Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчики давления в цилиндре двигателя

Устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения импульсов давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит сообщающийся с камерой сгорания цилиндра двигателя пьезоэлектрический датчик давления и подключенный к нему блок регистрации. Блок регистрации выполнен в виде согласующего усилителя и последовательно подключенных к его выходу пикового детектора отрицательных импульсов и инвертирующего усилителя. Инвертирующий усилитель подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к блоку обработки информации и индикации. Выход согласующего усилителя дополнительно подключен ко второму входу сумматора. Это позволяет обеспечить возможность учета всех составляющих амплитудных значений измеряемого давления и повысить точность его измерения. 1 н.п. ф-лы, 5 ил.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения импульсов давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания.

Для оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания целесообразно иметь информацию о процессах, происходящих в камере сгорания топлива. В настоящее время наиболее информативным параметром, по которому можно оценивать работу двигателя внутреннего сгорания, является переменное давление. В последние годы создается достаточно много способов и устройств, позволяющих определять эффективность работы двигателя внутреннего сгорания по измерительной информации об изменении давления в одной или нескольких камерах сгорания топлива.

Известно устройство (DE 102006008062, F02D 41/00, 2007-05-10), для управления работой двигателя внутреннего сгорания, один из блоков которого осуществляет определение давления в камере сгорания работающего двигателя.

Известное устройство содержит датчики давления, установленные на цилиндрах двигателя внутреннего сгорания и сообщающиеся с их камерами сгорания. Датчики давления одновременно с датчиком угловой скорости вращения коленчатого вала подключены к блоку усиления и обработки сигналов, связанного с запоминающим устройством для хранения информации и при необходимости выдачи ее в блок усиления и обработки сигналов.

Известное устройство работает следующим образом.

Получаемая информация о временном угловом положении коленчатого вала относительно временных процессов, происходящих в камерах сгорания цилиндров двигателя, сравнивается с хранимыми в памяти устройства «эталонными» соотношениями. При отклонении реальных соотношений от «эталонных», например, из-за изменения геометрии топливных инжекторов, корректор вырабатывает сигнал, который через блок усиления и обработки сигналов информирует внешние устройства регулировки системы зажигания об изменении режима работы.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что с его помощью может измеряться не величина, а временное положение максимального значения давления в камере сгорания относительно угла поворота коленчатого вала для регулировки системы зажигания в двигателе внутреннего сгорания.

Известно также устройство, осуществляющее способ измерения давления в камере сгорания в зависимости от положения коленчатого вала (DE 19749814, F02B 75/02, F02D 35/02, G01L 23/32, 2009-01-22), которое может быть использовано для измерения давления как такового в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания.

Известное устройство содержит, по крайней мере, один датчик давления, сообщающийся с полостью камеры сгорания цилиндра исследуемого двигателя внутреннего сгорания, датчик положения коленчатого вала, связанный с датчиками, блок управления, в состав которого входит микропроцессорный блок с аналого-цифровым преобразователем.

Известное устройство работает следующим образом.

На блок управления поступают сигналы от датчиков давления, датчика положения коленчатого вала, а также дополнительная информация, например, о температуре и нагрузке двигателя. В блоке управления сохраняется «эталонная» кривая давления в камере сгорания, отображающая «эталонные» зависимости давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала. «Эталонные» зависимости предварительно определяются расчетным путем, исходя из конкретных параметров исследуемого двигателя внутреннего сгорания. Измеренные зависимости давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала сравниваются с хранимыми в памяти устройства «эталонными» зависимостями. При отклонении реальных зависимостей от «эталонных» блок управления вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают на регулировку режима работы двигателя, например, для регулировки момента зажигания в зависимости от положения коленчатого вала.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что с его помощью может измеряться не величина, а временное положение максимального значения давления в камере сгорания относительно положения коленчатого вала для регулировки режима работы двигателя внутреннего сгорания.

По совокупности существенных признаков наиболее близким заявляемому является устройство для измерения и оценки амплитудных значений пульсирующего сигнала напряжения и определения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания — измерения текущего значения вырабатываемой мощности и ее регулирования в соответствии с величиной потребляемой (ЕР 0021340, G01R 19/04, 1984-04-04). Известное устройство может быть использовано для измерения импульсного давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания (см. описание патента, абз. [0003]).

Известное устройство содержит пьезоэлектрический датчик давления, сообщающийся с камерой сгорания цилиндра исследуемого двигателя внутреннего сгорания, и подключенный к нему блок регистрации, содержащий последовательно включенные согласующий усилитель, разделительный конденсатор, вычислительное устройство и индикатор. К выходу конденсатора подключены также ограничительный диод и ключевая схема на базе полевого транзистора, сигнальный вход которого через схему срабатывания, построенной на базе триггера Шмидта и мультивибратора, подключен к выходу вычислительного устройства.

Читать еще:  Чем газ портит двигатель

Известное устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика давления усиливается, проходит через разделительный конденсатор и поступает в вычислительное устройство, затем в индикатор блока регистрации для обработки и дальнейшей индикации. Если величина давления в камере сгорания цилиндра выше нулевого значения, то сигнал без ограничений поступает в вычислительное устройство. Если же величина давления в камере сгорания ниже нулевого значения (разрежение), то срабатывает ограничительный диод и отрицательная часть сигнала не поступает на вход вычислительного устройства. Для снижения дрейфа измерительной схемы применяется ключевая схема на базе полевого транзистора, работа которого управляется вычислительным устройством. При поступлении сигнала о наличии дрейфа сигнальный выход конденсатора замыкается с корпусом («землей»), а на вход вычислительного устройства поступает нулевой сигнал. Триггер Шмидта и мультивибратор служат для получения более крутого импульса для срабатывания ключевой схемы. Полученная информация анализируется и используется для определения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится отсутствие в измеренной величине давления отрицательной составляющей амплитудного значения импульсного давления в цилиндре работающего двигателя, которая «срезается» и не используется для выработки информации об эффективности работы двигателя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является повышение точности измерения давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности учета всех составляющих амплитудных значений переменного давления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в заявляемом устройстве для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащем сообщающийся с камерой сгорания цилиндра пьезоэлектрический датчик давления и подключенный к нему блок регистрации, включающий согласующий усилитель, в отличие от известного устройства, блок регистрации заявляемого устройства выполнен в виде согласующего усилителя и последовательно подключенных к его выходу пикового детектора отрицательных импульсов и инвертирующего усилителя, подключенного к первому входу сумматора (вход «а»), выход которого подключен к блоку обработки информации и индикации, при этом выход согласующего усилителя дополнительно подключен ко второму входу сумматора (вход «b»).

На фиг.1 изображена блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе согласующего усилителя, на фиг.3 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе пикового детектора отрицательных импульсов, на фиг.4 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе инвертирующего усилителя, на фиг.5 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе сумматора.

Заявляемое устройство (фиг.1) содержит пьезоэлектрический датчик давления 1, сообщающийся с полостью цилиндра (камерой сгорания) двигателя внутреннего сгорания (на фиг.1 не показано) и подключенный к датчику 1 блок регистрации 2. Блок регистрации 2 содержит последовательно включенные согласующий усилитель 3, пиковый детектор отрицательных импульсов 4, инвертирующий усилитель 5, подключенный к нему первым входом (вход «а») сумматор 6 и блок обработки информации и индикации 7. Выход согласующего усилителя 3 дополнительно подключен ко второму входу (вход «b») сумматора 6.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Переменный сигнал с выхода датчика давления 1 подается в блок регистрации 2, усиливается с помощью согласующего усилителя 3 (фиг.2) и поступает на вход пикового детектора отрицательных импульсов 4, который выделяет отрицательные импульсы переменного сигнала и преобразует отрицательные импульсы в постоянный отрицательный сигнал, значение которого равно амплитуде отрицательных импульсов (фиг.3). С помощью инвертирующего усилителя 5 отрицательный постоянный сигнал преобразуется в положительный (фиг.4) и поступает на первый вход «а» сумматора 6. На второй вход «b» сумматора 6 поступает переменный сигнал с выхода согласующего усилителя 3. После суммирования двух сигналов с выхода сумматора 6 (фиг.5) на вход блока обработки информации и индикации 7 поступает положительный сигнал, пропорциональный измеренному переменному давлению, максимальное значение которого равно сумме положительной и модуля отрицательной частей исходного сигнала с выхода согласующего усилителя 3. С помощью блока обработки информации и индикации 7 осуществляется измерение, обработка и отображение различных параметров сигнала, учитывающего все составляющие амплитудных значений импульсного сигнала датчика давления в камере сгорания цилиндра работающего двигателя.

Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемой полезной модели, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.

Устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее сообщающийся с камерой сгорания цилиндра пьезоэлектрический датчик давления и подключенный к нему блок регистрации, включающий согласующий усилитель, отличающееся тем, что блок регистрации выполнен в виде согласующего усилителя и последовательно подключенных к его выходу пикового детектора отрицательных импульсов и инвертирующего усилителя, подключенного к первому входу сумматора, выход которого подключен к блоку обработки информации и индикации, при этом выход согласующего усилителя дополнительно подключен ко второму входу сумматора.

Датчики давления в цилиндре двигателя

Система диагностики двигателей внутреннего сгорания

Читать еще:  Характеристики двигателей тагаз тагер

Компоненты и их Установка

Система Диагностики Двигателей Внутреннего Сгорания изготовляется в переносном и стационарном варианте. Главное отличие между ними – способ установки датчика давления газа в цилиндре двигателя. Стационарная система имеет встроенные датчики для постоянного измерения давления. Переносные датчики оснащены специальными адаптерами для быстрой установки на цилиндры двигателя.

На рисунке ниже показаны компоненты стационарной системы: измерительный блок, кабеля, датчики оборотов, вибрации и давления газов с переходниками для постоянной установки на цилиндрах двигателя.. В зависимости от условий эксплуатации кабеля имеют защитные рукава. Длины кабелей выбираются для конкретной силовой установки.

Наиболее ответственной частью системы мониторинга является датчик давления газа с коннектором. Именно они обеспечивают постоянное измерение давления в каждом цилиндре на каждом обороте.

Обычно датчик располагается между крышкой цилиндра и индикаторным краном. Конструкция коннектора зависит от типа индикаторного клапана. В эксплуатации клапан закрыт и может быть использован для продувки мембраны датчика от нагара.

Датчики давления газа доказали свою стабильность и надёжность. Они находятся в эксплуатации в течении нескольких лет и условиях экстремальных температур и не нуждаются в замене и калибровке.

На рисунке показан газовый датчик для переносной системы. Он также используется в стационарном варианте для периодической проверки вспомогательных двигателей и подтверждения диагнозов, полученных на основании измерений встроенными датчиками главного двигателя.

Универсальный переходник подходит для большинства дизелей. Установка датчика проста и обычно не требует применения инструментов.

На следующем рисунке измерительный блок стационарной системы, установленный в машинном отделении. Одиночный блок может поддерживать измерения одного главного двигателя и нескольких вспомогательных дизелей и механизмов.

Если силовая установка включает несколько главных двигателей – каждый из них имеет отдельный измерительный блок.

Каждый измерительный модуль имеет блок бесперебойного питания. Данные будут сниматься в условиях аварийной ситуации при полном обесточивании силовой установки. Встроенная вентиляция и фильтры обеспечивает работу при высокой температуре и влажности.

Система может быть оснащена «Черным Ящиком» для хранения результатов измерений.

Система мониторинга установлена на всех главных типах двигателей Wartsila, Sulzer, MAN-B&W.

Рисунок показывает встроенный датчик давления, установленный на малооборотном двигателе MAN-B&W.

Для предотвращения повреждений во время ремонтов датчик легко демонтируется, а его кабель защищен металлическим рукавом.

Переносная система может поддерживать одновременные измерения 16 цилиндров двигателя.

В состав системы входит переносной компьютер, получающий и обрабатывающий результаты. Расстояние от двигателя до компьютера может достигать 100 м.

Следующаий рисунок показывает переносную систему на тепловозном двигателе.

Установка занимает несколько минут.

Сразу после установки механик получает оценку технического состояния цилиндров двигателя, рекомендации системы по их настройке и необходимым ремонтам.

Переносная система может использоваться бригадами технического обслуживания. Рисунок показывает переносную систему при проверке двигателей пассажирского судна.

Благодаря измерению всех цилиндров на одном обороте переносная система дает точные рекомендации по распределению мощности цилиндров.

Вся измеренные данные доступны для последующего анализа.

На следующем рисунке вспомогательный двигатель с переносным датчиком давления (отмечен синей стрелкой) и датчиком вибрации (отмечен красной стрелкой).

Датчик вибрации установлен на топливном насосе для определения момента подачи топлива.

На этом рисунке датчик вибрации установлен на компрессоре турбонагнетателя. Крепёж производится при помощи магнитной основы. Место установки датчика должно быть постоянно для сравнения текущих измерений с последующими результатами.

На экране представляется амплитуда вибрации на каждой частоте (спектр). Если амплитуда или частота превышает установленный предел, система выдает предупреждение.

Датчик давления в цилиндре «ДДЦ 16 БАР»

Датчик давления «ДДЦ 16 БАР» предназначен для контроля состояния механической части автомобильных двигателей с искровым зажиганием, путем регистрации графика давления газов в одном из цилиндров работающего двигателя, без воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре, а так же в режиме стартерной прокрутки.

Выходной сигнал датчика подается на вход компьютерной приставки «АВТОАС-ЭКСПРЕСС», «АВТОАС-ЭКСПРЕСС М» или «АВТОАС-ЭКСПРЕСС 2» и отображается на мониторе ноутбука или ПК. Описание применения датчика приведено в подсказке к программе «АВТОАС-ЭКСПРЕСС», режим «Датчик давления в цилиндре». Вызов справки производится с помощью функциональной клавиши F1.

Точность взаимной установки коленчатого и распределительных валов производится на основе контроля местоположения характерных точек и участков графика давления в цилиндре относительно горизонтальной оси угла поворота коленчатого вала двигателя, а так же путем сравнения регистрируемого графика давления с графиком, ранее сохраненным при работе с исправным ДВС аналогичного типа.

Нарушение пропускной способности каталитического преобразователя определяется по характерному увеличению давления в цилиндре в фазе выпуска из-за повышенного сопротивления выходу отработавших газов.

Максимальный диапазон регистрируемых значений давления (до 18 бар) позволяет измерять не только динамическую компрессию в цилиндре при работающем двигателе, но и компрессию в режиме стартерной прокрутки при полностью открытом дросселе.

Технические характеристики:
— Максимальное рабочее давление (избыточное), МПа: 1,8 (18 бар)
— Минимальное рабочее давление (разрежение), МПа: — 0, 08 (- 0,8 бар)
— Максимальное допустимое давление перегрузки, MПа: 3,6 (36 бар)
— Диапазон выходного напряжения, В: от 0,4 ± 0,15 (- 0,08 бар) до 2,75 ± 0,15 (18 бар)
— Выходное напряжение при атмосферном давлении 760 мм рт. ст., В: 0,5 ± 0.12
— Напряжение питания, В: от 9 до 18
— Ток, потребляемый от источника питания, не более, А: 0.04
— Масса датчика (без свечных удлинителей и кабеля), не более, кг: 0,15
— Масса комплекта — датчик давления, два свечных удлинителя, кабель, не более, кг: 0,5
— Свечные удлинители изготовлены из стали с антикоррозионным покрытием.

Читать еще:  Шкода йети какой двигатель надежнее

Датчик предназначен для эксплуатации в следующих условиях:
— Температура окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 45 град. С
— Относительная влажность воздуха до 85% при температуре 25 град . С.
— Время непрерывной работы датчика при заведенном двигателе — не более 15 минут.
— Максимально допустимый нагрев корпуса датчика в процессе регистрации графика давления в цилиндре — до 75 град. Цельсия

В комплект поставки входят:
— Датчик давления «ДДЦ 16 БАР» – 1 шт.
— Кабель – 1 шт.
— Свечной удлинитель 100мм – 2 шт.
— Паспорт
— Гарантийный талон
— Упаковка

Гарантийный срок эксплуатации датчика давления «ДДЦ 16 БАР» – 1 год co дня продажи потребителю. В течение гарантийного срока предприятие-изготовитель безвозмездно устраняет неисправности, возникшие в датчике, если не были нарушены условия его эксплуатации и не нарушена пломбировка внутри корпуса датчика. Гарантийный срок эксплуатации кабеля датчика – 3 месяца со дня продажи изделия потребителю.

Цена: 9100 руб. Купить

Наши контакты:
Вконтакте — Группа SCAN2
Instagram — SCAN2
Наш Сайт — Магазин SCAN2
Наша Почта — info@scan2.ru
Тел — 8-900-930-63-87 (Viber, WhatsApp, Telegram)

Индикаторы двигателя

Запись быстроизменяющихся давлений рабочего тела в цилиндре при работе двигателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала или хода поршня называется индицированием, а устройства, осуществляющие эту запись, — индикаторами.

По принципу действия индикаторы делятся на электропневматические и электрические.

С помощью электропневматического индикатора можно получить зависимость давления в цилиндре по углу поворота коленчатого вала. Индикаторная диаграмма отражает сотни циклов работы двигателя. За один цикл индикатор фиксирует два значения (одно при сжатии и одно при расширении). В каждом цикле значения снимаются при разных давлениях. Диаграмма снимается 1—2 мин. Индикатор состоит из датчика давления мембранного типа, тиратронного преобразователя, регистрирующего устройства и пневматической системы.

Датчик давления устанавливается в головке цилиндра двигателя. На тонкую стальную мембрану датчика с одной стороны действует давление газов в цилиндре, а с другой стороны — давление воздуха в пневматической системе. Давление в пневматической системе с помощью крана постепенно изменяется от максимального, превышающего максимальное давление pz в цилиндре, до атмосферного. В такте сжатия, когда давление в цилиндре больше давления в пневматической системе, мембрана прогибается и, соприкасаясь с электрическим контактным стержнем замыкает электрическую цепь. При этом к тиратронному преобразователю поступает импульс электрического тока низкого напряжения, когда давление в цилиндре меньше, чем в пневматической системе, мембрана прогибается в обратную сторону, размыкая электрическую цепь. В момент размыкания цепи в тиратронном преобразователе вновь возникает импульс электрического тока низкого напряжения.

Тиратронный преобразователь предназначен для преобразования импульсов низкого напряжения, поступающих от датчика давления, в импульсы высокого напряжения, которые подаются к разряднику регистрирующего устройства.

Регистрирующее устройство состоит из барабана, на котором закрепляется электропроводящая бумага, плунжерной пары (гильзы и плунжера) с пружиной и разрядника. Барабан с помощью муфты соединяют с коленчатым валом двигателя таким образом, чтобы при положении поршня индицируемого цилиндра в ВМТ игла разрядника находилась напротив ВМТ барабана.

Разрядник, соединенный с плунжером, может перемешаться вдоль барабана. Смещение пропорционально изменению давления в пневматической системе. В моменты замыкания и размыкания электрической цепи величина смешения разрядника пропорциональна изменению давления газов в цилиндре.

При каждом импульсе высокого напряжения, передаваемого тиратронным преобразователем, между разрядником и электропроводящей бумагой возникает искровой разряд, который оставляет на бумаге точечный след.

Из электрических индикаторов наиболее распространен пьезокварцевый индикатор, который состоит из пьезокварцевого преобразователя давления, потенциомстрического преобразователя хода поршня, усилителя и электронно-лучевой трубки.

Принцип работы пьезокварцевого преобразователя основан на пьезоэлектрическом эффекте. В соответствии с давлением, действующим на кварцевые пластины, возбуждается электрический ток. который после усиления подается на горизонтальные пластины электронно-лучевой трубки, что вызывает отклонение электронного луча по вертикали.

По горизонтали электронный луч отклоняется под действием усиленного электрического тока, который подается на вертикальные пластины трубки от преобразователя хода, подсоединенного к коленчатому валу двигателя.

Таким образом, на экране электронно-лучевой трубки возникает изображение развернутой индикаторной диаграммы одиночного никла.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector