SU1728711A1 - Способ оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигател внутреннего сгорани и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить до- стоверность оценки и расширить возможность определени  состо ни  двигател . Измер ют текущую угловую скорость вращени  коленчатого вала двигател . Фиксируют датчиками 5 и 6 моменты начала и конца каждого периода суммарного крут щего момента и рабочего цикла двигател , в каждом рабочем цикле двигател  селектором 4 измер ют несколько характерных значений текущей угловой скорости вращени  коленчатого вала за полную последовательность рабочих циклов. Задатчиком 10 фиксируют внутри полной серии моменты начала и конца заданных отдельных частичных выборок, и устройствами 8, 12 формируют непрерывные сигналы, пропорциональные статистическому показателю характерных значений текущей угловой скорости по полной серии последовательных рабочих циклов, дополнительные непрерывные сигналы, пропорциональные статистическому показателю характерных значений текущей угловой скорости по каждой частичной выборке, по которым устройством 13 формируют непрерывный сигнал, пропорциональный дисперсии дополнительных непрерывных сигналов. О состо нии двигател  суд т по совокупности значений этих сигналов. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. Ё

Description

ГО 00 ч|

Изобретение относитс  к испытани м двигателей внутреннего сгорани , в частности к способам и устройствам оценки рабочих циклов двигателей, и может быть использовано дл  определени  технического состо ни  ДВС.

Известен способ, заключающийс  в том, что в каждом периоде изменени  суммарного крут щего момента или цикле (далее период крут щего момента) измер ют характерные значени  угловой скорости коленчатого вала, к которым относ тс  наибольшее максимальное и наименьшее минимальное значени , преобразовывают их и формируют два непрерывных сигнала, пропорциональных дисперси м преобразованных значений. По.совокупности этих сигналов суд т о состо нии двигател . Такое выполнение способа позвол ет учитывать высокочастотную межцикловую неидентичность циклов по совершаемой работе с учетом пор дкового распределени  циклов с различными показател ми.

Известно устройство дл  выполнени  такого способа.

Однако оценка по двухпараметрическо- му критерию делает непригодным его использование в адаптивных системах управлени  и при массовом объеме регулировок двигателей по границе устойчивой работы .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ оценки идентичности последовательных рабочих циклов ДВС, заключающийс  в том, что в каждом рабочем цикле двигател  измер ют несколько характерных значений текущей угловой скорости коленчатого вала при фиксировании моментов начала и конца каждой серии последовательных периодов изменени  суммарного крут щего момента, составл ющей рабочий цикл двигател , и формируют непрерывный сигнал, пропорциональный статистическому показателю характерных значений текущей угловой скорости по полной серии последовательных рабочих циклов . В этом способе критерий степени неидентичности циклов и, следовательно, состо ни  двигател  представл ет собой однопараметрический (непрерывный) сигнал , учитывающий и различие отдельных периодов крут щего момента по совершаемой работе и их пор дковое распределение в пределах рабочего цикла двигател .

Однако в известном способе непрерывный сигнал формируют пропорциональным отношению среднего значени  разности наибольшего и наименьшего значений угловой скорости за полную рассматриваемую серию последовательных рабочих циклов

двигател  к среднему значению разности наибольшего максимального и наименьшего минимального значений в каждом периоде крут щего момента за ту же полную серию последовательных периодов. Такой критерий учитывает вли ние пор дкового распределени  периодов крут щего момента с различными характеристиками протекани  рабочего процесса только внутри

каждого отдельного рабочего цикла двигател  и, следовательно, характеризует межцикловую или высокочастотную неидентичность периодов крут щего момента , составл ющих всю полную серию.

Однако дл  точной оценки закономерностей невоспроизводимости характеристик протекани  рабочего процесса во всех последовательных периодах крут щего момента недостаточно количественно характеризовать этот параметр, учитыва  только характеристики отдельных периодов за полную их серию без учета пор дкового распределени  периодов крут щего момента с различными показател ми рабочего процесса внутри той же полной серии, так как оно существенно вли ет на параметры работы двигател .

Так, систематическое группирование отдельных периодов крут щего момента

или циклов двигател  внутри полной серии в последовательные группы с различной высокочастотной неидентичностью (низкочастотна  неидентичность) без изменени  этой неидентичности по всей полной серии

и, следовательно, без изменени  экономических и токсических показателей работы двигател  может привести к неудовлетворительной работе двигател , например по такому эксплуатационному свойству, как

устойчивость его работы, причем оценка этого показател  ведетс  традиционно субъективно по колебанию двигател  на подвеске или по колебанию стрелки динамометрических весов моторного испытательного стенда.

Поэтому известный способ отличает недостаточна  объективность оценки степени неидентичности последовательных циклов двигател  внутреннего сгорани , что сужает

его возможности в определении состо ни  двигател .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство , содержащее последовательно

соединенные частотный датчик, преобразователь частоты в напр жение и селектор характерных значений текущей угловой скорости коленчатого вала по каждому рабочему циклу двигател , а также датчик границ

периодов изменени  суммарного крут щего

момента и датчик границ рабочих циклов двигател , параллельно замкнутые на селектор характерных значений текущей угловой скорости, св занный через арифметическое устройство с устройством формировани  непрерывного сигнала по полной серии рабочих циклов.

Такое выполнение устройства позвол ет посредством датчиков границ периодов крут щего момента и границ рабочих цик- лов двигател , включенных в св зь с селектором характерных значений текущей угловой скорости, выбирать характерные значени  угловой скорости внутри каждого рабочего цикла двигател  с учетом пор дкового рас- пределени  в его пределах и формировать один непрерывный сигнал, пропорциональный преобразованным характерным значени м , количественно оценива  только высокочастотную межцикловую неидентич- ность последовательных циклов, что приводит к недостаточной объективности оценки состо ни  двигател .

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигател  внутреннего сгорани  при одновременном расширении возможности определени  состо ни  двигател .

Указанна  цель достигаетс  тем, что со- гласно способу оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигател  внутреннего сгорани , заключающемус  в том, что запускают двигатель, фиксируют угловые положени  коленчатого вала (к.в.), соответствующие началу и концу рабочего цикла в каждом цилиндре двигател  и периоду изменени  крут щего момета двигател , фиксируют положени  к.в., соответствующие началу и концу полного рабочего цикла двигател , в пределах каждого рабочего цикла отдельного цилиндра измер ют частоту вращени  к.в., выдел ют несколько характерных значений измеренного сигнала и формируют первый непре- рывный сигнал, пропорциональный статистическому параметру характерных значений частоты вращени , зафиксированных в пределах отдельных периодов изменени  крут щего момета двигател  за серию периодов, составл ющих серию последовательных полных циклов двигател , и по величине формируемого сигнала оценивают высокочастотную составл ющую неидентичности последовательных рабочих циклов, дополнительно формируют сигналы , устанавливающие периоды частичных выборок, кажда  из которых включает не менее двух полных рабочих циклов двигател  и дес ти периодов изменени  крут щего

момента, в пределах каждого периода определ ют количественный параметр высокочастотной составл ющей неидентичности последовательных рабочих циклов и формируют второй непрерывный сигнал, пропорциональный дисперсии значений указанного количественного параметра по частичным выборкам внутри полной серии, используют его в качестве низкочастотной составл ющей неидентичности последовательных рабочих циклов, а оценку неидентичности последовательных рабочих циклов производ т по высокочастотной и низкочастотной составл ющим.

При таком выполнении способа полна  сери  последовательных периодов крут щего момента или рабочих циклов двигател  разбиваетс  на несколько одинаковых по объему выборок последовательных периодов , в каждой из них определ етс  количе- ственныйпараметрстепени

высокочастотной неидентичности и определ ют их статистическую стабильность, т.е. низкочастотную неидентичность последовательных циклов, формиру  непрерывный сигнал, пропорциональный дисперсии значений количественного критери  по частичным выборкам внутри полной серии. Масштаб конкретной низкочастотной неидентичности последовательных периодов крут щего момента определ етс  объемом последовательных частичных серий последовательных периодов, анализируемых внутри полной серии.

Колебани  двигател  на подвеске происход т вследствие посто нно мен ющегос  значени  суммарного крут щего момента на валу двигател , Однако из-за низкой собственной частоты колебани  колебательных систем двигатель-подвеска или стрелочно- указательного механизма эти системы не успевают в достаточной степени реагировать на внутрипериодные изменени  крут щего момента. Они начинают реагировать только на низкочастотные изменени  среднего за период крут щего момента. Это изменение  вл етс , в свою очередь, следствием низкочастотной неидентичности последовательных рабочих циклов или периодов крут щего момента. Следовательно , на установившемс  режиме работы двигател  при некоторой степени высокочастотной неидентичности периодов крут щего момента и при отсутствии низкочастотной неидентичности двигатель будет работать устойчиво при оценке по колебанию двигател  на подвеске и стрелки динамометрических весов. Вместе с тем, при меньшей степени высокочастотной неидентичности периодов крут щего момента на

этом же режиме, но при резонансной низкочастотной неидентичности, частота изменени  которой совпадает с собственной частотой колебани  двигател  на подвеске, двигатель будет значительно колебатьс  на подвеске, однако при этом иметь лучшие экономические и токсические показатели.

Кроме того, начало разгона автомобил  при открытии дроссельной заслонки в момент повышенной высокочастотной неидентичности последовательных периодов крут щего момента может совпровождать- с  провалами и дерганием автомобил , что также значительно ухудшает его эксплуатационные свойства.

Таким образом, низкочастотна  неидентичность последовательных периодов крут щего момента  вл етс  чрезвычайно важной особенностью двигател  внутреннего сгорани , вли ющей на его эксплуатационные свойства и требующей количественной оценки и изучени  причин, ее вызывающих, в каждом конкретном случае . Поэтому при осуществлении способа полную серию последовательных периодов крут щего момента разбивают на несколько одинаковых частичных выборок с количеством периодов крут щего момента в каждой из них в зависимости от скоростного режима работы двигател  (масштаб низкочастотной неидентичности), обеспечивающим частоту следовани  частичных выборок, соответствующую резонансным гармоническим составл ющим изменени  возмущающего момента известной дл  данного типа двигател  собственной частоты колебани  системы двигатель-подвеска.

Следовательно, осуществл ема  при выполнении предлагаемого способа количественна  характеристика высокочастотной неидентичности последовательных периодов крут щего момента за полную их серию и разномасштабной низкочастотной неидентичности известных резонансных масштабов за эту же полную серию последовательных периодов позволит значительно повысить объективность оценки и расширить возможности определени  состо ни  двигател .

Устройство дл  осуществлени  способа, содержащее последовательно соединенные частотный датчик и преобразователь частота-напр жение , первый блок выборки сигналов с трем  входами, датчик границ периодов изменени  крут щего момента, выполненный в виде датчика положений ВМТ каждого цилиндра, и датчик границ рабочих циклов двигател , выполненный в виде датчика положени  ВМТ заданного цилиндра , выход датчика границ периодов изменени  крут щего момента подключен к второму входу первого блока выборки сигналов , выход первого блока выборки через

первый вычислительный блок св зан с первым блоком формировани , дополнительно снабжено задатчиком границ частичных выборок в виде блока формировани  сигналов с заданным периодом следовани , вторым

блоком выборки с двум  входами, вторым вычислительным блоком с трем  входами, вторым и третьим блоками формировани  непрерывного сигнала, датчик границ рабочих циклов выполнен в виде датчика ВМТ

заданного цилиндра и снабжен вторым выходом , датчик границ периодов изменени  крут щего момента снабжен вторым и третьим выходами, первый вычислительный блок снабжен вторым входом, подключенным к второму выходу датчика границ периодов изменени  крут щего момента, третий выход которого подключен к первому входу второго вычислительного блока, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу второго блока выборки и первому выходу датчика границ рабочих циклов, второй выход последнего подключен к третьему входу первого блока выборки сигналов, выход первого блока выборки

подключен дополнительно к первому входу второго блока выборки, второй вход которого соединен с выходом задатчика границ частичных выборок, а выход второго вычислительного блока св зан с последовательно

соединенными вторым и третьим блоками формировани  непрерывных сигналов.

На фиг. 1 приведен участок осцилограм- мы изменени  текущей угловой скорости вращени  коленчатого вала с обозначенными некоторыми характерными значени ми и примером обозначени  границ частичной выборки последовательных периодов изменени  суммарного крут щего момента; на фиг. 2 - участок осциллограммы изменени 

текущей угловой скорости вращени  коленчатого вала с примером обозначени  границ частичных выборок последовательных периодов крут щего момента с различной высокочастотной неидентичностью; на фиг. 3 блок-схема устройства дл  осуществлени  способа.

На фиг. 1 и 2 обозначены: а - переменна  составл юща  текущей угловой скоро- сти вращени  коленчатого

вала двигател ; б - импульсы датчика границ периодов изменени  суммарного крут щего м о м е н т а ; в - импульсы датчиков границ рабочих циклов двигател. ;

г - импульсы задатчика границ рабочих частичных выборок; atmax.i - наибольшие максимальные значени  текущей угловой скорости за период крут щего момента; ftbin.i - наименьшие минимальные значени  текущей угловой скорости за период крут щего момента; анр. - значени  текущей угловой скорости на границах рабочего цикла двигател ; К - критерий высокочастотной составл ющей неидентичности последовательных рабочих циклов, выбранный в качестве примера дл  иллюстрации способа; зоны А, Б, В - последовательные частичные выборки последовательных периодов крут щего момента внутри полной серии; 1,2,3 - номера последовательных рабочих циклов двигател ; I - исходна  граница первой частной выборки.

Устройство дл  осуществлени  способа испытани  содержит зубчатый элемент 1, жестко закрепленный на валу двигател , частотный датчик 2, соединенный с входом преобразовател  3 частота-напр жение, выход которого соединен с входом первого блока 4 выборки сигналов, датчик 5 границ периодов изменени  крут щего момента и датчик 6 границ рабочих циклов двигател , выходы которых соединены с управл ющими входами первого блока 4 выборки сигналов и первого вычислительного блока 7, вход которого соединен с выходом первого блока 4 выборки сигналов, а выход - с входом первого блока 8 формировани  первого непрерывного сигнала, пропорционального статистическому параметру характерных значений по полной серии рабочих циклов, второй блок 9 выборки сигналов, информационный вход которого соединен с выходом первого блока 5 выборки сигналов, а управл ющий вход - с задатчиком 10 границ частичных выборок, второй вычислительный блок 1.1, информационный вход которого соединен с выходом второго блока 9 выборки сигналов по частичным выборкам, управл ющие входы - с выходом датчика 5 границ периодов изменени  крут щего момента и датчика 6 границ рабочих циклов двигател , а выход-с входом второго блока 12 формировани  дополнительных непрерывных сигналов , пропорциональных статистическому параметру характерных значений по частичным выборкам, соединенным, в свою очередь , с входом третьего блока 13 формировани  непрерывного сигнала по дисперсии дополнительных непрерывных сигналов.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом,

При вращении коленчатого вала двигател  зубчатым элементом в частотном датчике 2 навод тс  импульсы напр жени , частота следовани  которых пропорцио- нальна текущему значению угловой скорости вращени . С выхода частотного датчика

2импульсы поступают на преобразователь

3частота-напр жение, на выходе которого формируетс  напр жение, пропорциональное текущему значению угловой скорости вращени  коленчатого вала, и далее на первый блок 5 выборки сигналов. На управл ющие входы первого блока 4 выборки сигналов поступают импульсы с датчика 5

границ периодов изменени  крут щего момента и датчика 6 границ рабочих циклов двигател . Это позвол ет в каждом отдельном периоде крут щего момента и в каждом рабочем цикле двигател  определ ть характерные значени  текущей угловой скорости, подавать их на соответствующий первый вычислительный блок 7, выполн ющий необходимые вычислительные операции дл  формировани  блоком 8 непрерывного сигнала , пропорционального статическому параметру характерных значений по полной серии периодов крут щего момента. Одновременно с первого блока 4 выборки сигналов выделенные характерные значени 

текущей угловой скорости поступают на второй блок 9 выборки сигналов характерных значений текущей угловой скорости по частичным выборкам. Задатчик 10 границ частичных выборок отмечает границы,включа 

исходную границу первой частичной выборки , в качестве которой принимаетс  рабочий цикл двигател  в полной серии, с которого начинаетс  перва  группа рабочих циклов двигател  с близкими характеристиками

протекани  рабочего процесса, и, тем самым , выдел ет частичные выборки последовательных периодов крут щего момента, кажда  из которых включает такое количество периодов, что на данном режиме частота

следовани  выборок совпадает с известной дл  данного типа двигател  анализируемой резонансной гармонической составл ющей собственной частоты колебательной системы двигатель-подвеска, и внутри которых

посредством второго вычислительного блока 11 и блока 12 формируютс  дополнительныенепрерывныесигналы , пропорциональные статическому параметру характерных значений текущей угловой

скорости по частичным выборкам. Дополнительные непрерывные сигналы поступают на третий блок 13 формировани  непрерывного сигнала, пропорционального дисперсии дополнительных непрерывных сигналов

по частичным выборкам, что позвол ет одновременно оценивать не только высокочастотную , но и низкочастотную резонансную составл ющую неидентичности последовательных периодов крут щего момента. При этом оценка технического состо ни  двигател  производитс  по совокупности двух не- прерывных сигналов, формируемых устройством дл  осуществлени  способа.

Таким образом, способ и устройство позвол ют повысить достоверность оценки идентичности последовательных рабочих циклов ДВС и тем самым обеспечивают более точную оценку его технического состо ни .

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигател  внутреннего сгорани , заключающийс  в том, что запускают двигатель, фиксируют угловые положени  коленчатого вала, соответствующие началу и концу рабочего цикла в каждом цилиндре двигател  и периоду изменени  крут щего момента двигател , фиксируют положени  коленчатого вала, соответствующие началу и концу полного рабочего цикла двигател , в пределах каждого рабочего цикла отдельного цилиндра измер ют частоту вращени  коленчатого вала, выдел ют несколько харктерных значений измеренного сигнала и формируют первый непрерывный сигнал, пропорциональный статистическому параметру характерных значений частоты вращени , зафиксированных в пределах отдельных периодов изменени  крут щего момента двигател  за серию периодов, составл ющих серию последовательных полных циклов двигател , и по величине формируемого сигнала оценивают высокочастотную составл ющую неидентичности последовательных рабочих циклов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности оценки, дополнительно формируют сигналы, устанавливающие периоды частичных выборок, кажда  из которых включает не менее двух полных рабочих циклов двигател  и дес ти периодов изменени  крут щего момента, в пределах каждого периода определ ют количественный параметр высокочастотной составл ющей неидентичности последовательных рабочих циклов и формируют второйнепрерывныйсигнал , пропорциональный дисперсии значений указанного количественного параметра по частичным выборкам внутри полной серии, используют его в качестве низкочастотной

   составл ющей неидентичности последовательных рабочих циклов, а оценку неидентичности последовательных рабочих циклов производ т по высокочастотной и низкочастотной составл ющим.
2. 2. Устройство дл  оценки идентичности последовательных рабочих циклов двигател  внутреннего сгорани , содержащее последовательно соединенные частотный

   датчик и преобразователь частота-напр жение , первый блок выборки сигналов с трем  входами, датчик границ периодов изменени  крут щего момента, выполненный в виде датчика положени  верхней мертвой

   точки каждого цилиндра, и датчик границ рабочих циклов двигател , выполненный в виде датчика положени  верхней мертвой точки заданного цилиндра, выход датчика границ периодов изменени  крут щего момента подключен к второму входу первого блока выборки сигнала, выход первого блока выборки через первый вычислительный блок св зан с первым блоком формировани  первого непрерывного сигнала, о т л и ч

   а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  достоверности оценки, устройство дополнительно снабжено задатчиком границ частичных выборок в виде блока формировани  сигналов с заданным периодом следовани ,

   вторым блоком выборки и двум  входами, вторым вычислительным блоком с трем  входами, вторым и третьим блоками формировани  .непрерывного сигнала, датчик границ рабочих циклов выполнен в виде

   датчика ВМТ заданного цилиндра и снабжен вторым выходом, датчик границ периодов изменени  крут щего момента снабжен вторым и третьим выходами, первый вычислительный блок снабжен вторым входом,

   подключенным к второму выходу датчика границ периодов изменени  крут щего момента , третий выход которого подключен к первому входу второго вычислительного блока, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу второго блока выборки и первому выходу датчика границ рабочих циклов, второй выход последнего подключен к третьему входу первого блока выборки сигналов, выход

   первого блока выборки подключен дополнительно к первому входу второго блока выборки , второй вход которого соединен с выходом задатчика границ частичных выборок , а выход второго вычислительного блока

   св зан с последовательно соединенными вторым и третьим блоками формировани  непрерывных сигналов.

   9 W0Ј

   9 WQЈ

   И I I I I I I I I I I II И I I I I I II I I I I I I f I I I I I I I I M I I I I I I I I

   fI / 7If I17I Л7 /V

   +

   Т/57f 71 I S7 r

   f

   fit Јtl 22 и OZ

   61 81 U

   91 SI / f/

   r- oo

   N ГI I I I ( i i i l и I I 1 I I I M i | ) I I I I | П I i и i i I i i I i i i i i i i

   -1-77-1

   J Qi f /

   H-5H 1-751 с b

   ЛJ

   Zl

   t

   8

   / 17 Ј

   Г

   v z

   I I I I f I I I I I I I I M I I I I I I I

   +

   Т/57f 71 I S7 r

   81 U

   91 SI / f/

   I I M i | ) I I I I | П I i и i i I i i I i i i i i i i

   H-5H 1-751 с b

   ЛJ

   8

   / 17 Ј

   Г

   v z