенню одержаного відношення залежності середнього квадратичного значення спектра, розрахованого у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння у полі значень еталонної моделі визначають зону, що відповідає технічному стану двигуна внутрішнього згоряння та рекомендують технічне обслуговування щодо поліпшення якості згоряння палива в силових циліндрах двигуна внутрішнього згоряння. Технічним результатом корисної моделі є суттєве підвищення оперативності визначення детонаційного горіння палива в силових циліндрах двигуна вн утрішнього згоряння. Це досягається тим, що еталонний сигнал для оцінки наявності детонаційного горіння створюють на основі усереднення серії СКЗ спектрів сигналів у частотному діапазоні, визначеному з відрізку тимчасового сигналу, що відповідає процесу згоряння. Підвищення оперативності досягається можливістю розрахунку СКЗ спектрів сигналів портативним віброметром у заданому частотному діапазоні та враховуючи значення ефективної потужності двигуна з одночасним визначенням відповідності отриманого результату у полі значень еталонної моделі до детонаційної чи бездетонаційної зони. Завдяки цьому значно підвищується універсалізм запропонованого способу і сфера його застосування. Заявлений спосіб здійснюють таким чином. Виникаючі при роботі двигуна вн утрішнього згорання коливання стінок силового циліндра реєструють датчиком в смузі частот 10-3000Гц з одночасною фіксацією відмітником положення верхньої мертвої точки поршня силового циліндра (Фіг.1). Знаходять частотний діапазон, найбільш характерний для детонаційного горіння. Для цього на вібраційному сигналі виділяють відрізок, початок і закінчення якого визначені в часі як початок і закінчення процесу згоряння за допомогою прив'язки до зафіксованого положення верхньої мертвої точки поршня силового циліндра. На відрізку виділяють найбільші амплітуди коливання сигналу, що відповідають детонаційному горінню (Фіг.2) та визначають їх мінімальні та максимальні частоти коливання. Для більш точного визначення частотного діапазону, найбільш характерного для детонаційного горіння проводять не менше 50 досліджень при за відомо детонаційному горінні. 4 Еталонну модель створюють у вигляді залеж ності середніх квадратичних значень спектрів, розрахованих у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння на всіх експлуатаційних режимах роботи двигуна з визначенням зон детонаційного і бездетонаційного горіння. Для визначення еталонної моделі двигуна внутрішнього згорання визначають середнє квадратичне значення спектрів у виділеному частотному діапазоні (Фіг.3) на за відомо детонаційному і бездетонаційному горінні на всіх експлуатаційних режимах роботи двигуна. Знаходять граничні значення СКЗ між детонаційним і бездетонаційним горінням шляхом усереднення серії значень СКЗ, визначених при роботі двигуна при детонаційному і бездетонаційному процесу горіння палива при різних значеннях ефективної потужності. Будують графік залежності середніх квадратичних значень спектрів (Фіг.4), розрахованих у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння на всіх експлуатаційних режимах його роботи з визначенням зон детонаційного і бездетонаційного горіння. Для визначення детонаційного горіння палива в експлуатаційному режимі роботи двигуна внутрішнього згоряння, реєструють спектр сигналу коливання стінок силового циліндра датчиком в смузі визначеного діапазону частот. Обчислюють СКЗ спектра, у знайденому частотному діапазоні. Визначають ефективну потужність двигуна внутрішнього згоряння і по положенню одержаного відношення залежності середнього квадратичного значення спектра, розрахованого у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна вн утрішнього згоряння у полі значень еталонної моделі визначають зону, що відповідає технічному стану двигуна та рекомендують технічне обслуговування щодо поліпшення якості згоряння палива в силових циліндрах. Наведемо приклад реалізації заявленого способу при діагностуванні газового двигуна газомотокомпресора (ГМК) 10 ГКН. Коливання стінок силового циліндра реєструють датчиком в смузі частот 10-3000Гц з одночасною фіксацією відмітником положення верхньої мертвої точки поршня силового циліндра (Фіг.1). Знаходять частотний діапазон, найбільш характерний для детонаційного горіння палива. Для цього на вібраційному сигналі виділяють відрізок, початок і закінчення якого визначені в часі як початок і закінчення процесу горіння за допомогою прив'язки до зафіксованого положення верхньої мертвої точки поршня силового циліндра. На відрізку виділяють найбільші амплітуди коливання сигналу, що відповідають детонаційному горінню (Фіг.2) та визначають їх мінімальні та максимальні частоти коливання. Для більш точного визначення частотного діапазону, найбільш характерного для детонаційного горіння проводять не менше 50 досліджень при за відомо детонаційному горінні палива (таблиця 1). У знайденому частотному діапазоні 1650,02430,0Гц визначають СКЗ кожного силового цилін 5 35871 дра та ефективну потужність двигуна внутрішнього згоряння (таблиця 2). Створюють еталонну модель у вигляді залежності середніх квадратичних значень спектрів, розрахованих у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння на всіх експлуатаційних режимах роботи двигуна з визначенням зон детонаційного і бездетонаційного горіння палива. Для цього визначають середнє квадратичне значення спектрів у виділеному частотному діапазоні (Фіг.3) при за відомо детонаційному і бездетонаційному горінні палива на всіх експлуатаційних режимах роботи двигуна. Знаходять граничні значення СКЗ між детонаційним і бездетонаційним горінням шляхом усереднення серії значень СКЗ, визначених при роботі двигуна при детонаційному і бездетонаційному процесу горіння при різних значеннях ефективної потужності. Будують графік залежності середніх квадратичних значень спектрів (Фіг.4), розрахованих у виділеному частотному діапазоні від ефек 6 тивної потужності двигуна вн утрішнього згоряння на всіх експлуатаційних режимах роботи двигуна з визначенням зони детонаційного горіння 1 і зони без детонаційного горіння 2. Для визначення детонаційного горіння двигуна внутрішнього згоряння на експлуатаційному режимі реєструють спектр сигналу коливання стінок силового циліндра датчиком в смузі визначеного діапазону частот. Обчислюють СКЗ спектра у знайденому частотному діапазоні. Визначають ефективну потужність двигуна внутрішнього згоряння і по положенню одержаного відношення залежності середнього квадратичного значення спектра, розрахованого у виділеному частотному діапазоні від ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння у полі значень еталонної моделі визначають зону, що відповідає технічному стану двигуна та рекомендують технічне обслуговування щодо поліпшення якості згоряння палива в силових циліндрах. Таблиця 1 Значення частотного діапазону коливання сигналу з найбільшими амплітудами, що можуть відповідати детонаційному горінню № СЦ 1 СЦ 3 СЦ 5 СЦ 7 СЦ 9 СЦ 2 СЦ 4 СЦ 6 СЦ 8 СЦ 10 СЦ Сигнал 1 Частота Частота min max 1000,0 1852,0 1000,0 1852,0 1190,0 2500,0 926,0 1563,0 1515,0 1923,0 1190,0 2778,0 2500,0 3000,0 1724,1 3000,0 2272,7 3000,0 1923,1 3000,0 Pz, кг 34 35 35 40 38 30 30 50 50 50 Сигнал 2 Частота Частота min max 1190,0 1923,0 1250,0 1786,0 1316,0 1786,0 833,0 1190,0 1250,0 1923,0 2273,0 2632,0 2500,0 3000,0 1612,9 3000,0 2173,9 3000,0 1851,9 3000,0 Сигнал .... Частота Частота min max 1471,0 2273,0 1471,0 2272,0 893,0 1786,0 806,0 1563,0 1250,0 1786,0 2083,0 2273,0 1666,7 2272,7 2381,0 3846,2 2500,0 3000,0 2000,0 3000,0 Сигнал 50 Частота Частота min max 1471,0 2083,0 1563,0 1852,0 1316,0 2500,0 1136,0 1667,0 1250,0 2273,0 2381,0 3125,0 2272,7 3000,0 2500,0 3000,0 2173,9 3000,0 2173,9 3000,0 Таблиця 2 СКЗ кожного силового циліндра, визначені при роботі двигуна з детонаційним і бездетонаційним процесом горіння № СЦ 1 СЦ 3 СЦ 5 СЦ 7 СЦ 9 СЦ 2 СЦ 4 СЦ 6 СЦ 8 СЦ 10 СЦ Neф, кВт 950,0 950,0 950,0 950,0 950,0 950,0 950,0 950,0 950,0 950,0 СКЗ 4,6 3,8 3,3 3,1 5,0 1,3 1,6 13,2 7,1 16,7 7 35871 8 9 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 35871 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601