Twin spark принцип работы
А что отлично - что это будут мастерклассы. В принципе, его слова и статья Вилсона Майнера, которая собственно и сподвигла меня таки сделать редизайн - там есть на неё ссылка [ Регистрирующий орган. У кого будут какие мнения..?
Обновите браузер. Не гарантируем корректную работу сайта в вашем браузере. MS Edge. Войти Вы указали неправильный логин или пароль. Включена двухфакторная аутентификация. Отправить код повторно.
Повторная отправка возможна через Вы вошли как Продолжить работу. Поисковая система. Санкционные списки. Поиск компаний. Руководитель организации. Судебные дела. Проверка аффилированности. Исполнительные производства. Реквизиты организации. Сведения о бенефициарах. Расчетный счет организации. Оценка кредитных рисков. Неблагонадежные компании. Проверка блокировки расчетного счета. Численность сотрудников.
Уставной капитал организации. Проверка на банкротство. Дата регистрации. Проверка контрагента по ИНН. Тендеры и госзакупки. Поиск клиентов B2B. Юридический адрес. Анализ финансового состояния. Учредители организации. Бухгалтерская отчетность. Сравнение компаний. Проверка товарных знаков. Проверка лицензии. Анализ конкурентов. Сайт организации. Сведения о регистрации. Филиалы и представительства. Реестр недобросовестных поставщиков. Рейтинг компании. Проверь себя и контрагента.
Должная осмотрительность. Банковские лицензии. Скоринг контрагентов. Лицензии на алкоголь. Программа комплекса позволяет составлять выражения для расчета всех этих величин, но самую большую сложность вызывает получение индикаторной диаграммы.
Как измерить давление в цилиндре, не проводя доработки двигателя? Западные фирмы AVL и Kistler давно производят пьезоэлектрические датчики давления, совмещенные либо со свечами зажигания, либо со свечами накаливания — только цены на них не очень демократичные — порядка евро за датчик, плюс усилитель заряда за подобные деньги.
Мы попробовали сделать датчик-свечу самостоятельно. Начали с самого простого — взяли обычную свечу, надпилили её болгаркой, в распил впаяли латунную трубку, на конце трубки установили латунный корпус с датчиком давления.
Такая конструкция с рядом оговорок позволяла индицировать двигатель на режиме холостого хода — на более высокой частоте вращения волновые процессы в газоотводной трубке очень сильно искажали регистрируемую индикаторную диаграмму, а предел давления, измеряемого датчиками, составлял всего 10 бар.
Для проведения индицирования на всех режимах работы двигателя, нужен был миниатюрный датчик давления, который можно расположить в одном адаптере со свечей зажигания. Найти такой датчик оказалось достаточно сложной задачей. В прайсе российской компании Minisens имелись миниатюрные датчики давления с подходящими заявленными характеристиками, работающими на пьезо-тензо эффекте.
Из трех купленных у них, работал только один, работал криво и всего полчаса. Американская компания Optrend предлагает оптические датчики давления, которые позициируются, как предназначенные для индицирования. Принцип их работы заключается в том, что при деформации мембраны меняется преломление луча.
Мы заказали один такой датчик, заплатив за него долларов. Качество индикаторных диаграмм, получаемых при помощи этого датчика, оказалось очень низким. На рис 1а видно, что сигнал датчика Optrend имеет очень высокий уровень шума, а рис 1б иллюстрирует влияние температурного удара на индикаторную диаграмму. По-видимому, из-за нагрева от процесса сгорания, жесткость мембраны уменьшается, и линия расширения расположена значительно ниже линии сжатия.
Индикаторные показатели — работа и крутящий момент — рассчитанные на основании показаний этого датчика будут иметь большую ошибку. После тестирования с неудовлетворительным результатом датчика Optrend мы решили сделать свой датчик давления.
За основу было принято компоновочное решение фирмы AVL, датчик-свеча который был приобретен нашей кафедрой еще в году. И Kistler, и AVL делают датчики для индицирования, работающие на пьезоэффекте.
В датчике находится пьезоэлемент, один или несколько, и при приложении к ним усилия от давления газов генерируется заряд. Пьезоэлементы, используемые в датчиках, должны обладать хорошей линейностью, стабильностью и устойчивостью к температурному воздействию. Существует много различных материалов, обладающих пьезоэффектом, но общая тенденция такова, что чем выше чувствительность материала, тем хуже линейность и стабильность.
Самым стабильным пьезоэлементом является природный кварц, но у него и самая низкая чувствительность. В качестве пьезоэлемента для своих датчиков, мы решили использовать синтетический материал — лантогаллиевый танталат.
Его кристаллы имеют чувствительность в три раза большую, чем природный кварц и лишь незначительно уступают ему в линейности.
Пьезоэлектрический датчик является датчиком усилия, вся цепь деталей, передающих усилие от давления газов на пьезоэлемент, должна обладать минимальной податливостью.
Это принципиально отличает пьезоэлектрические датчики от тензометрических, оптических, индуктивных или емкостных датчиков, где сигнал датчика пропорционален деформации мембраны. По этой же причине пьезоэлектрические датчики обладают высокой собственной частотой механических колебаний, то есть пригодны для анализа высокочастотных колебаний газов и жидкостей.
На рисунке 2а представлены датчик-свеча фирмы AVL и наша опытная разработка, на 2б представлена конструкция нашего датчика. Датчик давления собирается в одном корпусе со свечей зажигания.
Коаксиальный провод пропускается через корпус, на него одевается корундовая втулка, к центральной жиле припаивается верхний электрод, пьезоэлемент фиксируется на нем при помощи фторопластого кольца. Затем перечисленные детали помещаются в корпус затягиваются за кабель и поджимаются резьбовой втулкой с приваренной пружинной мембраной. Усилие предварительного сжатия пьезоэлемента составляет порядка Ньтонов и контролируется через усилитель заряда, к которому подключен датчик при сборке.
После достижения заданного усилия предварительного сжатия в корпус, уплотняемая высокотемператулным герметиком, закручивается резьбовая втулка с приваренной герметичным швом газовой мембраной, к которой высокотемпературным припоем припаян толкатель. Момент касания толкателя и нижнего электрода контролируется по сигналу усилителя заряда, резьбовая втулка после касания докручивается на 5 — 10 градусов. Далее датчик нагревают до температуры плавления свинцовистого припоя.
Момент его плавления определяется по исчезнвению усилия от деформации газовой мембраны. Затем втулку с газовой мембраной доворачивают до касания стали толкателя со сталью электрода. После охлаждения и высыхания герметика датчик готов к работе. К такой конструкции и технологии сборки мы пришли не сразу, были различные варианты, они проверялись, улучшались и описать все не представляется возможным. Пайка деталей, передающих усилие от давления газов на пьезоэлемент, обеспечивает неразрывность кинематической цепи с одной стороны, и ненапряженое состояние газовой мембраны с другой.
Если неразрывность кинематической цепи обеспечивается за счет деформации газовой мембраны, то при работе датчика, на пьезоэлемент действует усилие пружинной мембраны, газовой мембраны и газов. При нагреве от сгорающих газов, жесткость газовой мембраны уменьшится и в результате, датчик на линии расширения будет показывать меньшее давление, чем на линии сжатия, что и видно на примере датчика Optrend. Отсутствие деформации газовой мембраны без замыкания кинематической цепи передачи усилия от давления газов, приведет к плохой линейности.
При малом давлении газов, за счет микрозазоров, чувствительность датчика будет меньше, чем при большом, когда зазоры будут выбраны. Вначале, датчики тестировали на гидравлическом стенде — гидропресс подавал масло в рампу, в которой устанавливались тестируемые датчики и образцовый — имеющийся у нас датчик AVL. Но такое тестирование не учитывало температурные удары, возникающие при сгорании топлива.
Чтобы тестирование было корректным, испытуемый датчик нужно располагать в одном цилиндре с образцовым. Некоторые двигатели изготавливаются по схеме Twin Spark, но в нашем распоряжении такого двигателя не было, поэтому решили реализовать эту схему на двигателе автомобиля Ока. Во втором цилиндре штатное свечное отверстие заварили и сформировали два новых, благо конструкция головки блока цилиндров это позволяла.
Еще одним преимуществом такого решения является то, что нагрузочный режим для цилиндра с Twin Spark реализуется на месте, без движения, за счет отключения первого цилиндра.
На одном цилиндре при полном дроселе двигатель Оки разгоняется до мин Для того, чтобы «привязать» индикаторную диаграмму к положению коленчатого вала на шкив было установлено инкрементное колесо «» и идндукционный ДПКВ. Для «грубого» определения, какому «зубу» инкрементного колеса соответствует ВМТ, достаточно установить двигатель в соответствующее положение и посмотреть, какой «зуб» колеса находится напротив датчика. Более точное определение, какому участку сигнала ДПКВ соответствует ВМТ, производится при регистрации индикаторной диаграммы в цикле без воспламенения.
На рисунке 3а представлен зарегистрироавнный сигнал датчика давлеения при воспламенении ТВС и сигнал индукционного ДПКВ и результат его первичной обработки — определение вершины каждого зуба. Этот график является ломаной линией, и получить на основании него ускорение коленчатого вала невозможно.
Затем рис. На основании этой шкалы рассчитываются дифференцируемые скорость и ускорение коленчатого вала. Рис 3. Построение первичной шкалы угловых отметок 3а и коррекция, в соответствии с давлением в цилиндре, положения ВМТ 3б. При работе с многоцилиндровым двигателем следует учесть, что из-за неточности механической обработки коленчатого вала ВМТ в различных цилиндрах двигателя могут регистрироваться с некоторыми угловыми отклонениями, поэтому процедуру корректировки ВМТ нужно проводить для каждого цилиндра.
Это объясняется тем, что температура рабочего тела газов в окрестности ВМТ выше температуры стенок камеры сгорания, следовательно, теплота от рабочего тела в процессе сжатия отводится.
Пока этот факт в программе обработки данных ни как не учитывается. Для того, чтобы на основании зарегистрированной индикаторной диаграммы рассчитать крутящий момент от газовых сил и индикаторную работу, нужно определить чувствительность и линейность датчика. На рисунке 4 в близком масштабе представлены индикаторные диаграммы, полученные от двух датчиков — AVL и МАДИ, которые установлены во втором цилиндре двигателя автомобиля Ока.
Зная передаточную функцию измерительного канала АЦП, по зарегистрированной индикаторной диаграмме образцового датчика можно точно определить изменение давления в цилиндре. В данном случае разность давлений между Pz и минимальным давлением выпуска составила 41,4 бар. Следующий вопрос, на который нужно ответить, это как оценить линейность датчика МАДИ? Можно в размерности давления вывести диаграммы на экран и совместить точки, по которым рассчитывалась чувствительность.
При этом диаграммы, вцелом, хорошо совмещаются, но наблюдается некоторое расхождение. Мы предложили оценить это расхождение, рассчитав на основании каждой диаграммы индикаторную работу.
Для этого нужно произвести некоторые подготовительные действия. Следует учитывать, что нулевая линия пьезоэлектрических датчиков очень нестабильна, и несмотря на то, что низкочастотная составляющая диаграмм фильтруется аппаратно — усилителем заряда — зарегистрированнные диаграммы имеют значимую низкочастотную составляющую.
На рисунке 5 представлен фрагмент регистрации давления в цилиндре двигателя на режиме прокрутки. Если соединить эти участки линией, а затем вычесть эти значения из каждой точки индикаторной диаграммы, то ноль сигнала датчика будет соответствовать атмосферному давлению.
Затем с учетом чувствительности датчика и передаточного отношения измерительного канала рассчитывается давление в цилиндре ДВС. Для более точного позициирования зарегистрированной индикаторной диаграммы следует иметь сигналы датчиков давления во впускном и выпускном коллекторах. На рисунке 6 представлены графики давления в процессе газообмена двигателя ВАЗ На значительном участке выпуска давление в цилиндре практически совпадает с давлением за выпускными клапанами, а на впуске с давлением перед впускными.
Если в известны геометрические параметры КШМ — диаметр цилиндра, ход поршня, отношение радиуса кривошипа к длине шатуна — то можно составить выражения для нахождения крутящего момента от газовых сил и рассчета индикаторной работы. На рисунке 7 приведены результаты рассчета давления и индикаторной работы на основании сигналов обоих датчиков. Кривые давления практически совпадают, а вот индикаторная работа, являющаяся интегральной характеристикой, показывает некоторые отличия.
Следующий рисунок 8 иллюстрирует хорошие динамические характеристики разрабатываемых датчиков на примере регистрации цикла с детанационным сгоранием. Несовпадение высокочастотных колебаний объясняется тем, что при такой частоте колебаний, длина волны меньше расстояния между датчиками. Результаты тестирования нескольких опытных образцов датчиков давления внушают определенный оптимизм — после работы датчиков в автомобильном двигателе в качестве свечей зажигания на пробеге до километров их характеристика практически не изменилась.
Требует доработки текущая компоновка датчика. Когда чувствительный элемент размещен в общем корпусе со свечей зажигания, он испытывает на себе влияние от вытяжки резьбы, при установке датчика в цилиндр, а также влияние от давления газов на корпус. В ближайшем будущем в конструкцию датчиков планируется внести некоторые изменения. Оценить качество индикаторных диаграмм можно сопоставив крутящий момент от газовых сил Mi и эффективный крутящий момент Mк двигателя, установленного на моторном стенде.
