SU1041894A1 - Способ оценки идентичности последовательных циклов работы двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОЦЕНКИ ИДЕНТИЧНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЦИКЛОВ РАБОТЫ ДНИГДТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийс  в том/ что измер ют максимальные значени  текущей угловой скорости вращени  коленчатого вала, провод т вычислительные преобразовани  измеренных значений и формируют первый непрерывный сигнал, пропорционсшьный дисперсии преобразованных значений, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, дополнительно измер ют минимальные значени  угловой скорости коленчатого вала, при вычислительном преобразовании определ ют разность максимальных и минимальных значений угловой скорости формируют второй непрерывный сигнсШ, пропорциональный дисперсии всех экстремальных значений текущей угловой скорости вращени  вала, а, о состо нии .двигател  суд т по совокупности значений этих дисперсий. 8 00 CD J 4

Description

Изобретение относитс  к способам испытани  и диагностики двигателей внутреннего сгорани  (ДВС), преимущественно по частоте вращени  вала. Известны способы оценки идентичности последовательных циклов работ двигатели внутреннего сгорани , заключающиес  в том, что измер ют мак симальные значени  текущей угловой скорости вращени  коленчатого вала,пр вод т вычислительные преобразовани  и меренных значений и формирует первый н . прерывный сигнал,пропорциональный ди персии преобразованных значений flQ Св занное с неидентичностью протекани  рабочих процессов в последо вательных циклах колебание амплитуд ных значений угловой скорости вращени  коленчатого вала за период изменени  cyMTviapHoro крут щего момент .а за .рпоследовательных периодов , количественно характеризуемое дисперсией или любым .другим; статистическим параметром, несет .информацию меры о степени идентичности последовательных рабочих циклов .и используетс  дл  количественной оценки качества работы Tqnливной аппаратуры при двоичных моторных испытани х. Однако такой способ дает лишь приблизительную оценку, так как не разграничивает вли ние на амплитудное значение угловой скорости колен чатого вала за данный период суммар ного момента показателей протекани  рабочих процессов предыдущего и данного циклов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности оценки идентичности: последовательных рабочих циклов. Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу оценки идентич ности последовательных циклов работ двигател  внутреннего сгорани , заключающемус  в том, что измер ют максимальные значени  текущей угловой скорости вращени  коленчатого вала, провод т вычислительные преобразовани  измеренных значений и формируют первый непрерывный сигнал , пропорциональ ный дисперсии преобразованных з начений, дополнительно измер ют мИнимсШьные значени  угловой скорости коленчатого вала, при вычислительном преобразовании определ ют разность максимашь ных и минимальных значений угловой скорости вала, формируют второй непрерывный сигнал, пропорциональный дисперсии всех экстремгшьных значений текущей угловой скорости вращени  вала, а о состо нии двигател  суд т по совокупности значений этих дисперсий. На фиг. 1 представлена возг/ожна  блок-схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимость степени идентичности последовательных рабочих циклов от состава бензовоздушной смеси ( - коэффициент вариации разностей значений угловой скорости вращени  коленчатого вала uu} -i4L кпНп коэффициент избытка воздуха ); на фиг. 3 - экспериментальные осциллограммы (3oi - режим работы двигател  п 900 об/мин, хол.ход, ot 1,1, угол опережени  зажигани  0 I п.к.в.; 35 - h 900. об/мин, хол.ход ,1, угол опережени  зажигани  0 6 п. к.в. ); на фиг. 4 координатна  плоскость с координатами , сЛ (с(ди)к коэффициент вариации разностей значений угловой скорости вращени  коленчатого вала ,х-Чт4п. - коэффициент вариации всех экстремальных значений угловой скорости).: Примером конкре ного выполнени  способа может служить оценка иден/- тичности последовательных циклов четырехтактного 4-цилиндрового двигател  с числом зубцов венца маховика 2 129 с помощью устройства, которое содержит зубчатый элемент 1, жестко закрепленный на валу двигател , частотный датчик 2, преобразователь 3 частоты в напр жение, селектор 4 амплитудных, значений угловой скорости вращенн  коленчатого вала, селектор 5 экстремальных минимальных значений угловой скорое- ; ти, арифметическое устройство 6, даТ чик 7 границ циклов, устройство 8 дл  определени  дисперсии разностей .. ди, и устройство 9 дл  определени  I дисперсии всех экспериментальных } значений. ЫдкЧастотный датчик 2 установлен на рассто нии 1,5-2 глм от зубцов ; венца маховика двигател . Измерение проводитс  за врем , сЬответст- ; вуюТцее 40 оборотам коленчатого ла. двигател . При вращении коленчатого вала двигател  в обмотке частотного датчика 2 навод тс  импУльсы на- пр жени , частота которых пропорциональна угловой скорости вращени  коленчатого вала. №лпульсы частотного преобразовател  поступают йа преобразователь 3 частоты -в напр жение , с выхода которого напр жение подаетс  на селектор 4 а лплитудных значений и селектор 5 экстремальных минимальных значений, затем сигналы поступают на арифметическо.е устройство 6. Дл  определени  экстремельных значений напр жени , соответствующих одному и тому же рабочему циклу двигател , на арифметическое ус гройст во б подаютс  сигналы с датчиков,7 границ цикла. Арифметическое |юйство б определ ет значение ДсЦк дл  каждого рабочего цикла и посылает значени  UJ на соответс вующие устройства 8 и 9 определени  значений дисперсий этих величин . . Поскольку дисперси  случайной величины имеет размерность квадрата последней, удобнее пользоватьс  более универсальной (с точки зрени  сравнени  степени идентиЧг ностй последовательных рабочих цик лов на разных режимах работы двигател ) безразмерной величиной коэ фициента вариации, в математическо выражение которого входит дисперси  VD п, . : где сг - коэффициент вариации случайной величины; D - дисперси ; . mj( - математическое ожидание. Необходимость оценки степени идейтичности последовательных рабо йх циклов по совокупности значени двух статических параметров, один которых ogic, характеризует разброс от цикла к циклу разностей 4Ш,Ц(,, KfTiin иначе говор  величины рабо ты каждого отдельного цикла, а дру гой характеризует их пор дке- вое распределение, подтверждаетс  экспериментами. Итак, идентичность последовател ных циклов оценивают по совокупнос значений непрерывных сигналов, Кот рые формируют пропорциональными зн чени ми дисперсий : а) разностей между амплитудндада /(максимальными) и минимальными зна чени ми угловой скорости в каждсм цикле за серию последовательных цикло.в (AiAJ w max- KminJ гДе ктвУ амплитудное значение угловой скорости вращени  коленчатого вала в К-ом периоде изменени  сумм ного крут щего момента, .а .и,,миниМальное экстремальное значение в том же периоде С (ли -т nijjt ie математическое ожидание гГ - число анализируемых ра; бочих циклов; ,б) совокупностиамплитудных и экстремальньах минимальных абсолютй значений угловой скорости вала, т. всех экстремальных значений за каждай цикл (t) ,, . ,з/ . , где N - число анализируемых экстремальных значений. Повышение точности определени  степени идентичности последователь ных циклов согласно предложенному способом обусловлено следующим. Амплитудное значение угловой скорости врамени  коленчатого вала в конкретном K-oiST периода изменени  суммарного крут щего момента определ етс  как параметрами рабочего процесса данного К-го цикла, так и параметрами (К-1)-го цикла и зависит: от величины полезной работы газов в данно К-ом цикле, котора  определ етс  величиной потенциальной энергии рабочего тела, перийед1аей в кинетическую энергию вращени  коленчатого вала и вызвавшей пропорциональное увеличение угловой скорости в этом К-ом периоде (A K kmoor min от величины минимальной скорости вращени  вала в том же периоде (fcmiVi абсолютное значение которой, в свою очередь, определ етс  в основном соотношением значений положительного крут щего момента, создаваемого поршнем в конце хода расширени  (К-1 )-го цикла и отрицательного крут щего момента, создаваемого поршнем в конце хода сжати  К-го цикла. Таким образом, амплитудное значение угловой скорости В13ащени  коленчатого вала за период изменени  суммарного крут щего момента есть функци  двух аргументов: приращени  угловой скорости вращени  вала за тот же рабочий цикл to K Kma icmin минимального значени  угловой скорости вращени  тот же чиклЫцу„}п. Определение степени идентичности последовательных циклов по дисперсии приращений угловой скорости n позвол ет оценивать идентичность циклов по величине, непосредственно пропорциональной .работе газов в каждом отдельном цикле, а рассмотрение совокупности значени  этой дисперсии и дисперсии всех экстремаль:Ных значений w позвол ет-учитывать также их пор дковое распределение. , Така  совокупность значений дисПерсии нагл дно определ етс  коордиватной плоскостью K f{D4Ly, DUJ,). Это дает возможность более точно оценивать как степень идентичности последовательных рабочих циклов, так и степень Устойчивости работы двигател . Экспериментальное исследование по определению зависимости степени идентичности последовательных циклов от состава смеси, проведенное {НРНрвжиме малых оборотов холостого ода (п 900 об/мин), с оценкой степени идентичности только по коэф1 ициенту вариации разностей ш. Ю покаэывает , что в рабочем диапазоне бензиновых двигателей по сос таву смеси по 1учённа  зависимость совпадает с классической/и ухудшает с  по мере обеднени  смЪси (фиг. 2) -Однако при работе на граничных пб составу смес х в диапазоне примерных значений о пред- 0, обеднен 1е смеси не приводит к знач 1тельному ухудшению идентичности последовательных циклов,. {от  имеет место значительное ухудшение устойчивости рабоаы двигател , про вл ю1д вс  в его повышающейс  нибр;ации и тр ске.. Известно что при увеличении угла опережени  зажигани  на режиме малых оборотов холостого хода им ет место резкое ухудшение устойчивости работы двигател . Было проведено осциллографирование переменн составл ющей угловой скорости враще ни  коленчатого вала на режиме работы двигател  п 900 об/мин, . 1,1 с углами опережени  зажигани  9 17° п.к.в. и 0 6 п.к.в. без изменени  регулировки других показателей двигател . Участки полученных осциллогра /1м приведе-ны соответственно на фиг. 3 си и 36, При оценке степени идентичности последовательных рабочих циклов по коэффициенту вариации сУд1, разностей /значений угловой скорости ( - rrdn) лп режимов с углами опережени  зажигани  и п.к.в. {оценка производитс  по 80 последоВательным .рабочим циклам на каждом режиме) степень идентичности.последовательных рабочих циклов оказываетс  примерно -одинаковой, что выражаетс  в значени х коэффициентов соо ветственно-d oj., ( °)1 f 0 , л)к ® ° 1,03, в то врем  как субъективна  оценка испытател ми и, главным образом, характер измерени  угловой скорости на осци-пло грамме, свидетельствует о значител ном ухудшении устойчивости работы двигател  на режиме с п.к.в. Йричем анализ осциллограглм показывает , что при этом количество пропусков воспламенени , определ емых по отсутствию увеличени  скорости VB течение периода изменени  суммарного крут щего момента, измен етс  на этих режимах незначительно и составл ет при в 17° 19 пропусков и при 16 пропусков. Резкое же ухудшение устойчивости работы двига тел  вызываетс  тем, что циклы, ()есрвершаш1ие положительной работы, группируютсй в серии из нескольких .циклов (трех) - зоны А, Б на фиг За Это приводит к 3-начительному колебанию оборотов и к резкому, ухудшению устойчивости работы двигател ..; Расчет коэффициентов вариации всех экстремальных значений ш угловой скорости вращени  коленча.того вала дл  режимаов ев 11 п.к.в. и п.к.в. определ ет, что ( ( в 17 )3 ,9-10-2 в 6 °) 2 ,2- 10. Эти коэффициенты в сов.окупности с коэффициенты в сов.окупности с фициентами вариации разностей коэффициентами вариации разностей ктйХ-м ктшГс и/к ® 1 ) 05, ( )1, 03 количественно отражают действительную степень идентичности последовательных рабочих циклов на этих режимах с учетом их пор дкового расттределени , привод - щёго на режиме с п.к.в. к резкому ухудшению устойчивости работы двигател .. Результаты измерени  в виде комплексного критери  представлены на фиг. 4. . Таким образом, предложенный способ и его количественный комплексный критерий дают возможность определ ть .степень идентичности последовательных рабочих циклов непосредственно по параметрам, отражающим как величину работы отдельных цик- лов, так и 1ГК пор дковое распределение; Такую дифференцированную информацию нельз  извлечь провод  измерение известным способом, при котором оценивают степень идентичности последовательных рабочих циклов, измер   только дисперсию амплитудных значений угловой скорости вращени  коленчатого вала. Поэтому предпоженный способ повышает точность оценки степени идентичности по сравнению с Известным. . Использование предлагаемого способа испытани  двигател  внутреннего сгорани  имеет Следующие техникоэкономические преимущества по сравнению с известным: увеличивает точность и объективность определени  степени идентичности последовательных рабочих циклов непосредственно во врем  испытаний , что позвол ет оперативно оценивать качество вносимых изменений в регулировке и конструкции двигател  ; использование предложенного способа и устройства дл  его реализации Позвол ет повысить экономичность работы двигател  внутреннего сгорани  и уменьшить токсичность отрабо .тавших газов.

6й(л)К.

0.7 0.6 0.5

т

0.3 02 0.1

т 0.9 W 11 . 1.2 1.3 1Л 1.5 . Фиг.г

i 5 6

ФигЛ

Claims (1)

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ ИДЕНТИЧНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЦИКЛОВ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что измеряют максимальные значения текущей угловой f

   скорости вращения коленчатого вала, проводят вычислительные преобразования измеренных значений и формируют первый непрерывный сигнал, пропорциональный дисперсии преобразованных значений, от лич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют минимальные значения угловой скорости коленчатого вала, при вычислительном преобразовании определяют разность максимальных и минимальных значений угловой скорости вала, формируют второй непрерывный сигнал, пропорциональный дисперсии всех экстремальных значений текущей угловой скорости вращения вала, а. .о состоянии двигателя судят по совокупности значений этих дисперсий.