Современная практика ориентирована на использование электронных индикаторов, имеющих практически неограниченные возможности по частоте (до 2000 об/мин), а погрешность применяемых датчиков давления ограничена 0,2%. Классическим примером электронного индикатора является калькулятор MIP компании Autronica, показанный на рис. 1.
Рис. 1 Схема расположения составных частей электронного индикатора МИП вычислителя (Аутроника) НК-100
В комплект индикатора входят:
- Персональный компьютер с программным обеспечением для обработки индикаторных графиков и принтером;
- Переносные или стационарные газовые тензорезисторы с пределами измерения до 10, 15 или 20 МПа и точностью ±1%; допустимая температура 300°. В последней модификации прибора компания перешла на пьезо-кварцевые датчики фирмы Kistler, допускающие температуру до 400°;
- Портативный тензодатчик давления топлива с пределами измерения 0-100 или 200 МПа и точностью ±1%. Допустимая температура 150°.
Рис. 2 Схемы обработки давления газа и топлива
Рис. 2.1 Обработка диаграммы давления газа и топлива
- Измеритель шума давления наддувочного воздуха, точность ±0,5 %;
- Индуктивный датчик для точного определения положения рабочего поршня и скорости вращения вала. На маховик или вал двигателя надевается лента со штифтами, расположенными по окружности через каждые 12 градусов, и штифтом, соответствующим положению поршня цилиндра N1 в ВМТ. При прохождении штифтов датчика в нем индуцируется ЭДС с амплитудой 5 вольт. В компьютере расстояние между соседними пинами разделено на 12 частей, и из-за этого компьютер обрабатывает график индикатора с частотой 1 градус cv
Снятые с двигателя диаграммы обрабатываются в ЭВМ, а по требованию оператора на экран монитора выводятся как сами диаграммы, так и результаты обработки (см рис. 2.1), в том числе:
Согласно графику индикатора:
- Среднее индикаторное давление;
- Макс, давление сгорания;
- Давление сжатия;
- Давление выше 36 градусов после ВМТ, что позволяет судить о степени выгорания топлива при расширении;
- α Pmax — положение точки Pmax по отношению к ВМТ, позволяющее судить о направленности горения топлива;
- Мощность цилиндра;
- Давление наддувочного воздуха.
Рекомендуемая литература: Контроль и регулирование рабочих процессов, измерительные приборы
По диаграмме давления впрыска:
- Максимальное давление впрыска;
- Давление начала впрыска (открытие иглы);
- Угол опережения;
- Продолжительность подачи топлива.
Ранее снятые диаграммы, полученные на двигателе в исправном состоянии и при типичных условиях эксплуатации (режим, внешние условия, топливо), могут быть сохранены в памяти ЭВМ. В дальнейшем их можно использовать как эталонные, что, как видно (см рис. 3), сравнивая эталонную схему с реальной, значительно упрощает задачу диагностики рабочего процесса.
В последние годы появились портативные, очень компактные электронные индикаторы (рис. 4), включающие питание и обработку сигналов от датчиков и элементов памяти. Записанные в память измерения затем передаются на компьютер и обрабатываются в нем.
При оценке показателей также важно учитывать, что наличие длинного индикаторного канала вносит определенные искажения в измеряемое давление. Кроме того, при длительной эксплуатации канал забивается коксовыми отложениями, что нарушает процесс передачи импульса давления газа из камеры сгорания, что, в свою очередь, вносит искажения в величину регистрируемых давлений.
Рис. 3 Пример представления информации на основе сравнения эталонных кривых с реальными
Рис. 3.1 Пример представления информации на основе сравнения эталонных кривых с реальными
От канала конструкторы попытались избавиться, опустив датчик в камеру сгорания. Но это потребовало перехода к новым конструктивным решениям и материалам чувствительного элемента, способным длительное время выдерживать температуры 500-600 °С.
Существующие пьезо- и тензометрические элементы допускают 300-400°.
Рис. 4 Портативный индикатор
Рис. 5 Датчик давления
Были попытки измерить давление газов в цилиндре изменением натяжения штифтов на крышках цилиндров путем приклеивания к ним тензодатчика. Однако, как показали наши исследования, точность и стабильность показаний были невысокими.
Будет интересно: Индексация двигателя
Это было обусловлено сложностью калибровки датчика и изменениями величины напряжений, испытываемых штырями, происходящими во время работы двигателя.
Для новых двигателей с электронным управлением, чтобы постоянно контролировать рабочие процессы в цилиндрах, компания MAN-BV разработала тензодатчик, который вставляется в канал, просверленный в крышке цилиндра, и удерживается в плотном контакте с металлом крышки (рис. 5). Канал глухой и датчик не имеет контакта с горячими и агрессивными газами, температура в месте установки не превышает 200°.
