Метод за измерване на неравномерно въртене на коляновия вал на двигател с вътрешно горене
Притежатели на патент RU 2291411:
Изобретението се отнася до приборостроене. Същност: определете параметъра на въртене в рамките на фиксиран ъглов интервал на въртене на вала и го сравнете с този параметър при различен ъглов интервал. Времето на въртене се използва като параметър на въртене и се сравнява с времето на въртене на вала при следващия ъглов интервал, а обхватът на ъгловия интервал се избира в рамките на една степен. ЕФЕКТ: повишена точност и намалена трудоемкост на измерването. 1 wp f-ly, 3 кал.
Изобретението се отнася до контролно-измервателна техника и по-специално до изпитване, проучване и експлоатация на превозни средства, оборудвани с двигатели с вътрешно горене (ICE), и може да се използва и при диагностициране на техническото състояние на двигателя с вътрешно горене чрез промяна на неравномерната ъглова скорост на въртене на коляновия си вал.
Известният метод, при който измерването на неравномерността на въртене за два оборота на коляновия вал на двигателя се извършва при определена стойност на ъгловата скорост, записана предварително в паметта. По този начин, от момента на началото, осреднените ъглови скорости на въртене на вала се определят на шестнадесет ъглови интервала от 45 ° всеки, те се сравняват с предварително записаната постоянна ъглова скорост и резултатите от сравнението се изпращат на записващо устройство. Знаейки реда на работа на цилиндрите на двигателя, с помощта на регистриращо устройство се определят параметрите на неравномерност на въртене в областите на измерване за две обороти на вала [RF патент № 2029306, клас. G 01 P 3/36, 1995].
Известен е и метод за измерване на неравномерността на въртене, реализиран с помощта на устройството [и.с. СССР No 1035521, кл. G 01 P 3/36, 1983]. Този метод се основава на принципи, идентични с горния метод, а именно, измерва се средната ъглова честота на въртене на вала и след това се сравнява с максималните и минималните стойности, записани преди това в паметта.
Този метод се използва за измерване на неравномерното въртене на вала при ъглови интервали, намалени до 15 ° в няколко цикъла на измерване.
Общите недостатъци на известните методи за измерване на неравномерността на въртенето на вала в разглежданите аналози са: недостатъчна точност на измерване и ниска чувствителност на измервателните уреди, които не позволяват определяне на промяната в ъгловата скорост на въртене на вала или неговата моментна стойност в рамките на ъгловото въртене на вала до 1 °, голямата трудоемкост на измерванията и сложността на придружаващите изчисления, което намалява надеждността и увеличава вероятността от грешки.
Най-близкият аналог по отношение на решаваната задача и постигнатия технически резултат е метод, реализиран с помощта на устройство за наблюдение на неравномерното въртене на вала на двигателя с вътрешно горене [и.с. СССР No 1348696, кл. G 01 M 15/00, 1987].
При измерване по този метод се натрупва информация за текущите стойности на усреднената ъглова скорост на въртене на вала в рамките на фиксиран ъглов интервал и след това получената стойност се сравнява с максималните ωmax и минималните ωmin стойности, записани в регистрите в предишните цикли на измерване. Неравномерното въртене на вала δ се определя чрез изчисляване на параметрите в изчислителното устройство съгласно формулата
Основните недостатъци на този метод на измерване могат да се считат за голям ъглов интервал за определяне и записване на средната ъглова скорост, която съответства приблизително на десет градуса, което намалява точността на измерването; необходимостта от използване на изчислително устройство, както и сложен алгоритъм за записване на информация за текущата стойност на осреднената ъглова скорост в един или друг регистър според критерия за сравняване на стойността на неговия код с предварително измерените и съхранени в регистрите ωmax и ωmin кодове, което води до откази и грешки в работата на калкулатора, а регистрите за съхранение на цифрова информация, пропорционални на общата стойност на ъгловата скорост на въртене на вала през относително голям ъглов интервал, трябва да имат достатъчен брой от цифрите, колкото повече, толкова по-чувствително трябва да бъде устройството към промените в ъгловата скорост.
Техническият резултат на предложеното изобретение е да се подобри точността на измерване на промяната в ъгловата скорост на въртене на вала, да се намали ъгловият интервал на измерване на моментната ъглова скорост до 1 °, да се намали сложността и обема на изчисленията в определяне на параметрите на неравномерното въртене чрез директно измерване.
Решението на този проблем се постига чрез факта, че първичната обработка на информация за измерване на неравномерността на въртене се извършва чрез сравняване на информацията в един интервал от време на преминаване на съседни маркиращи елементи с информация през следващия интервал от време чрез изваждане на втория стойност от първата. Тъй като информацията е представена под формата на цифрови кодове, това изваждане оставя код, пропорционален на нарастването на моментната ъглова скорост Δω по време на въртенето на коляновия вал на двигателя с един интервал, равен на ъгъла Δϕ между съседни маркиращи елементи, например зъбите на джантата на маховика. Тъй като стойността на Δϕ е сравнително малка (в съвременните двигатели тя е 3-4 ° около обиколката и по принцип е желателно да се доведе до 1 °), нарастването на ъгловата скорост в този ъглов интервал също ще бъде малък. Това означава, че той е представен с висока точност в двоичен код, като се използва малък брой битове (от 3 до 8). Намаляването на цифровия капацитет на цифровия информационен код ще намали броя на използваните радиоелементи и следователно ще увеличи надеждността на оборудването, ще подобри неговите енергийни и ергономични характеристики, като същевременно намали общите размери на управляващото устройство.