Способ диагностики камер двигателей внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5024042/28 (22) 27.01.92 (46) 30.10.93 Еюп М 39-40 (71) Акционерное общество "Ивиком" (72) Писаревич Ю.И.;; Ивашков В.И„

Ефимов ИД (73) Акционерное общество "Кпининг" (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КАМЕР ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к технической диагностике камер двигателей внутреннего сгорания по давлению в камерах при воздействии на них акустического излучения. Сущность изобретения заключается в упрощении проведения диагностики при создании условий испытаний, близких к экс(В) RU (11) 2002230 С1 (51) 5 G 01 М 15 00 плуатационным по относительным амплитудам колебаний давления. Согласно изобретению испытания проводят в резонансной камере с выходным отверстием, в которую помещают испытуемую камеру. Акустическое поле создают источником подачи газа с пульсатором. В испытуемой камере в месте наиболее вероятного источника детонации выполняют канал. Изменяя расход газа и давление с переменной частотой, измеряют амплитуду колебаний давления в камере напротив канала и снаружи камеры у входа канала, а об интенсивности детонации судят по максимуму зависимости отношения измеренных давлений от частоты изменения давления газового потока. 2 ип

2002230 ющийся в том, что на камеру воздействуют акустическим полем и .измеряют давление внутри камеры, по которому судят от интенсивности детонации (2).

Сущность изобретения заключается в возможности диагностики камер двигателей внутреннего сгорания косвенным путем 20 при условии испытаний, близким к эксплуатационным, па относительным амплитудам колебаний давления, Это достигается тем, что в способе диагностики камер двигателей внутреннего сгорания, заключающемся в том, что на камеру воздействуют акустическим полем и измеряют давление внутри камеры, по которому служит об интенсивности детонации, в испытуемой камере выполняют канал в месте наиболее вероятного 30 расположения источника детонации, помещают ее в резонансную камеру, акустическое папе создают газовым потоком с гармонически изменяющимися расходом и давлением переменной частоты, измеряют 35 амплитуду колебаний давления в испытуемой камере напротив канала и снаружи камеры у входа канала, определяют зависимость отношения измеренных амплитуд от частоты изменения давления газо- 40 ваго-потока, а об интенсивности детонации судят по максимуму полученной зависимости.

Создание акустических волн газовым потоком с гармонически изменяющимся 45 расходом и давлением переменной частоты в полости-резонатора позволяет создавать переменные (изменяющиеся) по частоте акустические волны и существенна увеличить амплитуду колебаний давления благо- 60 даря образованию в полости-резонаторе стоячих волн вблизи резонансных частот по-. лости-резонатора.

Создание максимальных амплитуд колебаний давления в камере в диапазоне 65

0,1-3 от статического давления в камере позволяет осуществлять режимы с относительными амплитудами колебаний давления, характерными дпя реальйых камер, например, дпя камер сгорания ДВС с турбуИзобретение относится к технической диагностике камер двигателей внутреннего сгорания при воздействии акустического излучения.

Известен способ. диагностики камер двигателей внутреннего сгорания путем измерения виброакустического сигнала при работе двигателя, по которому судят о параметрах детонации (11.

Наиболее близким к изобретению явля- 10 ется известный способ диагностики камер двигателей внутреннего сгорания, заключалентным характером протекания процесса горения, На фиг,1 представлена схема установки дпя диагностики камер двигателей внутреннего сгорания (ДВС); на фиг.2 — зависимость отношения амплитуд давления дпя двух вариантов камер.

Установка содержит источник 1 подачи газового потока, в качестве которого могут быть использованы баллоны с воздухом, соединенный с источником подачи газового потока пульсатора 2, выполненный с воэможностью гармонического изменения площади проходного сечения турбиной 3, соединенной с источником подачи газового потока, Полость-резонатар 4 соединена с выходом пульсатора 2, s стенке полости-ре- зонатора выполнено отверстие Б в виде кон фуэа для отвода газового потока в окружающую среду, расположенное напротив в полость-резонатор 4 и расположенный за границей газового потока, истекающего иэ пупьсатора 2;

Для камер сгорания ДВС канал 7 должен быть выполнен в том месте стенки камеры сгорания, где наиболее вероятно расположение источника колебаний давления, т.е. источника детонации топлива, который располагается обычно в зонах, наиболее удаленных от свечи зажигания. Габаритные размеры полости-резонатора 4 не менее чем на порядок превосходят габаритные размеры камеры 6.

Система измерения акустических колебаний давления в камере 6 включает датчик 8 колебаний давления в камере и датчик

9 колебаний давления на входе в камеру у канала 7, соединенные соответственно с блоком 10 обработки сигнала, а датчик 11 частоты соединен с пульсатором 2 и блоком обработки сигнала.

Датчик 8 измерения колебаний давления в камере 6 расположен íà ее стенке или вблизи нее напротив канала 7, так как колебания давления при любых модах (формах) колебаний давления максимальны на стенке камеры 6, а на самой стенке один из максимумов располагается напротив канала 7.

Способ диагностики осуществляют следующим образом.

Из источника подачи газового потока, например баллонов с воздуха, газовый поток поступает в пульсатор 2 и на турбину 3.

Регулируя число оборотов турбины 3, изменяют частоту, генерируемую пульсатором. и создают выходящий из пульсатора газовый поток с гармонически изменяющимся.расходом и давлением переменной частоты, который поступает в полость-резонатор 4 и

2002230 может быть достигнуто эа счет снижения амплитуд вибраций и соответствующих нагрузок и эа счет снижения тепловых потоков, вызванных снижением амплитуд акустических колебаний, Другое важное направление связано с расширением пределов бездетонационной работы двигателей, либо расширением области работы ДВС без усталостных или тепловых повреждений, связанных с детонацией, а также с увеличением экономичности и улучшением экологических характеристик ДВС.

10 Ак Арезо

А=

Акаахс Арва (камере сгорания) резонаторов Гельмгольца снижает резонансный максимум более чем в 5 раэ.

Таким образом, постановка резонаторов в камере сгорания ДВС гриводит к снижению величины резонансного максимума, что позволяет подавить детонацию в ДВС, повысить его экономичность и улучшить экологические характеристики выхлопа двигателя.

45 (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N. 564828, кл. G 01 M 15/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N 1054710, кл. С 01 М 15/00, 1982.

Формула изобретения давление внутри камеры, по которому суСПОСОЬ ДИАГНОСТИКИ КАМЕР ДВИ- „ ят об интенсивности детонации, отличаюГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, за- щийся тем. что в испытуемой камере ключающийся в том, что на камеру возНей- выполняют канал в месте наиболее вероятствуют акустическим полем и измеряют ного расположения источника детонации, создает там акустические волны. Газовый поток отводится из полости-резонатора 4 через отверстие 5 в окружающую среду, а акустические волны из полости-резонатора

4 через канал 7 поступают в камеру 6.

Колебания давления, возбуждаемые в камере 6 и на входе в камеру, частота вращения турбины 3, приводящей во вращение ротор пульсатора 2, измеряются соответствующими датчиками 8 и 9 колебаний давления и датчиком 11 частоты. С помощью блока 10 обработки сигнала определяют зависимость отношения амплитуд колебаний давления на входе в камеру 6 и внутри нее . от частоты..

Для каждой частоты определяют относительную величину колебаний давления в камере; где Ак — амплитуда колебаний давления в камере, Па;

Акмахс — максимальная амплитуда колебаний давления в камере, Па;

Ape3 — амплитуда колебаний давления на входе в камеру, Па;

Ареэо — амплитуда колебаний давления на входе в камеру на частоте, соответствующей максимальной амплитуде колебаний давления в камере, Па.

Полученная зависимость характеризует резонансные свойства камеры.

Исследования резонансных свойств камер сгорания ДВС обеспечивает возможность разработки мероприятий, направленных на снижение резонансных амплитуд акустических колебаний и, тем самым, воздействующих на развитие детонаций в ДВС. Эти мероприятия, направленные на снижение амплитуд колебаний в камерах сгорания при детонации, могут быть использованы для повышения ресурсов работы камер сгорания при установке на ДВС электронных регуляторов, осуществляющих изменение режима работы (например, изменение угла опережения подачи искры зажигания) при возникновении повышенного уровня вибраций, вызванных преддетонационными колебаниями и детонацией на ее характерной частоте, Увеличение в этом случае ресурса работы ДВС

На развитие детонации существенное влияние оказывает акустико-химическое взаимодействие. Экспериментальные данные показывают, что органиэация сообщающихся с камерой сгорания резонаторов типа резонаторов Гельмгольца или размещение на поршне четвертьволновых резонаторов существенно снижают требования к октановому числу топлива, Снижение требований к октановому числу бензина расширяет возможности работы ДВС на неэтилированном бензине и, тем самым, вопервых, исключает выброс в атмосферу высокотоксичного свинца и его соединений и, во-вторых, открывает возможность применения каталитических нейтрализаторов, каталитическая способность которых утрачивается при работе на этилированном бензине. Применение каталитических нейтрализаторов является одним из магистральных путей решения задачи очистки выхлопных газов ДВС.

Из сравнения резонансных кривых 12 и

13 (фиг.2) видно, что установка в камере 6

2002230

;помещают ее в резонансную камеру, акустическое поле создают газовым потоком с гармонически изменяющимися расходом и давлением переменной частоты, измеряют амплитуду колебаний давления в испытуемой камере напротив канала и снаружи камеры у входа канала, определяют зависимость отношения измеренных амплитуд от частоты изменения давления газо5 . ваго потока, а об интенсивности детонации судят по максимуму полученной зависимости.

2002230

0,8 0,4

o,g фие. Л

Составитель Ю. Писаревич

Редактор Т. Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор 1 М. Ткач

Заказ 3170 Д

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101