PL70971B1 - - Google Patents

Description

Sposób pomiaru stukania silnika spalinowego Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru stukania silnika spalinowego, przez wykrywanie wibracji silnika za pomoca przyspieszeniomierza, na przyklad typu piezoelektrycznego, przylaczonego do nakretki glowicy, lub do silnika w inny sposób.Zagadnienie pomiaru stukania w szybkobieznych silnikach samochodów ciezarowych jest przedmiotem licznych prac badawczych majacych na celu ilosciowa ocene zjawiska.Znane sa sposoby pomiaru stukania silnika spalinowego, oparte glównie na obserwacji cisnienia w komorze spalania. Mimo uzyskania w tej dziedzinie pozytywnych rezultatów istnieja jednak ograniczenia zastosowania znanych sposobów przy pomiarach w samochodach róznych typów.W praktyce, w celu poprawnej obserwacji zmian cisnienia charakteryzujacych stukanie, trzeba zainstalowac przetwornik podlaczony do komory spalania, poniewaz obecnosc rur laczacych prawie zawsze wywoluje rezonanse, które znieksztalcaja badane zjawisko. W tym celu montuje sie specjalne glowice z otworem dla umieszczania przetwornika.Dla przeprowadzenia pomiarów w poruszajacych sie samochodach, potrzebnych do okreslenia liczby oktanowej, lub w silnikach w których niemozliwe jest wstawienie przetwornika, stosowano obserwacje tempera¬ tury, trendu jonizacji a zwlaszcza obserwacje mechanicznych drgan scianek komór spalania. Ostatni sposób jest bardzo korzystny z uwagi na prostote pomiaru przy stosowaniu przyspieszeniomierzy uzywanych normalnie do pomiaru wibracji.Otrzymane znanymi sposobami oceny nie sa liczbowymi wartosciami odczytanymi na skali, lecz wartoscia¬ mi porównawczymi uzyskanymi przez ocene nieregularnosci wykresu i szczytów, które wystepuja w zapisie poziomu wibracji dla okreslonej czestotliwosci.Stwierdzono mozliwosc pomiaru stukania silnika spalinowego, które pozwalaja w kazdym silniku na bezposredni i ilosciowy pomiar stukania zarówno przy stalej predkosci obrotowej jak i podczas przyspieszenia.Aby uzyskac dokladny wynik konieczne jest polepszenie stosunku miedzy sygnalem i szumem. Stosowanie w tym celu jednego tylko filtru pasmowo-przepustowego o nastawianej czestotliwosci miedzy 5 i 10 kHzJak to czyniono dotychczas jest niewystarczajace.2 70 971 Celem wynalazku jest opracowanie sposobu pomiaru stukania silników spalinowych, który nie ma wad sposobów znanych ze stanu techniki. Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze sygnaly emitowane przez przyspieszeniomierz, odpowiadajace wibracji silnika, przesyla sie do wzmacniacza selektywnego w którym sygnal zostaje wzmocniony i przefiltrowany, nastepnie sygnal otrzymany ze wzmacniacza selektywnego przesyla sie do ukladu tlumienia szumów, zsynchronizowanego z zaplonem po czym wykrywa sie otrzymany sygnal za pomoca detektora oraz rejestruje sie otrzymane informacje.Sposób wedlug wynalazku pozwala na przepuszczenie sygnalów w okresach czasu odpowiadajacych katowi obrotu walu korbowego, podczas którego moga wystapic wibracje pochodzace od stukania. Kat ten wynosi od 60-80°, korzystnie 70°.Zaobserwowano, ze kat miedzy iskra zaplonu i punktem najwyzszego cisnienia, w którym stukanie na ogól sie zaczyna, nie zmienia sie w funkcji predkosci, ani tez, w funkcji wyprzedzenia.Przy odpowiedniej zwloce iskry zaplonowej, wystepuje pobudzenie obwodu elektronicznego, w zaleznos¬ ci od cisnienia, którego czas trwania odpowiada katowi ewentualnego stukania. Bramka warunkuje przejscie sygnalów, które w ten sposób sa zablokowane przez pozostala czesc cyklu, to jest gdy wystepuja tylko szumy.Poprawienie stosunku miedzy otrzymanym sygnalem a szumem pozwala na pomiar wibracji na podstawie szumu szczatkowego (szum podstawowy), który jest nie wiekszy, niz podczas pomiaru cisnienia. Ponadto zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, uklad filtru nie wymaga specjalnych urzadzen. Stwierdzono, ze wystarczy tylko filtr pasmowo-przepustowy miedzy 5 i 10 kHZ.Glówna zaleta sposobu wedlug wynalazku jest wysoki stopien tlumienia szumów, który pozwala na bezposredni pomiar stukania zarówno przy stalej predkosci obrotowej jak i podczas przyspieszania.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat urzadzenia do pomiaru stukania silnika spalinowego.Uklad przedstawiony na rysunku zawiera przyspieszeniomierz 1 piezoelektryczny, polaczony zjedna nakretka glowicy silnika. Przyspieszeniomierz 1 wykrywa wibracje silnika i przesyla odpowiednie sygnaly do wzmacniacza selektywnego 2. Sygnal wychodzacy ze wzmacniacza selektywnego 2 przechodzi do ukladu tlumienia szumów, zsynchronizowanego z zaplonem, a nastepnie do detektora sygnalu i ukladu rejestracji danych.Uklad tlumienia szumów sklada sie z bramki, która pozwala na przejscie sygnalu z filtru tylko w przypadku odpowiedniego przemieszczenia walu korbowego podczas którego wystepuja wibracje spowodowa¬ ne stukaniem. Bramka moze byc elektroniczna lub elektromechaniczna, na przyklad sterowana przez tarcze bedaca integralna czescia walu korbowego, za pomoca ukladu fotoele' trycznego. Poczatek otwarcia bramki jest przesuniety w fazie wzgledem zaplonu, tak aby nastepowal przy najwiekszym cisnieniu i jest zsynchronizowany z impulsem zaplonu. Czas otwarcia bramki odpowiada katowi, niezaleznemu od liczby obrotów. Kat ten odpowiada normalnemu czasowi trwania wibracji spowodowanej stukaniem i jest zawarty miedzy 60 i 80° korzystnie okolo 70°. Przy kazdym zaplonie pobierany jest z ukladu zaplonowego impuls za pomoca czujnika indukcyjnego 3. Regularny impuls wytworzony przez uklad ksztaltujacy 4 jest doprowadzony do przerzutnika dwustabilnego 5, który ma wyjscia proste i zanegowane. Stad pobiera sie zarówno sygnal prostokatny który zmienia sie przy kazdym impulsie zaplonowym (stan 1 lub 0), jak i sygnal o tym samym ksztalcie, lecz odwrotnym znaku (stan 1 lub 0).Sygnal wyjsciowy przerzutnika dwustabilnego 5 jest calkowany przez pól okresu za pomoca integratora 6 przy stalym pradzie.Koncowa wartosc napiecia, osiagnieta na koncówkach kondensatora w integratorze 6 jest odwrotnie proporcjonalna do predkosci.Dwa kondensatory 16 i 17 sa równiez naladowane do napiecia koncówek kondensatora w integrato¬ rze 6. W nastepujacym pólokresie kondensatory te wyladowuja sie przy stalym pradzie.Wyladowanie przy stalym pradzie realizowane jest za pomoca tranzystorów 15 i 14 pracujacych w ukladzie ze wspólnym kolektorem sterowanych przez uklad sterowania 7. W momencie, w którym kondensa¬ tor 16 osiaga praktycznie zerowa wartosc napiecia, otwarta zostaje elektroniczna bramka 8. Zamkniecie tej bramki nastepuje w momencie wyladowania kondensatora 17, za pomoca obwodu logicznego 9, utworzonego przez dwa wzmacniacze formowania ksztaltu prostokatnego, których sygnaly wyjsciowe doprowadzane sa do elementu LUB. Dzialanie bramki jest zgodne z ta czescia okresu, w której skutki stukania sa wykrywalne.W pozostalej czesci okresu sygnaly przychodzace ze wzmacniacza selektywnego 2 wywolane zaklóceniami wynikajacymi z róznych przyczyn, na przyklad otwarcia zaworów, typowych wibracji walu korbowego i innych mechanicznych zaklócen nie sa wykorzystywane.70 971 3 Sygnal wykryty na wyjsciu bramki elektronicznej jest opózniany za pomoca obwodu 10 rezystancyjno-po- jemnosciowego, o stalej czasowej wynoszacej kilka milisekund, i przesylany do woltomierza maksymalnego 11.Jest on zerowany za pomoca impulsu o dlugosci 1 ms, otrzymanego z ukladu formujacego 4. Otrzymuje sie sygnal stopniowany, którego wartosc jest proporcjonalna do sredniej wartosci sygnalu z przyspieszeniomierza zmierzonego podczas otwarcia bramki. Sygnal ten jest nastepnie opózniany za pomoca rezystancyjno-pojemnos- ciowego obwodu 12 o stalej czasowej, wynoszacej korzystnie okolo 2 s i przesylany do rejestratora natezenia stukania w funkcji czasu. Przy wyborze stalej czasowej obwodu 12 nalezy wziac pod uwage potrzebe zarówno opóznienia sygnalu aby otrzymac zapis o pewnej regularnosci, jak i nie wprowadzania nadmiernej stalej czasowej powodujacej niemozliwe do przyjecia opóznienia czasowe przy wykrywaniu zjawiska podczas przyspieszenia. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób pomiaru stukania w silniku spalinowym, wewnetrznego spalania polegajacy na wykrywaniu wibracji silnika za pomoca przyspieszeniomierza, na przyklad typu piezoelektrycznego, przylozonego do jednej z nakretek zaciskowych glowicy lub przylaczonego do silnika w inny sposób, znamienny tym, ze sygnaly emitowane przez przyspieszeniomierz odpowiadajace wibracji silnika, przesyla sie do wzmacniacza selektywnego, w którym sygnaly zostaja wzmocnione i przefiltrowane, nastepnie sygnaly otrzymane ze wzmacniacza selektyw¬ nego przesyla sie do ukladu tlumienia szumów, zsynchronizowanego z zaplonem, po czym wykrywa sie otrzymany sygnal za pomoca detektora oraz rejestruje sie otrzymane informacje.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n y tym, ze stosuje sie uklad tlumienia szumów utworzony przez bramke elektroniczna o czasie trwania otwarcia odpowiadajacego katowi, niezaleznemu od liczby obrotów silnika.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym. ze stosuje sie staly kat otwarcia bramki elektronicznej, zawarty miedzy 60° i 80°, korzystnie okolo 70°.

4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze stosuje sie bramke typu elektromechanicznego, korzystnie sterowana przez tarcze bedaca integralna czescia walu korbowego, za pomoca systemu typu fotoelektrycznego, albo elektronicznego.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, z n a m i e n n y t y mr ze wibracje silnika wykryte za pomoca przyspieszenio¬ mierza przesyla sie w formie impulsów do wzmacniacza selektywnego, nastepnie przesyla sie otrzymane impulsy do bramki typu elektronicznego, pobiera sie za pomoca czujnika indukcyjnego lub podobnego impulsy odpowiadajace zaplonom silnika, po czym prostuje sie impulsy, pobrane przez uklad ksztaltujacy, doprowadza sie do przerzutnika dwustabilnego, który ma wyjscie proste i zanegowane, calkuje sie przez pól okresu prostokatny sygnal wychodzacy z przerzutnika dwustabilnego w integratorze elektronicznym, przy stalym pradzie oraz laduje sie dwa kondensatory w integratorze po czym rozladowuje sie przy stalym pradzie w nastepujacym pólokresie dwa kondensatory za pomoca dwu tranzystorów w ukladzie ze wspólnym kolekto¬ rem sterowanych przez uklad sterowania, przy czym otwiera sie bramke elektroniczna w momencie, w którym pierwszy z dwu kondensatorów osiagnie prawie zerowa wartosc napiecia, a nastepnie zamyka sie bramke za pomoca obwodu logicznego z dwu wzmacniaczy nadajacych ksztalt prostokatny, których wyjscie jest doprowa¬ dzane do elementu LUB, w momencie wyladowania drugiego kondensatora, skad przesyla sie uzyskany na wyjsciu bramki sygnal do obwodu rezystancyjno-pojemnosciowego, który przetrzymuje wartosc, a nastepnie przesyla sie otrzymany sygnal do woltomierza maksymalnego i zeruje sie woltomierz za pomoca impulsu o dlugosci 1 ms oraz opóznia sie otrzymany stopniowany sygnal w obwodzie rezystancyjno-pojemnosciowym o stalej czasowej, najkorzystniej okolo 2 s a wreszcie przesyla sie otrzymany sygnal do szybkiego rejestratora natezenia stukania w funkcji czasu.70 971 *[ I 41 L — Wr: tj 7! [ff- "A \±A I——l_p r—* n: l i r t *[_) zr I • i i ¦ i i. i • i r i* Prac. Poligraf. UP PflL naklad 120+18 Cena 45 zl PL PL