RU2061208C1 - Способ контроля рабочего процесса дизеля - Google Patents
Способ контроля рабочего процесса дизеля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061208C1 RU2061208C1 SU5055092A RU2061208C1 RU 2061208 C1 RU2061208 C1 RU 2061208C1 SU 5055092 A SU5055092 A SU 5055092A RU 2061208 C1 RU2061208 C1 RU 2061208C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- angle
- crankshaft
- dependence
- derivative
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Использование: в дизельных установках при исследовании рабочего процесса дизеля. Сущность изобретения: контроль рабочего процесса дизеля осуществляют путем снятия зависимости давления газа в цилиндре от угла поворота коленчатого вала (п. к. в.) с помощью датчиков. Снимают указанную зависимость для контрольного цилиндра, ближайшего к датчику угла п. к. в. для 3 - 5 режимов работы и определяют значение ее второй или выше производной для одного угла п. к. в., например, верхней мертвой точки этого цилиндра. Принимают это значение за базовое, определяют зависимость производной давления газа во втором цилиндре от угла поворота коленчатого вала, а угол п. к. в. для другого цилиндра определяют по равенству базового значения соответствующей производной зависимости давления газа в этом цилиндре от угла п. к. в. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение касается эксплуатации дизельных установок, а более конкретно исследования рабочего процесса дизеля и может быть использовано для судовых и стационарных дизельных установок.
Известен способ контроля рабочего процесса дизеля, не оборудованного индикаторным приводом, путем снятия зависимости давления газа в цилиндре от угла поворота коленчатого вала (п.к.в.) индикаторной диаграммы с помощью датчиков давления и угла п.к.в. (см.систему постоянного контроля рабочего процесса [1] Измеренные значения давления и угла поворота коленчатого вала через специальное устройство передаются в ПЭВМ, где в соответствии с заданной программой обрабатываются. Рабочий процесс в каждом цилиндре анализируется на основе снятой индикаторной диаграммы путем оценки среднего индикаторного давления, давления в верхней мертвой точке (ВМТ). Однако при снятии индикаторной диаграммы для различных цилиндров возникает погрешность в определении фактического угла п.к.в. из-за наличия крутильных колебаний. Кроме того, для мощных малооборотных дизелей требуется для датчиков угла п.к.в. кабель длиной 20-30 м, что также увеличивает погрешность измерения.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения давления газа в цилиндре в зависимости от угла п.к.в. и упрощения измерений.
Так же как и в прототипе контроль рабочего процесса дизеля осуществляют путем определения зависимости давления газа в цилиндре от угла п.к.в. с помощью датчиков.
Отличие предлагаемого решения от прототипа заключается в том, что снимают указанную зависимость для контрольного цилиндра, ближайшего к датчику угла п.к.в. для 3-5 режимов работы и определяют значение ее второй или выше производной для одного угла п.к.в. например, ВМТ этого цилиндра, принимают это значение за базовое, определяют зависимость производной давления газов во втором цилиндре от угла поворота коленчатого вала, а угол п.к.в. для второго цилиндра определяют по равенству базовому значению соответствующей производной зависимости давления газа в этом цилиндре от угла п.к.в.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения достигается за счет использования всей совокупности признаков (как новых, так и известных). Способ контроля рабочего процесса дизеля позволяет повысить точность определения фактического угла п.к.в. до каждого цилиндра в среднем до 0,5% за счет исключения крутильных колебаний и влияния длины кабеля.
Предлагаемый способ основан на анализе сил и моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме (КШМ). Все силы, действующие в КШМ, дают равнодействующую силу, которую принято называть движущей Рд
Рд Рг + Рв ± Ри Ро, (1) где Рд движущая сила,
Рг сила действия газов на поршень,
Рв сила тяжести,
Ри силы инерции движущихся частей,
Ро силы сопротивления окружающей среды.
Рд Рг + Рв ± Ри Ро, (1) где Рд движущая сила,
Рг сила действия газов на поршень,
Рв сила тяжести,
Ри силы инерции движущихся частей,
Ро силы сопротивления окружающей среды.
Продифференцируем уравнение (1) раз по углу поворота коленчатого вала, имея в виду, что силы тяжести постоянны как по значению, так и по направлению, а силы сопротивления обычно принимают при расчетах постоянными по значению и направлению. Последнее допущение более подробно рассмотрим ниже, тогда получим, что
Рд' Рг' ±Ри' (2) или в диапазоне ± 70о от ВМТ
Рд' Рг' Ри' (3) и соответственно для n-поизводной
Р Р Р (4)
Реальную зависимость Рд от угла п.к.в. 4 можно с наперед заданной погрешностью аппроксимировать полиномом n-степени. Тогда для (n+1) производной от движущей силы получим из уравнения (4), что
Р 0 Р Р (5) или
Р Р .
Рд' Рг' ±Ри' (2) или в диапазоне ± 70о от ВМТ
Рд' Рг' Ри' (3) и соответственно для n-поизводной
Р
Реальную зависимость Рд от угла п.к.в. 4 можно с наперед заданной погрешностью аппроксимировать полиномом n-степени. Тогда для (n+1) производной от движущей силы получим из уравнения (4), что
Р
Р
Силы инерции определяют так
Ри mrW2(cos Φ + λ cos2 Φ), (6) где m масса поступательно движущихся частей, кг;
r радиус кривошипа, м;
λ r/L отношение длины радиуса кривошипа к длине шатуна;
W средняя угловая скорость, рад/с;
n частота вращения вала, обороты/мин; или Р mrW2(cos Φ + λ cos Φ)(n+1), т. е. (n+1) производная зависимости давления газов в цилиндре от угла п. к.в. одна и та же у всех цилиндров (n≥1). Например, для угла п.к.в. соответствующего ВМТ Φ= 0), вторая производная равна
Р mrW cos0 + λ cos0) Естественно все силы приведены к единице площади поршня, чтобы привести силы действия газов к размерности давления газов. Выше силы сопротивления были приняты постоянными по значению и направлению. На самом деле они изменяются. Чтобы учесть их изменение необходимо на каком-то одном цилиндре (один раз, например, на стендовых испытаниях) снять обычным способом индикаторную диаграмму для 3-5 режимов и найти для ВМТ действительные значения (n+1)-производных от давления газов (на практике достаточно ограничиться второй производной). Полученные действительные значения второй производной используются для других цилиндров, для которых привязка измеренных значений давления газа не производится.
Ри mrW2(cos Φ + λ cos2 Φ), (6) где m масса поступательно движущихся частей, кг;
r радиус кривошипа, м;
λ r/L отношение длины радиуса кривошипа к длине шатуна;
W средняя угловая скорость, рад/с;
n частота вращения вала, обороты/мин; или Р
Р mrW cos0 + λ cos0) Естественно все силы приведены к единице площади поршня, чтобы привести силы действия газов к размерности давления газов. Выше силы сопротивления были приняты постоянными по значению и направлению. На самом деле они изменяются. Чтобы учесть их изменение необходимо на каком-то одном цилиндре (один раз, например, на стендовых испытаниях) снять обычным способом индикаторную диаграмму для 3-5 режимов и найти для ВМТ действительные значения (n+1)-производных от давления газов (на практике достаточно ограничиться второй производной). Полученные действительные значения второй производной используются для других цилиндров, для которых привязка измеренных значений давления газа не производится.
Сущность изобретения поясняется графиками, где на фиг.1 зависимость Рr1' и зависимость Рr1" для первого цилиндра (базовая), на фиг.2 зависимость Рr 2 и Рr 2 для второго цилиндра. На этих графиках максимальное значение Рr 1 и Рr 2 максимум графика, начало сгорания Ре- точка перегиба кривой.
Пример осуществления способа. На цилиндре, например N 1, наиболее близко расположенном к маховику, где установлен датчик угла поворота коленчатого вала, измеряется давление газа Рr (с помощью датчика давления, установленного на индикаторном кране) в функции угла п.к.в. и строится индикаторная диаграмма фиг.1, На этой диаграмме в какой-то точке по углу поворота, например в ВМТ, определяем вторую производную Рr" для цилиндра N 1. Затем на другом цилиндре, например N 2, на том же режиме работы дизеля, на котором снималась индикаторная диаграмма цилиндра N 1, измеряют давление газа (без привязки к углу поворота вала); Угол поворота коленчатого вала на каком-то определенном режиме работы, т.е. при определенной постоянной частоте вращения дизеля однозначно связан со временем. Поэтому кривая фиг.2 представляет фактически временную реализацию давления в цилиндре, которую всегда можно получить без привязки ко времени (или к углу поворота коленчатого вала), пользуясь только датчиком давления. Для получения кривой, фиг.2 нужно установить датчик давления на индикаторный кран цилиндра N 2 и измерять давление в зависимости от времени. Это возможно осуществить с помощью осциллографа или другим методом, замеряя давление, например, через интервал в 1 мс. (т.е. получить временную зависимость давления в цилиндре). Затем для этой кривой давления строят график второй производной Рr 2", находят значение Рr 2", которое равно значению Рr1", соответствующее ВМТ первого цилиндра. В этой точке на оси абсцисс фиг.2 ставят ноль, т.е. это положение ВМТ для второго цилиндра. Дальше от этого нулевого угла поворота коленчатого вала откалывают другие углы, зная временной интервал измерения давления, зная частоту вращения и зная, что за один оборот вал делает 360о (поскольку нас в дальнейшем интересует только положение ВМТ, то возьмем производную на участке кривой от начала сгорания Рс до максимального давления Рz). Аналогично делают привязку измеренных значений давления газа к углу поворота коленчатого вала для других цилиндров. Порядок производной 2ая, 4ая и т.д. определяют необходимой точностью привязки к углу поворота вала.
Claims (1)
- Способ контроля рабочего процесса дизеля путем определения зависимости давления газа в цилиндре от угла поворота коленчатого вала с помощью датчиков, отличающийся тем, что снимают указанную зависимость для контрольного цилиндра, ближайшего к датчику угла поворота коленчатого вала, для 3 5 режимов работы и определяют значение ее второй или выше производной для одного угла поворота коленчатого вала, например верхней мертвой, точки этого цилиндра, принимают это значение за базовое, определяют зависимость производной давления газа во втором цилиндре от угла поворота коленчатого вала, а угол поворота коленчатого вала для второго цилиндра определяют по равенству базового значения соответствующей производной зависимости давления газа в этом цилиндре от угла поворота коленчатого вала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055092 RU2061208C1 (ru) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Способ контроля рабочего процесса дизеля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5055092 RU2061208C1 (ru) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Способ контроля рабочего процесса дизеля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2061208C1 true RU2061208C1 (ru) | 1996-05-27 |
Family
ID=21609771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5055092 RU2061208C1 (ru) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | Способ контроля рабочего процесса дизеля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2061208C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445596C2 (ru) * | 2009-10-26 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный инженерно-технический университет | Автоматизированная система диагностики стационарных дизельных двигателей |
-
1992
- 1992-07-06 RU SU5055092 patent/RU2061208C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дизели. Справочное пособие конструктора под редакцией В.А.Ваншейдта. М., Л-д.: Машиностроение, 1957, с.41, фиг.14. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445596C2 (ru) * | 2009-10-26 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный инженерно-технический университет | Автоматизированная система диагностики стационарных дизельных двигателей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1222317A (en) | Method of determining engine cylinder compression pressure and power output | |
Liu et al. | An experimental study on engine dynamics model based in-cylinder pressure estimation | |
JPH0362210B2 (ru) | ||
Solmaz et al. | A mathematical model to investigate the effects of misfire and cyclic variations on crankshaft speed fluctuations in internal combustion engines | |
EP2314998B1 (en) | Device and method for measuring engine torque, and control program | |
RU2061208C1 (ru) | Способ контроля рабочего процесса дизеля | |
US5631411A (en) | Method and apparatus for engine monitoring | |
Freestone et al. | The diagnosis of cylinder power faults in diesel engines by flywheel speed measurement | |
RU2579304C1 (ru) | Способ получения индикаторной диаграммы для двигателей внутреннего сгорания косвенным путем | |
JPS61201136A (ja) | 往復内燃機関に於ける瞬間摩擦を測定する装置及びこれを計算する方法 | |
Kubozuka et al. | Analytical study on engine noise caused by vibration of the cylinder block and crankshaft | |
US4453402A (en) | Method and apparatus for determining the position of a piston in the cylinder of a reciprocating engine | |
JPH06508220A (ja) | エンジンを監視する方法とその装置 | |
Henein et al. | Dynamic parameters for engine diagnostics: Effect of sampling | |
EP3561271B1 (en) | System for measuring output of large-sized low-speed two-stroke engine and method for measuring output of large-sized low-speed two-stroke engine | |
Jewitt et al. | The use of speed sensing for monitoring the condition of military vehicle engines | |
KR20210005823A (ko) | 비틀림진동 신호를 이용한 왕복동 내연기관의 착화실패 실린더 검출 방법 및 그 장치 | |
Hakansson | CA50 estimation on HCCI engine using engine speed variations | |
Azzoni et al. | Assessment of the potential of a Wiener-Hilbert filter for automatic diagnosis of spark ignition engine faults | |
Moskwa et al. | A New Methodology for Engine Diagnostics and Control Utilizing “Synthetic” Engine Variables: Theoretical and Experimental Results | |
JPH0357937A (ja) | 容積型機械の作動状態測定方法および測定装置 | |
Grzadziela et al. | A Non-invasive Method of Marine Engines Fuel System Diagnostics | |
RU1774209C (ru) | Способ определени величины механических потерь двигател внутреннего сгорани | |
RU2785419C1 (ru) | Способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания | |
SU866432A1 (ru) | Способ определени технического состо ни многоцилиндрового двигател внутреннего сгорани |