Устройство для диагностики качества смеси двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и, в частности, может быть использовано для регулирования качества топливовоздушной смеси ДВС с воспламенением от внешнего источника, например свечи зажигания. Изобретение позволяет повысить точность диагностики качества топливной смеси и обеспечить однозначность регулирования качества топливовоздушной смеси. В устройстве, содержащем полый корпус с размещенными в нем модифицированной свечой-индикатором с прозрачным окном, оптического фильтра и фоточувствительного элемента, подключенного к измерительному блоку, содержащему модуль формирования импульсов и индикатор, свеча-индикатор снабжена кварцевым стеклом для пропускания ультрафиолетового излучения. Оптический фильтр выполнен со спектральной полосой пропускания длин волн 306-340 нм. А в измерительном блоке выход модуля формирования импульсов соединен со входом модуля запоминания амплитуд импульсов, выход которого подключен к индикатору. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области диагностического оборудования, которое может быть использовано для регулирования качества топливовоздушной смеси двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением от внешнего источника - свечи зажигания. А именно к устройствам для наблюдения и контроля процесса сгорания топлива в цилиндрах поршневых ДВС. Изобретение может применяться также для оценки качества распыливания топлива форсунками при производстве и исследованиях топливовпрыскивающей аппаратуры.

Известно устройство для диагностики качества смеси карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (Патент РФ 2057968, МПК 6 F 02 M 65/00, 19/01, 10.04.96 г.). К впускному коллектору данного устройства подсоединен измерительный коллектор, в котором последовательно установлены жиклер, форсунка, термопара, свеча зажигания. За свечой зажигания установлено устройство оптического наблюдения, состоящее из окна и волоконно-оптического световода. В данном устройстве по наблюдаемой температуре или яркости пламени горения смеси в измерительном коллекторе производится диагностика качества смеси. Недостатком данного устройства является его сложность, а также недостаточная достоверность оценки качества смеси, поскольку качество смеси оценивается только по ее части, отбираемой измерительным коллектором из впускного коллектора.

Известно устройство - индикатор качества смеси (А.С. СССР 1238185, МПК Н 01 Т 13/00, 1984 г.), содержащее пустотелый корпус, в нижнюю часть которого вставлена свеча-индикатор, а к торцу верхней части шарнирно прикреплено металлическое зеркало. Основным недостатком данного устройства является субъективность результатов визуальной регулировки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля процесса сгорания (А.С. 1769282, МПК Н 01 Т 13/48, 15.10.92 г.), содержащее пустотелый корпус с приливом в средней части, с закрепленным проводом, подводящим ток высокого напряжения к вставленной в нижнюю часть корпуса свече-индикатору, в которой установлено стеклянное окно для передачи светового сигнала. Последовательно установленные в верхней части корпуса оптический фильтр со спектральной полосой пропускания в диапазоне длин волн 480-510 нм (соответствует голубому цвету) и фоточувствительный элемент, связанный проводом с измерительным блоком, который состоит из последовательно соединенных формирователя импульсов, интегратора и индикатора.

Устройство для контроля процесса сгорания позволяет при прочих неизменных характеристиках по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения повысить точность измерений за счет замены визуального способа оценки цвета пламени на инструментальный - по величине силы фототока. Однако применение оптического фильтра с полосой пропускания в диапазоне длин волн - 480-510 нм не позволяет связать эффективность процесса сгорания топлива с интенсивностью излучения, так как в этом диапазоне фон сплошного спектра сажи достаточно силен и подавляет излучение радикала С₂. Поэтому прибор фиксирует в основном голубое излучение сажи, а не излучение голубой полосы радикала С₂, по интенсивности излучения которого действительно можно судить об эффективности процесса сгорания. Кроме того, интегрирование сигнала в формирователе импульсов, необходимое для использования стрелочного прибора постоянного тока, позволяет измерить лишь площадь под кривой импульсов, а не их амплитуду, что не позволяет обеспечить однозначность регулирования качества топливовоздушной смеси, так как импульсы разной амплитуды могут иметь одинаковую площадь.

Задачей изобретения является повышение точности диагностики качества топливной смеси и обеспечение однозначности регулирования качества топливовоздушной смеси.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве, содержащем полый корпус с размещенными в нем модифицированной свечой-индикатором с прозрачным окном, оптическим фильтром и фоточувствительным элементом, подключенным к измерительному блоку, содержащему модуль формирования импульсов и индикатор, модифицированная свеча-индикатор снабжена кварцевым стеклом для пропускания ультрафиолетового излучения, а оптический фильтр выполнен со спектральной полосой пропускания длин волн 306-340 нм (ультрафиолетовая область). При этом в измерительном блоке выход модуля формирования импульсов соединен с входом модуля запоминания амплитуд импульсов, выход которого подключен к индикатору.

Оптический фильтр выполняют в виде прозрачного элемента и нанесенного на его торец, обращенного к фоточувствительному элементу многослойного интерференционного покрытия, состоящего из двух четвертьволновых слоев серебра и находящегося между ними четвертьволнового слоя фтористого магния.

На фиг.1 изображено устройство для диагностики качества смеси ДВС.

На фиг.2 изображен пример схемы измерительного блока.

Устройство для диагностики качества смеси двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от свечи зажигания содержит пустотелый корпус 1 с приливом 2 в средней части, в котором закреплен провод 3, подводящий ток высокого напряжения к модифицированной свече-индикатору 4, окно которого снабжено кварцевым стеклом 5. Модифицированная свеча-индикатор 5 установлена в головке блока цилиндров 6. В верхней части корпуса 1 последовательно установлены оптический фильтр 7 и фоточувствительный элемент 8, электрически связанный с клеммой "+" аккумуляторной батареи (АКБ) проводом "А" и через разъем "а" с измерительным блоком 9. Измерительный блок 9 состоит из модуля формирования импульсов 10, связанного с клеммой "-" АКБ через разъем "b", модуля запоминания амплитуды импульсов 11, вход которого связан с выходом модуля формирования импульсов 10, и индикатора 12, связанного через разъемы "с" и "d" с модулем запоминания амплитуды импульсов 11.

Устройство для диагностики качества смеси двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от свечи зажигания работает следующим образом.

Предварительно модифицированную свечу-индикатор 4 вворачивают в головку блока цилиндров 6 вместо штатной свечи зажигания и на нее надевают корпус 1. Провод высокого напряжения штатной системы зажигания надевают на провод 3, закрепленный в приливе 2. Провод "А" подключают к клемме "+" АКБ автомобиля, а измерительный блок 8 подключают к клемме "-" АКБ через разъем "b".

Таким образом, устройство готово к работе.

Регулировку и диагностику качества смеси осуществляют следующим образом.

а) Запускается ДВС. По изменению яркости горения в блоке цилиндров 6 топливной смеси, воспламеняемой от модифицированной свечи-индикатора 4, производят оценку ее качества.

При этом световой сигнал процесса горения передается через кварцевое стекло 5 и светофильтр 7 на фоточувствительный элемент 8, преобразующий световой сигнал в электрический, который затем передается на разъем "а" измерительного блока 9.

Поступающие электрические сигналы обрабатываются модулем формирования импульсов 10 и модулем запоминания амплитуды импульсов 11 таким образом, что напряжение тока на разъемах "с" и "d", контролируемое индикатором 12, пропорционально амплитуде этого сигнала.

б) Штатными средствами регулировки количества смеси устанавливают номинальное значение частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу.

в) Штатными средствами регулировки качества смеси устанавливают максимальное значение показателя индикатора 12.

г) При отклонении частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу от номинального выполняют действия с п. б).

д) При изменении показаний индикатора 12 повторяют регулировку качества смеси в соответствии с п. в).

Таким образом, при достижении максимального показателя индикатора 12 регулировку качества смеси заканчивают. После диагностики и регулировки качества топливной смеси выворачивают модифицированную свечу-индикатор 4 и возвращают на место штатную свечу зажигания.

Измерительный блок устройства может быть выполнен, например, как показано на фиг.2. Выход модуля формирования импульсов 10, образованного резистором 13, подключенного к фоточувствительному элементу 8, соединен с входом модуля запоминания импульсов 11. Модуль запоминания импульсов 11 образован конденсатором 14 (являющимся запоминающим элементом), подключенным к резистору 13 через диод 15, препятствующий его разряду. Переменный резистор 16, подключенный параллельно конденсатору 14, обеспечивает настройку индикатора 12. Предварительная настройка тока разряда конденсатора 14 необходима для запоминания амплитуды импульсов при уменьшении сигнала в процессе регулирования качества топливовоздушной смеси. Для контролирования падения напряжения на конденсаторе 14, пропорционального мощности светового сигнала, поступающего через окно 5 модифицированной свечи-индикатора 4 в процессе регулирования качества топливовоздушной смеси, последний через разъемы "с" и "d" связан с индикатором 12, в качестве которого может быть использован вольтметр.

Снабжение окна 5 модифицированной свечи-индикатора 4 кварцевым стеклом позволяет снимать световой сигнал горения диагностируемой топливной смеси в ультрафиолетовой области.

Выполнение оптического фильтра 7 в виде нанесенного на торец прозрачного элемента многослойного интерференционного покрытия, состоящего из двух четвертьволновых слоев серебра, и находящегося между ними четвертьволнового слоя фтористого магния позволяет сформировать его область спектральной чувствительности, лежащую в диапазоне длин волн 306-340 нм. Снабжение же устройства оптическим фильтром с полосой пропускания в диапазоне длин волн 306-340 нм позволяет из сплошного спектра излучения горения топливной смеси выделять излучения радикала С₂. Оценка процесса горения диагностируемой топливной смеси по интенсивности излучения голубой полосы радикала С₂ позволяет наиболее достоверно оценить эффективность процесса горения и, соответственно, наиболее точно оценить качество топливной смеси.

Регулирование и диагностика качества смеси по величине амплитуды импульса интенсивности излучения в диапазоне длин волн 306-340 нм (ультрафиолетовая область) позволяют исключить влияние на оценку качества горения топливной смеси горения сажи, что позволяет повысить точность диагностики качества топливной смеси.

Применение предложенного устройства позволит повысить точность и обеспечить однозначность регулирования качества смеси.

Этот эффект достигается применением в модифицированной свече-индикаторе кварцевого стекла, прозрачного для ультрафиолетового излучения, в комплексе с оптическим фильтром, имеющим максимум пропускания в диапазоне длин волн 306-340 нм (ультрафиолетовая область), а также измерительного блока, снабженного модулем запоминания амплитуды электрических импульсов, пропорциональных амплитуде импульсов светового излучения диагностируемой топливной смеси.

Формула изобретения

1. Устройство для диагностики качества смеси двигателя внутреннего сгорания, содержащее полый корпус с размещенными в нем модифицированной свечой-индикатором с прозрачным окном, оптического фильтра и фоточувствительного элемента, подключенного к измерительному блоку, содержащему модуль формирования импульсов и индикатор, отличающееся тем, что прозрачное окно модифицированной свечи-индикатора выполнено из кварцевого стекла для пропускания ультрафиолетового излучения, а оптический фильтр выполнен со спектральной полосой пропускания длин волн 306-340 нм, при этом в измерительном блоке выход модуля формирования импульсов соединен со входом модуля запоминания амплитуд импульсов, выход которого подключен к индикатору.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оптический фильтр выполнен в виде прозрачного элемента и нанесенного на его торце, обращенного к фоточувствительному элементу многослойного интерференционного покрытия, состоящего из двух четвертьволновых слоев серебра и находящегося между ними четвертьволнового слоя фтористого магния.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2