RU2275611C1 - Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях - Google Patents
Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2275611C1 RU2275611C1 RU2004132316/06A RU2004132316A RU2275611C1 RU 2275611 C1 RU2275611 C1 RU 2275611C1 RU 2004132316/06 A RU2004132316/06 A RU 2004132316/06A RU 2004132316 A RU2004132316 A RU 2004132316A RU 2275611 C1 RU2275611 C1 RU 2275611C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- fuel consumption
- maximum
- parameters
- determined
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к измерительной и испытательной технике, и может быть использовано для определения энергоресурса и технического состояния двигателей внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях. Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях заключается в том, что при стохастической загрузке двигателя регистрируют расход топлива и параметры режима работы двигателя, моменты прохождения режимом работы двигателя в точке перегиба эксплуатационной характеристики фиксируют по достижении величиной расхода топлива экстремального значения, степень повышения давления в цилиндре двигателя определяют как отношение текущих значений параметров режимов работы в фиксированные моменты времени. В качестве параметров режимов работы двигателя используют текущие значения механических напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, которые измеряют при подаче и отсутствии подачи топлива. Кроме того, определяют величину удельного расхода топлива как отношение величины максимального расхода топлива к величине максимальной мощности, полученные текущие показатели работы двигателя при нормальных условиях сравнивают с эталонными, а затем определяют энергоресурс двигателя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть использовано для определения энергоресурса и технического состояния двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в эксплуатационных условиях.
Известен способ диагностики двигателя внутреннего сгорания путем непрерывного нахождения индикаторной диаграммы цилиндра в зависимости от угла поворота вала, при котором индикаторную диаграмму получают как разность текущих значений измеренных напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, и их осредненных значений на такте выпуска и впуска или продувки, при подачи и отсутствии подачи топлива, и по полученным значениям этих индикаторных диаграмм вычисляют числовые показатели, которые характеризуют техническое состояние двигателя [Положительное решение № 2003110191/06 по заявке на патент, кл. G 01 М 15/00. Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания].
Недостатками известного способа являются его невысокая точность определения технического состояния при стохастическом и/или нестационарном характере загрузки двигателя и низкая достоверность при определении энергоресурса ДВС в эксплуатационных условиях.
Известен способ определения энергоресурса ДВС при стохастическом характере нагружения путем измерения расхода топлива и величины задроссельного давления в цилиндрах двигателя, а моменты прохождения режимом работы двигателя в точке перегиба экстремальной характеристики фиксируют по достижении величиной расхода топлива экстремального значения, при этом в качестве параметра режима работы двигателя используют величину задроссельного давления [А.с. 1647300 (СССР). МКИ5 G 01 L 3/24. Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления. - 6 с. ил. Бюл. № 17, 1991].
Недостатки способа - для замера задроссельного давления в цилиндрах двигателя требуется вмешательство в конструкцию двигателя (отверстие в головке цилиндров двигателя для отбора газа, создающего задроссельное давление), что неприемлемо для оперативного определения его энергоресурса, а также контроля и диагностирования технического состояния в эксплуатационных условиях, не учитывается режим работы двигателя, не определяется экономичность двигателя - удельный на единицу мощности расход топлива.
Данный способ выбран авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение точности и достоверности определения энергоресурса ДВС в эксплуатационных условиях при стохастическом и/или нестационарном характере его загрузки за счет дополнительного измерения удельного расхода топлива, косвенных индикаторных параметров - максимального давления сгорания топливовоздушной смеси, максимального давления сжатия при отсутствии подачи топлива и величины разности этих давлений.
Технический результат достигается тем, что при стохастической загрузке двигателя регистрируют расход топлива и параметры режима работы двигателя, моменты прохождения режимом работы двигателя в точке перегиба эксплуатационной характеристики фиксируют по достижении величиной расхода топлива экстремального значения и дополнительно определяют степень повышения давления в цилиндре двигателя как отношение текущих значений параметров режимов работы в фиксированные моменты времени, при этом в качестве параметров режимов работы двигателя используют текущие значения механических напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, которые измеряют при подаче и отсутствии подачи топлива и определяют величину удельного расхода топлива как отношение величины максимального расхода топлива к величине максимальной мощности, полученные текущие показатели работы двигателя при нормальных условиях сравнивают с эталонными, а затем определяют энергоресурс двигателя.
Точность и достоверность определения энергоресурса двигателя в эксплуатационных условиях достигаются за счет дополнительного измерения удельного расхода топлива, параметров режимов работы - косвенных индикаторных параметров в цилиндре - максимального давления сгорания топливовоздушной смеси, максимального давления сжатия при отсутствии подачи топлива и величины разности этих давлений, которые получают путем измерения механических напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, а величину удельного расхода топлива получают как отношение величины максимального расхода топлива к величине максимальной мощности, значение которой получают по результатам обработки косвенных индикаторных параметров в цилиндре двигателя, полученные текущие показатели работы двигателя при нормальных условиях сравнивают с эталонными, а затем определяют энергоресурс двигателя.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ определения энергоресурса ДВС в эксплуатационных условиях. На фиг.2 приведены графические зависимости мощности N, часового расхода топлива Вч, удельного расхода топлива g и максимального давления сгорания Pz в цилиндре от частоты вращения коленчатого вала тепловозного двигателя при работе его по тепловозной характеристике, полученные заявляемым способом.
Заявляемый способ осуществляется в следующей последовательности (представлен упрощенный вариант). При работе двигателя сигнал от датчика 1 непрерывного измерения величины расхода топлива поступает через аналого-цифровой преобразователь 2 на вход в ПЭВМ 3. Датчик механических напряжений 4 в виде стальной шайбы с закрепленными на ней тензорезисторами, предназначенный для измерения механических напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, устанавливается под гайку или болт, крепящий головку блока цилиндров. Датчики 4 для разных типов двигателей изготавливаются индивидуально. Внутренний диаметр стальной шайбы больше наружного диаметра резьбы шпильки или болта, обеспечивая установку датчика 4 без натяга, наружный диаметр шайбы выбирается для обеспечения условий работы материала датчика 4 в зоне упругих деформаций и нахождения наружной поверхности датчика 4 под действием осевых сил, действующих на шпильку или болт, высота шайбы выбирается для обеспечения условия нахождения рабочей части тензорезистора в зоне с пропорциональной зависимостью между усилием, воздействующим на шайбу, и ее деформацией. Корректировку нулевого значения параметров режимов работы двигателя - косвенных индикаторных параметров в цилиндре - осуществляют по текущим значениям измеренных механических напряжений на такте выпуска и впуска или продувки, при подаче и без подачи топлива, а косвенные индикаторные параметры цилиндра получают как разность текущих значений измеренных механических напряжений и их осредненных значений на такте выпуска и впуска или продувки, при подаче топлива и отсутствии подачи топлива, при различных скоростных и нагрузочных режимах работы двигателя.
Во время работы двигателя 5 усилия, возникающие от действия сил давления газов в цилиндре ДВС 5, через головку блока цилиндров передаются шпилькам или болтам крепления головки. При этом датчик механических напряжений 4 воспринимает те же самые усилия, преобразуя их в электрический сигнал, который усиливается в усилителе сигнала 6. В дальнейшем сигналы через аналого-цифровой преобразователь 2 передаются и обрабатываются в ЭВМ 3. Процесс обработки полученных величин механических напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока, сводится к получению косвенных индикаторных параметров цилиндра: максимального давления сгорания топливовоздушной смеси, максимального давления сжатия при отсутствии подачи топлива, а также максимальной мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя (сигнал от датчика механических напряжений пропорционален частоте вращения вала двигателя (частоте циклов)). При работе двигателя на номинальном режиме расход топлива достигает максимального значения, и оно фиксируется в оперативной памяти ЭВМ 3. Одновременно подается информационный сигнал, разрешающий передачу сигнала о значениях мощности двигателя, давления газов в цилиндре при подаче топлива и частоты вращения коленчатого вала из датчика 4 через усилитель 6 и преобразователь 2 в ЭВМ 3, где они фиксируются в оперативно запоминающим устройстве как максимальная мощность, максимальное давление сгорания топлива в цилиндре и соответствующая этим показателям частота вращения коленчатого вала двигателя. Кроме того, из датчика 4 через усилитель 6 и преобразователь 2 в ЭВМ 3 передается сигнал о значении давления сжатия газа в цилиндре при отсутствии подачи топлива, где он фиксируется как максимальное давление сжатие в цилиндре при отсутствии подачи топлива.
Затем по прикладным программам производится вычисление степени повышения давления в цилиндре как разности максимального давления сгорания и максимального давления сжатия без подачи топлива в цилиндр, удельного расхода топлива как отношение максимального расхода топлива и максимальной мощности двигателя.
Предварительно формируются и заносятся в ЭВМ 3 эталонные (для данных эксплуатационных условий (природно-климатических, режимов работы и др.)) значения величин максимальной мощности, удельного расхода топлива, разности величин максимальных давлений газа в цилиндре: допустимого минимального и максимального, максимальных давлений в цилиндре при подаче топлива и отсутствии подачи топлива, а также частоты вращения вала двигателя: допустимого максимального и минимального.
По результатам сравнения измеренных (текущих) и эталонных величин на экране монитора ЭВМ появляется текстовая, численная и графическая информация, характеризующая энергоресурс двигателя, которая соответствует и/или не соответствует нормативно-технической документации по каждому из измеренных показателей: максимальной мощности, удельного расхода топлива, максимального давления в цилиндре при подаче топлива и отсутствии подачи топлива, разности величин максимальных давлений газа в цилиндре (максимальной и минимальной), частоте вращения вала двигателя (максимальной и минимальной).
Предлагаемый способ определения энергоресурса двигателей внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях по показателям его работы может использоваться для проведения экспертизы технического состояния ДВС с достаточно глубокой локализацией параметрических отказов в стендовых и эксплуатационных условиях, а также для исследования рабочего процесса двигателя, так как в качестве высокоинформативных показателей используются значения параметров рабочего цикла в цилиндре - максимальное давление сгорания топливовоздушной смеси, максимальное давление сжатие и величина разности этих давлений, характеризующие степень совершенства элементов конструкции, которая определяет рабочий процесс и в первую очередь смесеобразование и горение.
Claims (1)
- Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях, заключающийся в том, что при стохастической загрузке двигателя регистрируют расход топлива и параметры режима работы двигателя, моменты прохождения режимом работы двигателя в точке перегиба эксплуатационной характеристики фиксируют по достижении величиной расхода топлива экстремального значения, и текущие значения параметров режима работы двигателя и расхода топлива, измеренные в зафиксированные моменты времени, сравнивают с эталонными, отличающийся тем, что степень повышения давления в цилиндре двигателя определяют как отношение текущих значений параметров режимов работы в фиксированные моменты времени, при этом в качестве параметров режимов работы двигателя используют текущие значения механических напряжений, действующих в шпильках или болтах, крепящих головку блока цилиндров, которые измеряют при подаче и отсутствии подачи топлива, и величину удельного расхода топлива определяют как отношение величины максимального расхода топлива к величине максимальной мощности, полученные текущие показатели работы двигателя при нормальных условиях сравнивают с эталонными, а затем определяют энергоресурс двигателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132316/06A RU2275611C1 (ru) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132316/06A RU2275611C1 (ru) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2275611C1 true RU2275611C1 (ru) | 2006-04-27 |
Family
ID=36655626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004132316/06A RU2275611C1 (ru) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2275611C1 (ru) |
-
2004
- 2004-11-04 RU RU2004132316/06A patent/RU2275611C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jianmin et al. | Fuel injection system fault diagnosis based on cylinder head vibration signal | |
JP6844098B2 (ja) | 大型低速エンジンの燃焼分析装置及びこれを利用したエンジンの燃焼状態判断方法 | |
EP2960477B1 (en) | Load control method during engine misfire and load control system during same misfire | |
Amirante et al. | Towards the development of the in-cylinder pressure measurement based on the strain gauge technique for internal combustion engines | |
RU2451276C1 (ru) | Способ диагностики двигателей внутреннего сгорания | |
RU2275611C1 (ru) | Способ определения энергоресурса двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях | |
Chiavola et al. | Turbocharger speed estimation via vibration measurements for combustion sensing | |
RU2246103C1 (ru) | Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания | |
Lin et al. | Development of a diagnostic tool for condition monitoring of rotating machinery | |
Jafari et al. | Detection of misfire in a six-cylinder diesel engine using acoustic emission signals | |
RU2445596C2 (ru) | Автоматизированная система диагностики стационарных дизельных двигателей | |
RU2390746C1 (ru) | Способ безразборной диагностики степени износа шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
RU2243528C1 (ru) | Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания | |
Chiatti et al. | Automotive turbocharger speed estimation via vibration analysis for combustion optimization | |
RU2273011C1 (ru) | Устройство для диагностирования двигателя внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях | |
Pawletko et al. | Influence of gas channels of medium speed marine engines on the accuracy of determination of diagnostic parameters based on the indicator diagrams | |
JP2013032726A (ja) | 内燃機関の異常診断装置 | |
Fiorini et al. | A methodology for the estimation of in-cylinder pressure in a four-stroke internal combustion engine based on the combination of a strain washer signal with a 0D thermodynamic model | |
Chybowski et al. | Quantitative indicators of the instantaneous speed of a ship’s main engine and its usability in assessing the quality of the combustion process | |
RU2344400C1 (ru) | Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания | |
Grzadziela et al. | A Non-invasive Method of Marine Engines Fuel System Diagnostics | |
RU2769047C1 (ru) | Способ комплексной оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания | |
Ftoutou et al. | Detection of diesel engine misfire by vibration analysis in the time domain | |
Korobko et al. | Determination of the pressure in the cylinder of the automotive internal combustion engine by the installation of tensommetric sensors | |
RU2003119976A (ru) | Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071105 |