RU2291411C2 - Method of measuring nonuniformity of rotation of crankshaft of internal combustion engine - Google Patents
Method of measuring nonuniformity of rotation of crankshaft of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291411C2 RU2291411C2 RU2004133590/28A RU2004133590A RU2291411C2 RU 2291411 C2 RU2291411 C2 RU 2291411C2 RU 2004133590/28 A RU2004133590/28 A RU 2004133590/28A RU 2004133590 A RU2004133590 A RU 2004133590A RU 2291411 C2 RU2291411 C2 RU 2291411C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotation
- shaft
- measuring
- angular velocity
- angular interval
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и, в частности, к испытаниям, исследованию и эксплуатации автотранспортных средств, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС), а также может быть использовано при диагностировании технического состояния ДВС по изменению неравномерности угловой скорости вращения его коленчатого вала.The invention relates to measuring equipment and, in particular, to testing, research and operation of vehicles equipped with internal combustion engines (ICE), and can also be used to diagnose the technical condition of ICE by changing the uneven angular speed of rotation of its crankshaft.
Известен способ, при котором производят измерение неравномерности вращения за два оборота коленчатого вала двигателя при определенном значении угловой скорости, записываемой заблаговременно в запоминающем устройстве. Этим способом с момента начала отсчета определяют усредненные угловые скорости поворота вала на шестнадцати угловых интервалах по 45° каждый, сравнивают их с записанной ранее постоянной угловой скоростью и выдают результаты сравнения на регистрирующее устройство. Зная порядок работы цилиндров двигателя, с помощью регистрирующего устройства определяют параметры неравномерности вращения на участках измерения за два оборота вала [патент РФ №2029306, м. кл. G 01 Р 3/36, 1995].There is a method in which the measurement of the unevenness of rotation for two turns of the crankshaft of the engine at a certain value of the angular velocity recorded in advance in the storage device. In this way, from the moment the reference starts, the average angular velocity of rotation of the shaft at sixteen angular intervals of 45 ° each is determined, they are compared with the constant angular velocity recorded earlier and the comparison results are output to the recording device. Knowing the order of operation of the engine cylinders, using the recording device determine the parameters of the uneven rotation in the measurement sections for two shaft rotations [RF patent No. 2029306, m. G 01
Известен также способ измерения неравномерности вращения, реализованный с помощью устройства [а.с. СССР №1035521, м. кл. G 01 Р 3/36, 1983]. В основе этого способа лежат принципы, идентичные рассмотренному выше способу, а именно измеряют усредненную угловую частоту вращения вала и затем сравнивают ее с максимальным и минимальным значениями, записанными предварительно в запоминающем устройстве.There is also known a method of measuring the unevenness of rotation, implemented using the device [and.with. USSR No. 1035521, metro class G 01 P 3/36, 1983]. This method is based on the principles identical to the method discussed above, namely, the average angular frequency of rotation of the shaft is measured and then compared with the maximum and minimum values recorded previously in the storage device.
Этим способом измеряют неравномерность вращения вала на уменьшенном до 15° угловом интервале в нескольких циклах измерения.In this way, the non-uniformity of the rotation of the shaft is measured on the angular interval reduced to 15 ° in several measurement cycles.
Общими недостатками известных способов измерения неравномерности вращения вала в рассмотренных аналогах являются: недостаточная точность измерений и низкая чувствительность измерителей, которые не позволяют определить изменение угловой скорости вращения вала или ее мгновенное значение в пределах углового поворота вала до 1°, большая трудоемкость измерений и сложность сопутствующих вычислений, что снижает надежность и повышает вероятность появления ошибки.Common disadvantages of the known methods of measuring unevenness of shaft rotation in the considered analogues are: insufficient measurement accuracy and low sensitivity of the meters, which do not allow to determine the change in the angular velocity of rotation of the shaft or its instantaneous value within the angle of rotation of the shaft to 1 °, the great complexity of measurements and the complexity of the associated calculations , which reduces reliability and increases the likelihood of errors.
Наиболее близким аналогом по решаемой задаче и достигаемому техническому результату является способ, реализованный с использованием устройства для контроля неравномерности вращения вала ДВС [а.с. СССР №1348696, м. кл. G 01 М 15/00, 1987].The closest analogue to the problem being solved and the technical result achieved is the method implemented using the device for controlling the uneven rotation of the internal combustion engine shaft [a.s. USSR No. 1348696, m. Cl. G 01 M 15/00, 1987].
При измерении по данному способу производят накопление информации о текущих значениях усредненной угловой скорости вращения вала в пределах фиксированного углового интервала и затем сравнивают полученную величину с максимальным ωmax и минимальным ωmin значениями, записанными в регистры в предыдущих циклах измерения. Неравномерность вращения вала δ определяют путем расчета параметров в вычислительном устройстве по формулеWhen measuring by this method, information is accumulated on the current values of the average angular velocity of rotation of the shaft within a fixed angular interval and then the obtained value is compared with the maximum ω max and minimum ω min values recorded in the registers in previous measurement cycles. The unevenness of the rotation of the shaft δ is determined by calculating the parameters in the computing device according to the formula
Основными недостатками этого способа измерения можно считать большой угловой интервал определения и записи усредненной угловой скорости, который соответствует, ориентировочно, десяти градусам, что снижает точность измерений; необходимость применения вычислительного устройства, а также сложный алгоритм записи информации текущего значения усредненной угловой скорости в тот или иной регистр по критерию сравнения величины его кода с ранее измеренными и хранящимися в регистрах кодами ωmax и ωmin, что приводит к сбоям и ошибкам работы вычислителя, причем регистры хранения цифровой информации, пропорциональной полной величине значений угловой скорости вращения вала на сравнительно большом угловом интервале, должны иметь достаточное количество разрядов, тем большее, чем большей чувствительностью к изменению угловой скорости должен обладать прибор.The main disadvantages of this method of measurement can be considered a large angular interval for determining and recording the average angular velocity, which corresponds, tentatively, to ten degrees, which reduces the accuracy of the measurements; the need to use a computing device, as well as a complex algorithm for recording the current value of the average angular velocity in a particular register by the criterion for comparing the value of its code with the codes ω max and ω min previously measured and stored in the registers, which leads to malfunctions and errors of the calculator, moreover, the digital information storage registers proportional to the total value of the values of the angular velocity of rotation of the shaft over a relatively large angular interval must have a sufficient number of digits, the pain neck than the device should possess greater sensitivity to changes in angular velocity.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения изменения угловой скорости вращения вала, уменьшение углового интервала измерения мгновенной угловой скорости до 1°, снижение трудоемкости и объема вычислений при определении параметров неравномерности вращения за счет непосредственного их измерения.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measuring changes in the angular velocity of rotation of the shaft, reducing the angular interval for measuring the instantaneous angular velocity to 1 °, reducing the complexity and volume of calculations when determining the parameters of uneven rotation by directly measuring them.
Решение поставленной задачи достигается тем, что первичную обработку информации по измерению неравномерности вращения производят путем сравнения информации за один временной интервал прохождения соседних маркировочных элементов с информацией за последующий временной интервал вычитанием второго значения из первого. Так как информация представлена в виде цифровых кодов, то в результате такого вычитания остается код, пропорциональный приращению мгновенной угловой скорости Δω за время поворота коленчатого вала двигателя на один интервал, равный углу Δφ между соседними маркировочными элементами, например зубьями зубчатого венца маховика. Так как значение Δφ относительно невелико (в современных двигателях составляет 3-4° по окружности и в принципе желательно довести его до 1°), то приращение угловой скорости на этом угловом интервале тоже будет небольшим. Это означает, что представление его с большой точностью в двоичном коде осуществляют с использованием небольшого числа разрядов (от 3 до 8). Снижение разрядности цифрового кода информации позволит уменьшить используемое количество радиоэлементов, а значит, повысить надежность аппаратуры, улучшить ее энергетические и эргономические характеристики при одновременном снижении габаритных размеров управляющего устройства.The solution of this problem is achieved by the fact that the primary processing of information on measuring the unevenness of rotation is carried out by comparing information for one time interval of passage of adjacent marking elements with information for the subsequent time interval by subtracting the second value from the first. Since the information is presented in the form of digital codes, the result of such subtraction is a code proportional to the increment of the instantaneous angular velocity Δω during the rotation of the engine crankshaft by one interval equal to the angle Δφ between adjacent marking elements, for example, teeth of the flywheel ring gear. Since the value of Δφ is relatively small (in modern engines it is 3-4 ° around the circumference and, in principle, it is desirable to bring it to 1 °), the increment of the angular velocity in this angular interval will also be small. This means that it is represented with great accuracy in binary code using a small number of bits (from 3 to 8). Decreasing the digit capacity of the digital information code will reduce the number of radioelements used, and therefore, increase the reliability of the equipment, improve its energy and ergonomic characteristics while reducing the overall dimensions of the control device.
На фиг.1 показана схема расположения зубчатого венца Б маховика ДВС с зубьями 1, 2, 3 и т.д. и датчика сигналов А. На фиг.2 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа измерения неравномерности вращения вала, а на фиг.3 - эпюры сигналов на участках этой схемы.Figure 1 shows the arrangement of the ring gear B of the engine flywheel with
Сущность изобретения поясняется следующим описанием способа его реализации. Вначале задаются промежутком времени измерения при определенном угле поворота вала и определяют величину приращения мгновенной угловой скорости Δω за этот промежуток времени или в конце угла поворота коленчатого вала по сравнению с начальным значением. Для этого всю окружность одного оборота вала (φ=360°) разбивают на отдельные равные угловые участки Δφ, в пределах которых необходимо измерить приращение угловой скорости. На валу ДВС, неравномерность вращения которого измеряют, устанавливают измерительный диск, в качестве которого можно использовать, например, зубчатый венец маховика ДВС. На внешнем периметре диска (зубчатого венца маховика) располагаются контрольные маркеры (зубцы) на фиксированном расстоянии Δl друг от друга. Расстояние Δl связано со значением Δφ зависимостьюThe invention is illustrated by the following description of the method of its implementation. First, the measurement time interval is set for a certain angle of rotation of the shaft and the increment of the instantaneous angular velocity Δω is determined for this period of time or at the end of the rotation angle of the crankshaft compared to the initial value. To do this, the entire circumference of one revolution of the shaft (φ = 360 °) is divided into separate equal angular sections Δφ, within which it is necessary to measure the increment of the angular velocity. On the ICE shaft, the rotation non-uniformity of which is measured, a measuring disk is installed, for which, for example, the ring gear of the ICE flywheel can be used. On the outer perimeter of the disk (the flywheel of the flywheel) are located control markers (teeth) at a fixed distance Δl from each other. The distance Δl is related to the value Δφ by
где R - внешний радиус круга (венца маховика).where R is the outer radius of the circle (flywheel crown).
Учитывая, что Δφ=const, также и Δl=const.Given that Δφ = const, also Δl = const.
Время прохождения каждого очередного участка Δl при вращении вала, а значит, и диска с маркерами зависит от величины угловой скорости ω вращения вала за этот период времени. Путем сравнения значений угловой скорости на соседних участках Δl1 и Δl2 между собой определяют величину приращения мгновенной угловой скорости (+Δω или -Δω) на последующем участке по сравнению с предыдущим.The transit time of each next section Δl during rotation of the shaft, and hence the disk with markers, depends on the value of the angular velocity ω of rotation of the shaft over this period of time. By comparing the values of the angular velocity in the adjacent sections Δl 1 and Δl 2 with each other, determine the increment of the instantaneous angular velocity (+ Δω or -Δω) in the subsequent section compared to the previous one.
Угловая скорость вращения вала ωi на каждом участке длины окружности Δli пропорциональна времени прохождения Δti соседних маркеров относительно фиксированной неподвижной точки (в которой установлен, например, индуктивный датчик):The angular velocity of rotation of the shaft ω i in each section of the circumference Δl i is proportional to the travel time Δt i of adjacent markers relative to a fixed fixed point (in which, for example, an inductive sensor is installed):
Из этого выражения следует, что определить значение угловой скорости на каждом участке длины окружности Δli можно путем измерения времени Δti прохождения соседних маркеров относительно одной фиксированной неподвижной точки. Если из времени прохождения предыдущего участка вычесть время прохождения последующего, то можно определить приращение угловой скорости на последующем участке по сравнению с предыдущим:From this expression it follows that the value of the angular velocity in each section of the circumference Δl i can be determined by measuring the time Δt i of the passage of neighboring markers relative to one fixed fixed point. If we subtract from the transit time of the previous section the transit time of the next section, we can determine the increment of the angular velocity in the next section compared to the previous one:
Из этой формулы следует, что для определения приращения угловой скорости на последующем участке по сравнению с предыдущим участком достаточно измерить приращение времени τ прохождения соседних фиксированных участков Δl1 и Δl2 с учетом знака (+ или -).From this formula it follows that to determine the increment of the angular velocity in the next section compared to the previous section, it suffices to measure the increment of the travel time τ of the adjacent fixed sections Δl 1 and Δl 2 taking into account the sign (+ or -).
τ=Δti-Δti+1 τ = Δt i -Δt i + 1
В случае равенства времени прохождения двух соседних участков, т.е. Δti=Δti+1, получаем τ=0 и приращение Δω=0, т.е. неравномерность вращения отсутствует.In the case of equal transit times of two adjacent sections, i.e. Δt i = Δt i + 1, we obtain τ = 0 and the increment Δω = 0, i.e. rotation unevenness is absent.
Для реализации предлагаемого способа измерения неравномерности вращения используют следующую аппаратуру (фиг.2):To implement the proposed method for measuring the unevenness of rotation using the following equipment (figure 2):
- датчик угловой скорости - частоты вращения (индуктивный датчик);- angular velocity sensor - speed (inductive sensor);
- два канала измерения времени прохождения соседних участков Δli;- two channels for measuring the transit time of neighboring sections Δl i ;
- узел синхронизации работы каналов измерения времени (коммутатор);- synchronization unit for the operation of time measurement channels (switch);
- регистры хранения информации;- information storage registers;
- счетно-решающее устройство, основу которого составляет сумматор;- computing device, the basis of which is an adder;
- выходное устройство, показывающее непосредственно неравномерность вращения вала.- an output device showing directly the uneven rotation of the shaft.
Из известных устройств измерения времени и обработки информации наиболее рационально использование цифровых и импульсных устройств.Of the known devices for measuring time and processing information, the most rational use of digital and pulse devices.
От датчика угловой скорости вращения вала при прохождении мимо него маркировочного элемента (маркера) подают сигнал на коммутатор (синхронизирующее устройство), который направляет его на первый канал измерения времени. Этот канал измеряет время в цифровом коде до прихода из датчика следующего импульса. Цифровой код переписывают в узел сравнения. При вращении вала после получения сигнала от второго маркера коммутатор направляет его на второй канал измерения времени, а в первом канале счет прекращают. Цифровой код отсчитываемого времени прохождения второго участка переписывают в узел сравнения и вычитают из записанного в нем ранее кода времени прохождения первого участка. Одновременно этот же код записывают в регистр кратковременного хранения информации узла сравнения. С приходом следующего маркерного сигнала коммутатор вновь направляет его в первый канал измерения времени, который предварительно обнуляют. Код из этого канала вычитают в узле сравнения из кода, хранящегося в регистре кратковременного хранения. Запись кодов и вычитание последующего из предыдущего идут поочередно, при этом из узла сравнения в каждом угловом интервале поворота вала Δφi в регистр хранения результатов переписывают результат сравнения (величина τ), несущий информацию о приращении угловой скорости Δω (или неравномерности вращения δ) на этом интервале с учетом знака. Из регистра хранения результатов информацию непосредственно в цифровом коде переводят в выходное устройство по мере необходимости. Меньший цифровой код показывает меньшую неравномерность вращения.From the sensor of the angular velocity of rotation of the shaft when a marking element (marker) passes past it, a signal is supplied to the switch (synchronizing device), which directs it to the first time measurement channel. This channel measures the time in a digital code until the next pulse arrives from the sensor. The digital code is copied to the comparison node. When the shaft rotates after receiving a signal from the second marker, the switch directs it to the second time measurement channel, and in the first channel the counting is stopped. The digital code of the measured transit time of the second section is copied to the comparison node and subtracted from the recorded code of the transit time of the first section. At the same time, the same code is recorded in the register of short-term storage of information of the comparison node. With the arrival of the next marker signal, the switch redirects it to the first time measurement channel, which is previously reset. The code from this channel is subtracted in the comparison node from the code stored in the short-term storage register. The codes are written and the next one is subtracted from the previous one in turn, while from the comparison node in each angular interval of rotation of the shaft Δφ i, the comparison result (value τ) carrying information about the increment of the angular velocity Δω (or rotation nonuniformity δ) is copied to the results storage register interval taking into account the sign. From the results storage register, information directly in digital code is transferred to the output device as necessary. A smaller digital code indicates less uneven rotation.
Таким образом, основные преимущества предлагаемого способа измерения неравномерности вращения вала заключаются в большей автоматизации и ускорении процесса определения величины и знака приращения мгновенной угловой скорости в последующем интервале угла поворота вала по сравнению с предыдущим угловым интервалом и представлении этой информации без сложных вычислительных операций непосредственно в двоичном цифровом коде малой разрядности. Данный способ может быть использован в современных системах диагностирования и управления ДВС, требующих высокой оперативности измерения приращений мгновенной угловой скорости вращения коленчатого вала на малом угловом интервале его поворота.Thus, the main advantages of the proposed method for measuring the non-uniformity of rotation of the shaft are greater automation and acceleration of the process of determining the magnitude and sign of the increment of the instantaneous angular velocity in the subsequent interval of the angle of rotation of the shaft compared to the previous angular interval and the presentation of this information without complex computational operations directly in binary digital low bit code. This method can be used in modern systems for the diagnosis and control of internal combustion engines, requiring high efficiency measurement of increments of the instantaneous angular velocity of rotation of the crankshaft at a small angular interval of its rotation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133590/28A RU2291411C9 (en) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | Method of measuring nonuniformity of rotation of crankshaft of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133590/28A RU2291411C9 (en) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | Method of measuring nonuniformity of rotation of crankshaft of internal combustion engine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004133590A RU2004133590A (en) | 2006-04-27 |
RU2291411C2 true RU2291411C2 (en) | 2007-01-10 |
RU2291411C9 RU2291411C9 (en) | 2007-07-10 |
Family
ID=36655430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004133590/28A RU2291411C9 (en) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | Method of measuring nonuniformity of rotation of crankshaft of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2291411C9 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726287C1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ САУТ" (ООО "НПО САУТ") | Turning angle sensor |
-
2004
- 2004-11-17 RU RU2004133590/28A patent/RU2291411C9/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.Г. Сергеев, В.В. Крохин, "Метрология", "Москва, Логос" 2000. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004133590A (en) | 2006-04-27 |
RU2291411C9 (en) | 2007-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6732713B1 (en) | Crank angle detection apparatus | |
US4162443A (en) | Speed measuring systems | |
JPH01240754A (en) | Method and device for measuring engine air flow | |
JPH04231650A (en) | Electronic measuring device for number of revolution of internal combustion engine and method of monitoring engine by said device | |
RU2291411C9 (en) | Method of measuring nonuniformity of rotation of crankshaft of internal combustion engine | |
WO1992019977A1 (en) | Method of measuring the instantaneous shaft velocity of a rotary machine | |
US5440602A (en) | Method and device for counting clock pulses for measuring period length | |
JPS5923362B2 (en) | electronic scale | |
US6615644B2 (en) | Method for correcting the signal of a camshaft position sensor | |
US7543486B2 (en) | Method of estimating the duration of target wheel teeth | |
WO1999005479A1 (en) | Velocity measurement | |
Łutowicz | Unsteady angular speed of diesel engine crankshaft preliminary examination | |
SU1663404A1 (en) | Method of controlling radial clearences when assembling turbines | |
CN105283768A (en) | Determination of angular speed in an engine | |
SU690341A1 (en) | Device for measuring shaft power and acceleration | |
US20230258478A1 (en) | Determining the angular position by means of an x+1-tooth camshaft sensor | |
SU964494A2 (en) | Digital torque meter | |
SU797066A1 (en) | Digital device for measuring parameters of internal combustion engines | |
SU1048413A1 (en) | Device for measuring acceleration of shaft | |
CA2506158C (en) | Method for error detection and flow direction determination in a measuring meter | |
SU758161A1 (en) | Device for determining indicated power of piston machines | |
JPS63238563A (en) | Fv converting method | |
SU1439223A1 (en) | Method of monitoring bottom hole position | |
SU1573149A1 (en) | Device for checking rotation speed of turbodrill | |
SU901911A1 (en) | Device for measuring rotation speed non-uniformity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101118 |