Способ приработки двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение эффективности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса. Поставленная цель достигается тем, что в процессе приработки изменение частоты вращения и нагрузочного момента на валу двигателя осуществляется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем процесс приработки разбит на равные по времени отрезки. В пределах каждого отрезка температура трущихся сопряжений и толщина масляного слоя, ограничивающие интенсивность процесса приработки, достигают предельно допустимых значений. Устройство, реализующее способ, содержит нагрузочное устройство 1, подключенное к испытуемому двигателю 2, датчики 3 и 4 частоты вращения и нагрузочного момента, вычитающие элементы 5 и 6, исполнительные механизмы 7 и 8 по частоте вращения и нагрузке двигателя, блок 9 управления, выполненный в виде программного модуля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657849/06 (22) 03.03,89 (46) 15.07.91. Бюл, М 26 (71) Производственное объединение "Ленавторемонт" и Ленинградский сельскохозяйственный институт (72) А.В.Николаенко и М.Ç.Варшавский (53) 621.43.001.5 (088.8) (56) Мухин Е.М„Столяров И.И. Обкатка

Ч-образных автомобильных двигателей при капитальном ремонте. М.: Транспорт, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1180729, кл. G 01 M 15/00, 1984. (54) СПОСОБ ПРИРАБОТКИ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания, Целью изобретения является повышение эффек„„ 0„„1663477 А1 (5ю G 01 М 15/ОО,F 02 В 79/00 тивности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса. Поставленная цель достигается тем, что в процессе приработки изменение частоты вращения и нагрузочного момента на валу двигателя осуществляется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем процесс приработки разбит на равные по времени отрезки. В пределах каждого отрезка температура трущихся сопряжений и толщина масляного слоя, ограничивающие интенсивность процесса приработки, достигают предельно допустимых значений. Устройство, реализующее способ, содержит нагрузочное устройство 1,, подключенное к испытуемому двигателю 2, датчики 3 и 4 частоты вращения и нагруэочного момента, вычитающие элементы 5 и 6, исполнительные механизмы 7 и 8 по частоте вращения и нагрузке двигателя, блок 9 управления, выполненный 8 виде программного модуля. 2 с. и 1 з,п, ф-лы, 2 ил., 1663477

+ To (1) 40

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания при их изготовлении и капитальном ремонте, Целью изобретения является повышение эффективности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса, На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для приработки двигателя внутреннего сгорания; нэ фиг;2— принципиальная схема программного модуля устройства, Способ осуществляют следующим образом.

Запускают двигатель внутреннего сгорания, нагружаемый тормозным устройством, и изменяют в процессе приработки частоту вращения и момент нагрузки вала двигателя по закону, описываемому кусочно-линейной функцией таким образом, что весь процесс приработки разбивается на равные по времени отрезки, в каждом из которых частоту вращения и нагрузочный момент изменяют во времени по линейному закону. При этом коэффициенты кусочнолинейной функции задаются заранее на основе экспериментальных данных исходя иэ условия, что на каждом временном отрезке процесса параметры температуры поверхностей трущихся сопряжений и толщины масляного слоя. ограничивающие интенсивность процесса приработки, достигают предельно допустимые значения, Устройство, реализующее предложенный способ, содержит нагрузочное устройство 1, подключенное к испытуемому двигателю 2, датчики 3 и 4 частоты вращения и нагрузочного момента. первый и второй вычитающие элементы 5 и 6, исполнительный механизм 7 по скорости, связанный с двигателем 2, исполнительный механизм 8 по нагрузке, связанный с нагрузочным устройством 1, блок 9 управления.

Входы вычитающих элементов 5 и 6 связаны соответственно с датчиками 3 и 4 и соответствующими выходами блока 9 управления.

Блок 9 управления выполнен в виде программного модуля, снабженного двумя генераторами 10 и 11 напряжения и генератором 12 импульсов.

Каждый генератор 10 (1 1) напряжения содержит генератор 13 тока, О-триггер 14 останова и и параллельных цепочек, каждая из которых состоит из! групп 0-триггеров 15 управления, конденсатора 16, ключевого элемента 17 и переменного резистора 18, где I= 1-п, Первые входы генераторов 10 и 11 напряжения служат выходами программного модуля, вторые выходы генераторов связаны с входом останова генератора 12 импульсов, а выход последнего соединен с входами генераторов 10 и 11, Каждая параллельная цепочка снабжена рабочим и импульсным входами, причем рабочий вход через последовательно соединенные конденсатор 16, ключевой элемент

17 и переменный резистор 18 связан с ее выходом, а импульсный вход цепочки через

D-триггер 15 управления связан с входом управления ключевого элемента 17. Рабо15 чие входы цепочек совместно подключены к выходу генератора тока, а импульсные входы — к выходу генератора 12 импульсов, вторые входы 0-триггеров 15 цепочек,. за исключением первой, подключены соответственно к выходам 0-триггеров предшествующих цепочек, первый и второй входы

D-триггера 14 останова соединены соответственно с выходом генератора 12 импульсов и выходом 0-триггера последней цепочки, а выход D-триггера 14 останова совмещен со вторым выходом генератора 10 (11) напряжения, В основе задания кусочно-линейной функции процесса лежит следующее.

Интенсификация процесса приработки ограничена условиями задира трущихся сопряжений двигателя. Поэтому температура

Т поверхностей трущихся сопряжений не должна превышать температуру То, при которой происходит оплэвление поверхностного слоя сопряжений, т.е.

Вторым ограничением является лимитирование минимальной толщины масляноro слоя на поверхности сопряжений, Минимальная толщина масляного слоя ймии может иметь положительное значение только в случае, если сумма значений шероховатостей сопряженных поверхностей и предельных размеров абразивных частиц не превышает величину радиального зазо50 ра. Это условие можно сформулировать в следующем виде мин д1 +д2 + ha (2}, где д1 и д2 — шероховатости первой и второй сопряженных поверхностей;

ha — предельный размер абразивных частиц, продуктов износа. твердых несгоревших частиц, находящихся в масле.

1663477 (9) где

Т =То пмин= д1+д2 + ha .I (3) д1 = 11(Р.n,t) д2 = f2(P,ПЛ), (4) 35 (5) b1 ЛР + b2 An =- Ьз At 1

- с1 ЛР + с2Л n .. сз At (14), (6) 45

T = з(д1, ä2 ) пмин = f4(P1 n) . (7) (15) Ьз . с2 — Ь2 сз а2

b1. сг +Ь2 с1

С учетом (15) получим:

При изготовлении и капитальном ремонте ДВС имеет место некоторый допустимый разброс шероховатостей поверхностей. В связи с этим расчет единого режима приработки двигателей должен 5 производиться по параметрам деталей с наибольшей шероховатостью. Сопряжения с большей шероховатостью поверхностей создают больший нагрев поверхностного слоя, а также требуют согласно неравенству 10 (2) большего значения Ьмин. Если для сопряжений с наибольшей шероховатостью обеспечить то для всех остальных допустимых параметров шероховатостей эти неравенства будут 20 соблюдены и в то же время загрузочный режим, сопряжений будет максимально возможным для сопряжений с данным разбросом шероховатостей.

В процессе нормальной приработки 25 (беэ заеданий) шероховатости д1 и д2 претерпевают изменения, причем эти изменения определяются суммарным удельным давлением P на сопряжение, частотой n еращения коленчатого вала двигателя и време- 30 нем t приработки, т,е.

Температура поверхностного слоя сопряжений зависит от д1 и д2 и имеет инерционный характер. Только по истечении некоторого времени при определенных зна- 40 чениях д1 и д2 устанавливается термодинамическое равновесие и температура стабилизируется, так что

Величина Ьмин зависит от P и и, т.е.

Функции (4), (5), (6) и (7) в процессе нормальной приработки меняются плавно и не имеют скачков, следовательно, их можно линеаризовать по Тейлору в малой окрестности некоторой точки А1, соответствующей оптимальному режиму приработки с координатами д1 = д1.0 д2 =д2.0 T = То Ьмин = Ьмин.О.

В результате разложения получаем д1 = д1.0- К1ЛР- КгЛл - КзЛ+, (8) д2 = д20- K4ЛР— К5Лn- К5Лt, Т = Tp + К7 AP + К8 Лп + К9 Л д1 + K10 Лд2 (10)

Ьмин = Ьмин.О + К11Л P + К12 Л п . (11) 4 — (д fî 5 f г1 fо 9 (д fî

f д > fî о f д fp 9 f дяде (о

К1О=(— „@(,: К1 =(-„р /

Отрицательные знаки перед коэффициентами К1 — К5свидетельствуют об уменьшении шероховатости при возрастании величин Р, п и с течением времени приработки.

Из уравнений (8) и (9) найдем изменения шероховатостей

Лд1 =д1 — д10 = -К1ЛР - К2Лп — Кз At (12)

Лд =д2 д20 = К4ЛР К An КОЛт(13) После соответствующих преобразований с учетом (12) и (13) получим систему где

Ь1 = К7К1К9 — К4К10; Ь2 = Кв — К2К9 - К5К10;

Ьз = КЗК9 + К6К10 С1 = K1 + К4 + К11

C2 = -К12 - К2 - К".: Сз =Кз + Кб

Решая систему (14), находим:

Л и = à1 A t. Л Р:=- а2 Л t, где

Ьз c1+ b1 сз

a1—

b2 . с1+ b1 сг

1663477

20

35

4 д1 = (К1 аг - К, . а1- Кз) Ат;

Лдг=(К4 аг- Кь а1- К ) At;

Лh „-(K» аг+ К1г а1) Лс (16)

Задаваясь достаточно малым значением Л t и начальной точкой А1, найдем отрезок прямой, определяющий оптимальный режим приработки. Этот отрезок заканчивается точкой Аг с координатами ä1 =д1.р +Адi дг=дг.о+Лдг, Т=Т, мин = пмин.о. + Л пмин

Если принять Аг за начальную точку расчета, получим новую точку Аз и новый отрезок прямой оптимального режима приработки. Таким образом, образуется линия оптимального режима приработки, соединяющая точки А1, Аг — An, представляющая собой кусочно-ломаную линию, состоящую из отрезков прямой, каждый из которых соединяет две соседние точки Ai. отстоящие друг от друга по времени на равные величины At. В результате получен предлагаемый оптимальный способ приработки ДВС.

Устройство работает следующим образом, При включении устройства напряжение с выхода программного блока 9 поступает на вход вычитающего элемента 5, куда также поступает напряжение с выхода датчика

3. В установившемся режиме напряжение на выходе датчика 3 равно напряжению на выходе блока 9. Если частота вращения двигателя 2 превышает необходимое установившееся значение, то напряжение на выходе вычитающего элемента отрицательное. Это перемещение вызывает перемещение штока исполнительного механизма 7 и соответственно рычага топливодоэирующего органа двигателя в направлении, приводящем к .уменьшению частоты вращения, Если частота вращения двигателя стала меньше установившегося значения, то все процессы происходят в обратном направлении, что также приводит к стабилизации частоты вращения.

Аналогично работает контур управления нагруэочным моментом. В результате закон изменения частоты вращения и нагрузочного момента во времени в точности повторяет закон изменения напряжений на выходах программного блока 9, который формирует на своих выходах напряжения кусочно-ломаной формы следующим обра" зом.

При включении за счет установочных емкостей в 0-триггере 15,1 записывается логическая единица, а во всех. остальных триггерах — логический ноль. В результате только на выходе триггера 15,1 образуется напряжение, отпирающее соответствующий ключевой элемент 17,1, Напряжение на выходе генератора 10 напряжения в этом случае будет складываться из линейно растущего напряжения на емкости 16.1, заряжаемой от генератора 13 тока,и из напряжения, устанавливаемого задатчиком, выполненным на переменном резисторе

18.1. При приходе импульса с генератора 12 импульсов на вход синхронизации D-триггеров 15.1 — 15,i и 14 единичное состояние переписывается в последующий триггер

15,2, а во всех остальных триггерах устанавливается нулевое состояние. В результате включается аналогично изложенному цепочка ключевого элемента 17.2 и так далее.

Когда в единичноесостояние приходиттриггер 14, с его выхода сигнал подается нэ вход останова генератора 12 импульсов, отключая последний, что приводит к остановке всего процесса, Параллельно с работой генератора 10 напряжений работает управляемый от того же генератора 12 импульсов генератор 11 напряжений. формируя второе выходное напряжение программного блока 9. Величины емкостей 16.1 — 16.l и напряжений на выходах переменных резисторов 18.1 — 18.i устанавливают в соответствии с расчетной кусочно-ломаной линией оптимального режима приработки ДВС по скорости и нагрузке, Изобретение позволяет сократить на

15% продолжительность приработки, повысить качество приработки и надежность двигателя.

Формула изобретения

1. Способ приработки двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что запускают двигатель, затем изменяют частоту вращения и момент нагрузки вала двигателя по линейному закону до достижения их номинальных значений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности приработки путем сокращения продолжительности и улучшения качества процесса. весь процесс приработки разбивают на равные по времени отрезки, в каждом из которых частоту вращения и нагрузочный момент изменяют по линейному закону во времени таким образом, что в целом процесс приработки двигателя выполняется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем на каждом отрезке времени параметры температуры поверхностей трущихся сопряжений и толщина масляного слоя приближаются к предельно допустимым значениям.

1663477

2. Устройство для приработки двигателя внутреннего сгорания, содержащее нагрузочное устройство. подключенное к двигателю, датчики частоты вращения и нагрузочного момента, первый и второй вычитающие элементы, подключенные своими первыми входами соответственно к выходам датчиков частоты вращения и нагрузочного момента, механизм по скорости. выход которого связан с двигателем, исполнительный механизм по нагрузке, выход которого связан с нагрузочным устройством, входы исполнительных механизмов соединены соответственно с выходом первого и второго вычитающих элементов, блок управления, выходы которого подключены к вторым входам первого и второго вычитающих элементов,отличающееся тем,чтоблок управления выполнен в виде программного модуля, снабженного двумя генераторами напряжений с одним входом и двумя выходами каждый и генератором импульсов, входом останова, причем первые выходы генераторов напряжения служат выходами программного модуля, вторые выходы генераторов связаны с входом останова генератора импульсов, а выход последнего соединен с входами генераторов напряжения.

3, Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый генератор напряжения содержит генератор тока, 0-триггер останова с двумя входами и и параллельных

5 цепочек с рабочими импульсными входами, каждая из которых состоит из 0-триггеров управления с двумя входами и последовательно соединенных конденсатора, ключевого элемента с входом и переменного

1О резистора, причем вход управления ключевого элемента подключен к выходу D-триггера управления, первый вход последнего совмещен с импульсным входом цепочки, рабочий вход цепочки соединен с конден15 сатором, рабочие входы цепочек совместно подключены к выходу генератора тока, а импульсные входы — к выходу генератора импульсов, вторые входы D-триггеров цепочек за исключением первой под20 ключены соответственно к выходам 0триггеров предшествующих цепочек, первый и второй входы 0-триггера останова соединены соответственно с выходом генератора импульсов и вы25 ходом D-триггера последней цепочки, а выход D-триггера останова совмещен с вторым выходом генератора напряженияя.