RU2213947C2 - Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях - Google Patents

Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях Download PDF

Info

Publication number
RU2213947C2
RU2213947C2 RU2001132499/06A RU2001132499A RU2213947C2 RU 2213947 C2 RU2213947 C2 RU 2213947C2 RU 2001132499/06 A RU2001132499/06 A RU 2001132499/06A RU 2001132499 A RU2001132499 A RU 2001132499A RU 2213947 C2 RU2213947 C2 RU 2213947C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
fuel consumption
power
maximum
indicator
Prior art date
Application number
RU2001132499/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001132499A (ru
Inventor
С.А. Иофинов
В.С. Шкрабак
Г.А. Фокин
В.В. Шкрабак
Р.В. Шкрабак
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный аграрный университет filed Critical Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Priority to RU2001132499/06A priority Critical patent/RU2213947C2/ru
Publication of RU2001132499A publication Critical patent/RU2001132499A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2213947C2 publication Critical patent/RU2213947C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно тракторного, в эксплуатационных условиях. Технический результат заключается в возможности измерения без вмешательства в конструкцию двигателя максимально допустимой в эксплуатируемых условиях эффективной мощности и соответствующих ей частоты вращения вала двигателя и удельного расхода топлива, а также в сравнении этих величин с соответствующими показателями нормативно-технической документации и сигнализации по каждому показателю в случае его несоответствия нормативно-технической документации (неработоспособности ДВС по данному показателю). Устройство для диагностирования работоспособности двигателя содержит датчик расхода топлива, блок нахождения экстремума с оперативно-запоминающим устройством максимального расхода топлива, блок измерения мощности двигателя и индикатор-фиксатор максимальной мощности. Кроме того, устройство снабжено вычислителем удельного расхода топлива, задатчиком предельно допустимых нормативных величин (по мощности, частоте вращения вала двигателя и удельному расходу топлива), индикаторами-сигнализаторами и компараторами. Один вход вычислителя удельного расхода топлива подключен к выходу индикатора-фиксатора максимальной мощности, а другой - к оперативно-запоминающему устройству максимального расхода топлива. Выходы компараторов подключены к индикаторам-сигнализаторам, а входы подключены - один к выходам задатчика нормативных величин, а второй к выходам индикатора-фиксатора максимальной мощности и вычислителя удельного расхода топлива. В индикаторе-фиксаторе максимальной мощности фиксируется значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности. 2 ил.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно тракторного, в эксплуатационных условиях.
Под работоспособностью понимается "состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации" [1, c.3].
Диагностировать значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции при работе ДВС в эксплуатационных условиях чрезвычайно сложно (практически невозможно).
По аналогии с медицинской диагностикой трудоспособности людей необходимо в процессе эксплуатации ДВС диагностировать его работоспособность, выполнять заданные функции по отдельным (характерным) параметрам требований нормативно-технической документации.
Каждый человек в период своей трудовой деятельности должен проходить флюорографию грудной клетки, а контроль состояния большинства других органов и общую трудоспособность человека определяют по мере появления тех или иных болезней или достижения соответствующего возраста. При этом нетрудоспособность человека может быть определена не только по общему состоянию, но и по одному какому-либо несоответствию требованиям жизнедеятельности, например нетрудоспособность по зрению, по слуху и т.п.
Аналогично медицинской флюорографии и ДВС необходимо диагностировать (контролировать способность выполнять заданные функции) периодически, например перед началом сезонных работ, при проведении технических обслуживаний и т.п., не дожидаясь появления каких-либо неисправностей или отказов ("болезней").
Для двигателя внутреннего сгорания, в частности тракторного двигателя, основной заданной функцией является создание механической энергии (в единицу времени эффективная мощность), а основными параметрами требований, устанавливаемыми нормативно-технической документацией при эксплуатации ДВС, являются: частота вращения вала двигателя (скоростной параметр) и экономичность двигателя - удельный (на единицу мощности) расход топлива [2, c.208], данные ГОСНИТИ. Многие другие параметры и показатели (температура и состав выхлопных газов, зазоры в подшипниках, износные показатели и др.) при эксплуатационной диагностике работоспособности ДВС рассматриваются лишь как ограничительные показатели. При этом, как и в медицине, неработоспособность ДВС в эксплуатационных условиях может определяться и по одному какому-либо из этих важнейших ограничительных показателей - по безопасности, экологии и т. п.
Приборы и устройства для контроля и измерения определенных показателей работы ДВС, в частности для определения эффективной мощности двигателя, чрезвычайно разнообразны. Это - указатели загрузки и определители мощности по частоте вращения вала двигателя и расходу топлива, по ходу рейки топливного насоса, измерители характеристик двигателя на основе магнитоупругих преобразователей механических показателей в электрические, измерители мощности двигателя (ИМД), основанные на измерении и обработке информации об угловом ускорении разгона двигателя в момент достижения частоты вращения вала двигателя, значения, близкого к номинальному, устройства виброакустической диагностики, диагностические и прогнозирующие системы (ДИПС) и др. [2. c.36-57, 146-150].
Большинство из этих требований устройств предназначены для стендовых (стационарных) испытаний, многие требуют специальных от тарированных нагрузочных устройств, не учитывают стохастический (колебательный) характер нагрузки двигателя в эксплуатационных условиях, измеряют показатели в режиме холостого хода двигателя, что не характерно для условий эксплуатации. Поэтому для диагностирования работоспособности ДВС в эксплуатационных условиях эти приборы и устройства мало пригодны.
Характерным для диагностирования ДВС в эксплуатационных условиях является режим работы, соответствующий достигаемой в данных условиях максимальной мощности (энергоресурс) двигателя при номинальной (в пределах допуска) частоте вращения вала двигателя.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является "Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления по а.с. 1647300, G 01 L 3/24 [3], которое предусматривает определение максимальной эффективности ДВС в данных эксплуатационных условиях при стохастическом (вероятностном) характере нагружения, не требуя специальных нагрузочных устройств.
Устройство (аналог) содержит датчики задроссельного давления в цилиндрах двигателя и расхода в единицу времени топлива, блок измерения мощности по величине задроссельного давления, блок нахождения экстремума по достижению расхода топлива экстремального (максимального) значения и индикатор-фиксатор максимальной мощности двигателя.
В этом устройстве при переходе двигателя с регуляторной на корректурную ветвь характеристики двигателя (точка перегиба характеристики), фиксируемом по экстремальному значению расхода топлива, развивается максимальная в данных условиях мощность двигателя, которая и отображается на табло индикатора.
Устройство по аналогу (прототипу) в случае применения его для целей диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях имеет следующие недостатки:
1. Замер дроссельного давления в цилиндрах двигателя требует определенного вмешательства в конструкцию двигателя (отверстие в головке цилиндров двигателя для отбора газа, создающего задроссельное давление), что непригодно для периодического в эксплуатационных условиях определения работоспособности двигателя.
2. Не определяется частота вращения вала двигателя при достижении максимальной мощности, в результате чего возможно увеличение максимальной мощности за счет повышения частоты вращения вала (формирования) двигателя, что не соответствует требованиям нормативно-технической документации и недопустимо при диагностировании работоспособности двигателя.
3. Не определяется экономичность двигателя - удельный на единицу мощности расход топлива.
4. Не определяется соответствие величин: максимальной мощности, частоты вращения вала двигателя и удельного расхода топлива ДВС, установленным для данных эксплуатационных условий показателям нормативно-технической документации.
5. Не осуществляется сигнализация о несоответствии какого-либо из диагностируемых показателей - величины нормативно технической документации (неработоспособность ДВС по данному показателю).
Задачей изобретения является измерение (без вмешательства в конструкцию двигателя) максимально допустимой в эксплуатируемых условиях эффективной мощности и соответствующих ей частоты вращения вала двигателя и удельного расхода топлива, сравнение этих величин с соответствующими показателями нормативно-технической документации и сигнализации по каждому показателю в случае его несоответствия нормативно-технической документации (неработоспособности ДВС по данному показателю).
Достигается поставленная задача тем, что устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях, содержащее датчик расхода топлива, блок нахождения экстремума с оперативно-запоминающим устройством максимального расхода топлива, блок измерения мощности двигателя и индикатор-фиксатор максимальной мощности, оно снабжено вычислителем удельного расхода топлива, один вход которого подключен к выходу индикатора-фиксатора максимальной мощности, а другой - к оперативно-запоминающему устройству максимального расхода топлива, задатчиком предельно допустимых нормативных величин - по мощности, частоте вращения вала двигателя, удельному расходу топлива, индикаторами-сигнализаторами и компараторами, выходы которых подключены к индикаторам-сигнализаторам, а входы подключены - один к выходам задатчика нормативных величин, второй к выходам индикатора-фиксатора максимальной мощности и вычислителя удельного расхода топлива, причем в индикаторе-фиксаторе максимальной мощности фиксируются значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности, а датчик давления в блоке измерения мощности выполнен в виде наружного накладного датчика деформации трубопровода топливоподающей системы двигателя.
Новые существенные признаки:
1. Измеряют наружным (накладным) датчиком осредненное давление и частоту циклов, создаваемых двигателем, например, в топливоподающей системе, которые пропорциональны задроссельному давлению и частоте вращения вала двигателя.
2. В ОЗУ индикаторе фиксаторе максимальной мощности двигателя фиксируется и соответствующая этой мощности частоты вращения вала двигателя.
3. Применяют вычислитель удельного (на единицу максимальной мощности двигателя) расхода топлива.
4. Устанавливают задатчик предельно допустимых (с учетом местных условий и режимов работы) показателей работоспособности ДВС по максимальной мощности, частоте вращения вала (максимальной и минимальной, для частоты вращения вала двигателя предусматриваются два предельно допустимых значения - максимальное и минимальное со своими допусками) и удельному расходу топлива.
5. Применены компараторы для сравнения измеренных и предельно допустимых величин максимальной мощности, частоты вращения (максимальной и минимальной) вала двигателя и удельного расхода топлива.
6. Применены сигнализаторы о несоответствии максимальной мощности, частоты вращения (максимальной и минимальной) вала двигателя и удельного расхода топлива установленным предельно допустимым величинам.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными (по аналогу) позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны заявляемого изобретения.
На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях.
На фиг.2 представлен алгоритм вычисления и сигнализации о несоответствии показателей работоспособности двигателя предусмотренным нормативам по максимальной мощности, частоте вращения вала двигателя и удельному расходу топлива.
Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях содержит (фиг.1):
по аналогу (прототипу) датчик 1 расхода топлива (G) ; блок 2 нахождения экстремума по максимуму расхода топлива (Gmax); блок 3 измерения мощности двигателя (N) и частоты вращения (n) вала двигателя на основе измерения поциклового давления и частоты циклов в цилиндрах двигателя; блок 4 - индикатор, фиксирующий в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) максимальное значение мощности (Nmax) и дополнительно соответствующую ему частоту вращения (nNmax) вала двигателя;
и дополнительно - вычислить 5 удельного (при максимальной мощности) расхода топлива (ge); задатчик 6 предельно допустимых (с учетом условий и режимов работы) нормативных величин; максимальной мощности (Nн), частоты вращения вала двигателя (nmax,н , nmin,н) , удельного расхода топлива (ge,н); компараторы сравнения измеренных и нормативных величин: 7 - по максимальной мощности, 8 - по удельному расходу топлива, 9 - по максимальной и минимальной частотах вращения вала двигателя (двойной компаратор) и индикаторы-сигнализаторы о несоответствии измеренных величин предельно допустимым показателям, предусмотренным задатчиком (что оценивается как неработоспособность двигателя): 10 - по максимальной мощности, 11 - по удельному расходу топлива, 12 и 13 - по максимальной и минимальной частоте вращения вала двигателя.
Датчик 1 (по аналогу) непрерывного измерения, величину времени расхода топлива G - общетехнического назначения.
Блок 2 (по аналогу) нахождения экстремума включает: дифференциатор, аналоговый ключ, формирователь импульсов, преобразователь напряжения в частоту, схему сравнения, пороговый элемент и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) величины G max.
Блок 3 (по аналогу) измерения мощности N включает: датчик давления в цилиндрах двигателя, вычислитель среднеквадратического значения, дифференциатор, компаратор, измеритель времени цикла, делитель, преобразователь напряжения в частоту. В отличие от аналога датчик давления в цилиндрах двигателя выполнен в виде наружного (накладного) датчика [4] давления в топливоподающей системе двигателя с электрическим выходом, отражающим осредненное давление и частоту циклов (частоту вращения n вала двигателя).
Блок 4 (по аналогу) индикатор-фиксатор включает ОЗУ, фиксирующее максимальное значение мощности Nmax и дополнительно частоту вращения вала двигателя (nNmax), соответствующее максимальной мощности.
Вычислитель 5 удельного расхода топлива ge представляет собой делитель двух величин: ge=Gmax/Nmax.
Задатчик 6 представляет собой ОЗУ, в котором фиксируются установленные нормативной документацией или расчетом для данных эксплуатационных условий (природно-климатических, времени года, режимов работы и т.п.) предельные (с учетом допустимых отклонений) значения величин: максимальной мощности Nн, удельного расхода топлива ge,н и частоты вращения вала при максимальной мощности двигателя: минимальной nmin,н и максимальной n max,н.
Компараторы 7, 8, 9 и индикаторы-сигнализаторы 10, 11, 12, 13 - общетехнического назначения.
Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях работает следующим образом.
Установив устройство на ДВС, выполняют технологическую операцию, например почвообработку, задавая режим вероятности (колебательного) характера нагрузки, при котором имеет место переход с регуляторной на корректорную ветвь характеристики двигателя.
В процессе работы сигнал от датчика 1 расхода топлива G поступает на вход блока 2 нахождения экстремума, а в блоке 3 измерения мощности сигнал от датчика давления поступает на вход вычислителя среднего квадратического значения и в дифференциатор, где формируются сигналы, пропорциональные мощности двигателя N и частоте вращения (частота циклов) n.
При переходе ДВС с регуляторной на корректную ветвь характеристики двигателя расход топлива достигает максимального значения Gmax и оно фиксируется в ОЗУ блока 2. Одновременно подается информационный сигнал (на схемах фиг. 1 и 2 показан пунктиром), разрешающий передачу сигнала о значениях мощности N и частоты вращения n вала двигателя из блока 3 в блок 4, где они фиксируются в ОЗУ как максимальная мощность Nmax и соответствующая ей частота вращения hNmax вала двигателя.
Сигнал о величине максимальной мощности Nmax из ОЗУ блока 4 поступает на первый вход вычислителя 5, на второй вход которого поступает из ОЗУ блока 2 сигнал о максимальном расходе топлива Gmax, а выход из вычислителя 5, соответствующий удельному расходу топлива (ge= Gmax/Nmax), поступает на вход компаратора 8. Одновременно на входы компараторов 7 и 9 поступают сигналы второго и третьего выходов блока 4 о максимальной мощности Nmax и частоте вращения nNmax вала двигателя. На вторые входы всех трех компараторов (7, 8, 9) поступают сигналы от задатчика 6 о нормативных (для данных условий и режимов работы) значениях максимальной мощности Nн, удельного расхода топлива ge,н, частоты вращения вала двигателя: допустимого максимального nmаx,н и минимального nmin,н.
По результатам сравнения в компараторах 7, 8, 9 величин фактических (измеренных) и допустимых (нормативных для данных условий) в индикаторах-сигнализаторах 10, 11, 12, 13 появляются сигналы о несоответствии нормативно-технической документации (неработоспособности ДВС) по каждому из измеренных показателей: максимальной мощности, частоте вращения (максимальной и минимальной), удельному расходу топлива. Если нет отклонений от нормативных величин, сигнал по данному показателю отсутствует (фиг.2).
Источники информации
1. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения М.: Изд. стандартов, 1990, - 37 с.
2. Иофинов С.А., Гевейлер Н.Н. Контроль работоспособности трактора. - Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985, - 238с.
3. А. с. 1647300 (СССР). МКИ5 G 01 L 3/24. Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления. - 6 с., илл. Бюл. 17, 1991.
4. А.с. 1364927 (СССР). МКИ5 G 01 L 9/03. Устройство для измерения давления в трубопроводе.

Claims (1)

  1. Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях, содержащее датчик расхода топлива, блок нахождения экстремума с оперативно-запоминающим устройством максимального расхода топлива, блок измерения мощности двигателя и индикатор-фиксатор максимальной мощности, отличающееся тем, что оно снабжено вычислителем удельного расхода топлива, один вход которого подключен к выходу индикатора-фиксатора максимальной мощности, а другой - к оперативно-запоминающему устройству максимального расхода топлива, задатчиком предельно допустимых нормативных величин - по мощности, частоте вращения вала двигателя, удельному расходу топлива, индикаторами-сигнализаторами и компараторами, выходы которых подключены к индикаторам-сигнализаторам, а входы подключены - один к выходам задатчика нормативных величин, второй - к выходам индикатора-фиксатора максимальной мощности и вычислителя удельного расхода топлива, причем в индикаторе-фиксаторе максимальной мощности фиксируется значение частоты вращения вала двигателя при максимальной мощности, а датчик давления в блоке измерения мощности выполнен в виде наружного накладного датчика деформации трубопровода топливоподающей системы двигателя.
RU2001132499/06A 2001-11-29 2001-11-29 Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях RU2213947C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001132499/06A RU2213947C2 (ru) 2001-11-29 2001-11-29 Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001132499/06A RU2213947C2 (ru) 2001-11-29 2001-11-29 Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001132499A RU2001132499A (ru) 2003-06-20
RU2213947C2 true RU2213947C2 (ru) 2003-10-10

Family

ID=31988535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001132499/06A RU2213947C2 (ru) 2001-11-29 2001-11-29 Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2213947C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188012U1 (ru) * 2018-11-30 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU 1647300 А, 07 05 1991. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU188012U1 (ru) * 2018-11-30 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7193444B2 (ja) エンジンを診断するシステム及び方法
CN1307601C (zh) 涡轮增压器疲劳寿命监测装置
JP2821149B2 (ja) プラントの寿命管理装置
EP1402165B1 (en) Method to determine tdc in an internal combustion engine
KR101155770B1 (ko) 발전소 디젤엔진 상태진단 장치 및 방법
ITMI980363A1 (it) Procedimento per rilevare il mancato scoppio in un motore a combustione interna e sistema che realizza tale procedimento
JPS60201232A (ja) 出力クランクシヤフトを持つ内燃エンジンのシリンダ内のピ−ク圧縮圧を診断する方法
EP2690271A1 (en) Method and apparatus for diagnosing engine fault
US6230095B1 (en) System and method for cylinder power imbalance prognostics and diagnostics
KR20110074092A (ko) 선박엔진의 모니터링 시스템 및 그 방법
RU2213947C2 (ru) Устройство для диагностирования работоспособности двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях
KR102539547B1 (ko) 인젝터 진단 장치 및 인젝터 진단 방법
JPH07248816A (ja) 機関プラント運転管理支援システム
Wang et al. An intelligent diagnostic tool for electronically controlled diesel engine
JPH01210840A (ja) ディーゼルエンジンの異常診断エキスパートシステム
RU188012U1 (ru) Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях
Abidova et al. Methodology and hardware-software complex for diagnosing diesel generator units of nuclear power plants
RU2769291C2 (ru) Способ экспресс-диагностирования турбокомпрессора дизельного двигателя
RU2034260C1 (ru) Способ технического диагностирования дизелей
RU2721992C1 (ru) Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и устройство для его осуществления
JP3802382B2 (ja) エンジン性能診断システム
CN210347141U (zh) 柴油机视频检测故障诊断器
RU2293300C2 (ru) Устройство непрерывного функционального диагностирования системы зажигания
RU2273011C1 (ru) Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях
Hu et al. Design of Performance Monitoring System for Diesel Generators of Offshore Drilling Platform

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041130