Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Устройство предназначено для контроля тепловой напряженности, эффективной мощности и расхода топлива дизельным двигателем в процессе эксплуатации. С целью повышения надежности работы, выбора оптимальных режимов эксплуатации и снижения расхода топлива контроль тепловой напряженности проводится путем анализа соотношения воздуха и топлива в цилиндре. При этом используется эмпирическая связь температуры выпускных газов двигателя с параметром тепловой напряженности. На основе теплотехнических испытаний конкретных марок дизелей получены устойчивые эмпирические зависимости, позволяющие непрерывно контролировать эффективную мощность и расход топлива на произвольном режиме работы двигателя. В устройстве используют надежные датчики температуры выпускных газов по цилиндрам, давления наддувочного воздуха и частоты вращения двигателя. Сигналы датчиков поступают в процессор для обработки. Результаты контроля работы двигателя выводятся на дисплей. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2049321
Класс(ы) патента: G01M15/00
Номер заявки: 5035035/28
Дата подачи заявки: 31.03.1992
Дата публикации: 27.11.1995
Заявитель(и): Кузькин Вилорий Григорьевич; Толмачев Александр Викторович; Красавин Владимир Александрович
Автор(ы): Кузькин Вилорий Григорьевич; Толмачев Александр Викторович; Красавин Владимир Александрович
Патентообладатель(и): Кузькин Вилорий Григорьевич; Толмачев Александр Викторович; Красавин Владимир Александрович
Описание изобретения: Изобретение относится к диагностике функционирования дизельных, преимущественно судовых, двигателей и предназначено для непрерывного автоматического контроля мощности, расхода топлива и тепловой напряженности на произвольном режиме работы.
Известны устройства, определяющие уровень нагружения (индикаторную мощность) двигателя с использованием датчиков давления газов в цилиндре, датчиков частоты вращения и перемещения поршня: SEDS (Sulzer Еngine Diagnostic System) фирмы Sulzer Brothers Ltd, DAТА ТREND и DEТS (Diesel Еngine Тurning System) фирмы Noratom Norcontrol А/S, СС 10 (Сondition Check System) фирм В W и SТL, MЕDIAG 22 (Main Еngine Diagnostic System) фирмы Siemens Aktiengescllschaft, CYLDEТ СM фирмы ASEA, NK 3 фирмы Аutronicа [1] "К 748" [2] АКРП [3]
Устройства автоматизированного контроля используют принцип интегрирования давления газов по ходу поршня. Поэтому они должны обладать мощным быстродействующим вычислительным устройством. Таким образом, основным недостатком данных устройств является их сложность и, как следствие, высокая стоимость.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для диагностики функционирования дизеля [4] Данное устройство содержит электрически связанные датчики температуры выпускных газов по цилиндрам, датчики давления наддува и частоты вращения двигателя, а также блок вычисления тепловой напряженности каждого цилиндра.
Основным недостатком этого устройства является узкий круг решаемых задач. В частности, устройство-прототип позволяет контролировать лишь функционирование каждого отдельного цилиндра, но не позволяет контролировать мощностной режим и экономические показатели работы двигателя.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.
Для достижения цели устройство снабжено блоком, содержащим алгоритм вычисления часового расхода топлива двигателя по выражению
Gт= G · где tгср средняя температура газов по цилиндрам, блоком, содержащим алгоритм вычисления эффективной мощности двигателя по выражению.
Ne Ne
Все блоки объединены в процессор, связанный с датчиками, пультом управления и дисплеем, отображающим в цифровом и графическом видах результаты расчетов и текущие параметры двигателя.
На чертеже представлена блок-схема устройства.
Устройство содержит датчики 1 температуры выпускных газов по цилиндрам, датчик 2 давления наддувочного воздуха, датчик 3 частоты вращения двигателя, блок 4 обработки сигналов (процессор), включающий оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), блок-алгоритм вычисления тепловой напряженности (), блок-алгоритм вычисления часового расхода топлива (Gт) и блок-алгоритм вычисления эффективной мощность (Ne), а также устройство 5 отображения результатов (дисплей) и пульт 6 управления. Процессор имеет электрическую связь с пультом управления и дисплеем. Датчики температуры устанавливаются в выпускные патрубки цилиндров двигателя, датчик давления наддувочного воздуха устанавливается в наддувочный ресивер, а датчик частоты вращения сопрягается с маховиком или выходным валом двигателя. Все датчики соединяются с процессором через коммутационную коробку 7.
Устройство адаптируется к контролируемому двигателю, при этом с пульта управления в ПЗУ в цифровом виде вводятся параметры двигателя на номинальном режиме работы и константы:
Neн номинальная мощность двигателя;
nн номинальная частота вращения двигателя;
Ркн номинальное давление наддува;
Ро атмосферное давление;
tгн номинальная температура выпускных газов;
to условная температура выпускных газов при отсутствии теплообмена со стенками цилиндра;
Gтн номинальный часовой расход топлива;
а,b,с коэффициенты топливной характеристики
= a+b+c
Эти параметры остаются в ПЗУ до перенастройки устройства на контроль двигателя другой марки.
При работе двигателя текущие значения параметров:
tгi температура выпускных газов по цилиндрам;
Рк текущее давление наддува;
n текущая частота вращения двигателя преобразуются датчиками 1, 2, 3 в соответствующие электрические сигналы, которые в цифровом виде поступают в ОЗУ где запоминаются на время одного цикла расчетов.
По текущим и номинальным значениям параметров двигателя процессор в соответствии с встроенным алгоритмом определяет по эмпирическим выражениям
параметр тепловой напряженности каждого цилиндра
αi= · где i номер цилиндра; часовой расход топлива двигателя
Gт= G · где tг ср средняя температура газов по цилиндрам;
эффективную мощность двигателя
Ne Ne
Результаты расчетов и текущие параметры двигателя в цифровом и графическом видах отображаются дисплеем.
Для достижения поставленной цели использованы функциональные эмпирические связи параметров двигателя на установившемся режиме работы. Расход топлива связан с расходом воздуха и коэффициентом избытка воздуха при сгорании следующей зависимостью:
Gт= или
Потребление воздуха двигателем Gв пропорционально частоте вращения, давлению наддува и обратно пропорционально температуре воздуха. Так как температура наддувочного воздуха в системах воздухоснабжения двигателей поддерживается практически постоянной за счет охлаждения, то расход топлива можно выразить следующей зависимостью: Gт= Gтн
Используя известный [4] алгоритм вычисления
· получим расчетную формулу
Gт= G ·
Расход топлива двигателем в зависимости от развиваемой мощности (топливная характеристика) выражают обычно полиномом второй степени в виде
= a+b+c где а, b, с коэффициенты эмпирической зависимости, полученные по результатам теплотехнических испытаний двигателя.
Решением уравнения топливной характеристики относительно мощности получаем расчетное эмпирическое выражение
Ne Ne
Использование устройства выгодно отличается от указанных аналогов так как позволяет при использовании простых надежных и дешевых датчиков вести непрерывный оперативный контроль функционирования дизельного двигателя по тепловому нагружению цилиндров, часовому расходу топлива и эффективной мощности; определять моменты перегрузок двигателя и предотвращать аварийные ситуации; объективно устанавливать целесообразность проведения регулировочных и профилактических работ.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИЗЕЛЯ, содержащее датчики температуры выпускных газов по цилиндрам, датчик давления наддува, датчик частоты вращения двигателя и блок, содержащий алгоритм вычисления тепловой напряженности каждого цилиндра, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пультом управления, дисплеем, блоком, содержащим алгоритм вычисления расхода топлива по выражению


и блоком, содержащим алгоритм вычисления эффективной мощности двигателя по выражению

где Nе, Nен текущая и номинальная мощность двигателя, кВт;
n,nн текущая и номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
Gт, Gтн текущий и номинальный часовой расход топлива, кт/ч;
Rк, Rкн текущее и номинальное давление наддува, МПа; Pо атмосферное давление, МПа;
tri, tгн, tгср температура выпускных газов по цилиндрам и ее номинальное и среднее значение, oС;
tо условная температура выпускных газов при отсутствии теплообмена со стенками цилиндра;
a, b, c коэффициенты топливной характеристики:

все блоки объединены в процессор, связанный с датчиками, пультом управления и дисплеем.