ПОРЯДОК ИЗВЛЕЧЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЦИЛИНДРОВЫХ МОЩНОСТЯХ ДВС

Жеглов Валерий Николаевич, Уласевич Олег Евгеньевич, Кудрявцев Анатолий Михайлович

Дата публикации: 06.09.2015

Опубликовано пользователем: Жеглов Валерий Николаевич

Библиографическая ссылка:
Жеглов В.Н., Уласевич О.Е., Кудрявцев А.М. Порядок извлечения диагностической информации о цилиндровых мощностях ДВС // Портал научно-практических публикаций [Электронный ресурс]. URL: http://portalnp.ru/2015/09/8947 (дата обращения: 24.09.2018)

1) ЖЕГЛОВ В. Н., к.т.н., преподаватель РВВДКУ (ВИ);

2) УЛАСЕВИЧ О. Е., доцент, начальник кафедры РВВДКУ (ВИ);

3) КУДРЯВЦЕВ А. М., старший преподаватель РВВДКУ (ВИ).

Тепловые процессы, протекающие в цилиндрах ДВС при сгорании топлива, во взаимодействии с кривошипно-шатунным механизмом порождают силовую функцию двигателя – крутящий момент Мi. Характер изменения этой силовой функции определяют активные термодинамические процессы на стадиях сжатия рабочего заряда, сгорания топлива и расширения продуктов сгорания.

Модель силовой функции содержит две составляющие: компрессионная и термодинамическая (индикаторная). Первая составляющая характеризуется безразмерной силовой функцией (К(φ)), равной отношению момента сопротивления двигателя от газовых сил одного цилиндра при k-м ходе сжатия к давлению в цилиндре в конце хода сжатия (рс) и объему цилиндра [1].

Вторая составляющая силовой функции – термодинамическая (S(φ)). Она определяется отношением индикаторного крутящего момента от газовых сил одного цилиндра к среднему индикаторному давлению (рi) и объему цилиндра (Vц). Эта термодинамическая составляющая описывает силовой эффект активной части рабочего цикла двигателя, обусловленный сгоранием топлива с последующим расширением продуктов сгорания и превращением тепловой энергии в механическую, при k-м рабочем ходе поршня [1].

Анализ функций К(φ) и S(φ) показал, что компрессионная и индикаторная силовые функции мало зависят от параметров: λ – постоянной КШМ; n – частоты вращения коленчатого вала, q -средних значений показателей политропы сжатия и расширения; λz -степени повышения давления газов при сгорании топлива; ρ – степени предварительного расширения продуктов сгорания.

В режиме свободного разгона угловое ускорение коленчатого вала по основному уравнению динамики определяется зависимостью:

    (1)

где Мин − инерционная составляющая крутящего момента: − соответственно, компрессионная и газовая составляющие [1]:

    (2)

где ξm – угол сдвига по фазе между инерционными составляющими, зависящий от конструктивного расположения кривошипно-шатунных механизмов.

Полное ускорение ε содержит следующие составляющие: компрессионную εк, газовую (εгз), инерционную (εин) и трения (εт). При этом составляющие εк и εгз
образуются путем суммирования ускорений от каждого отдельного цилиндра, смещенных относительно друг друга по углу п. к. в. согласно их конструктивному расположению в соответствии со сдвигом ξm. Для каждого из цилиндров можно вывести составляющие полного ускорения:

;     (3)

;    (4)

,    (5)

где m − количество цилиндров, εцm – ускорение коленчатого вала, вызванное работой одного цилиндра (m – ого цилиндра) (далее по тексту − ускорение цилиндра), φ − угол поворота коленчатого вала, ξm − угол сдвига по фазе между инерционными составляющими, зависящий от конструктивного расположения кривошипно-шатунных механизмов:

    (6)

Следовательно, если обеспечить разделение полного ускорения коленчатого вала ДВС на отдельные составляющие для каждого из цилиндров в разгоне и выбеге, то по ним можно оценить неравномерность работы цилиндров, а в выбеге при низких частотах вращения коленчатого вала − герметичность отдельных цилиндров.

Так как функции К(φ) и S(φ), описывающие рабочий процесс в цилиндре четырёхтактного ДВС, занимают по углу п. к. в. интервалы в 180 град., а в четырехцилиндровом двигателе рабочие процессы между цилиндрами сдвинуты также на 180 град., то, выделив мгновенные значения (импульсы) ускорения на соответствующем интервале по углу п. к. в. относительно опорной точки, например ВМТ первого цилиндра, то в соответствии с рисунком 1, можно получить составляющую ускорения для контролируемого цилиндра εц. После ее усреднения в течение цикла работы ДВС получим среднее значение ускорения цилиндра (), по которому можно оценить его мощность. Неравномерность работы цилиндров выразится в различных уровнях ускорений.

Алгоритм извлечения диагностической информации о поцилиндровых мощностях в окрестности требуемой частоты вращения () имеет вид [2]:

    (7)

где m − обозначение цилиндра.

Рисунок 1 − Выделение ускорения первого цилиндра

Тогда для двигателя:

,    (8)

где черта сверху означает скользящее усреднение по времени или по углу п.к.в. в течение цикла работы двигателя.

Список использованных источников

  1. Добролюбов, И. П. Динамический метод диагностики автотракторных двигателей. Ч. 1. Принцип построения диагностических моделей переходных процессов [Текст] / И. П. Добролюбов, В. М. Лившиц ; – Новосибирск : Сиб. Отд. ВАСХНИЛ, 1981 – 86 с.
  2. Ждановский, Н. С. Неустановившиеся режимы поршневых и газотурбинных двигателей автотракторного типа [Текст] / Н. С. Ждановский, А. И. Ковригин, В. С. Шкрабак, А. В. Соминич // Машиностроение (Ленингр. отд-ие) ; – Л. : 1974, 222 с. – 2300 экз.


Количество просмотров публикации: -

© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором публикации (комментарии/рецензии к публикации)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.