Стробоскопического электропневматического

ИНДИКАТОРА ТИПА МАИ-2

Стробоскопический метод применяется для определения вели­чин, периодически изменяющихся по известному закону. Он за­ключается в сравнении измеряемой величины с некоторой кон­трольной величиной. Последняя в течение одного цикла изменения исследуемого параметра остается постоянной. Замеры производятся компенсационным методом в моменты, когда измеряемая величина уравнивается с контрольной. Таким образом, в каждом цикле изменения измеряемой величины на регистраторе стробоскопиче­ского устройства фиксируются лишь несколько точек, соответст­вующих установленному для этого цикла значению контрольной величины. Варьируя последнюю от цикла к циклу, можно за­фиксировать весь процесс в виде совокупности таких точек.

Основными преимуществами стробоскопического метода явля­ются автоматическое осреднение измеряемой величины за большое число единичных циклов, а также простота конструкции приме­няемой аппаратуры, особенно датчика, который при испытаниях не измеряет, а лишь фиксирует равенство измеряемой и конт­рольной величин давления. Ввиду того, что контрольная величина изменяется значительно медленнее измеряемой, легко осуществ­ляется регистрация в крупном масштабе, трудно достижимом при прямых методах. Благодаря указанным преимуществам стробо­скопические методы часто используются для индицирования ДВС.

Для индицирования рабочих давлений и давлений при насос­ных ходах двигателей чаще всего применяются стробоскопические индикаторы электропневматического типа. Из них наиболее рас­пространен индикатор МАИ-2 (рис. 16) [4].

Индикатор МАИ-2 состоит из трех частей: датчика давления, установленного в головке цилиндра двигателя 10, записывающего устройства и тиратронного блока 1.

Датчик давления имеет две полости, разделенные мемб­раной 11. Нижняя полость сообщается с полостью цилиндра дви­гателя 10, а в верхнюю по трубопроводу 15 из балона 17 подается сжатый воздух. Его давление контролируется манометром 13 и может регулироваться вентилями 16 и 14.

В верхней полости датчика установлен изолированный контакт 12, замыкаемый мембраной при ее небольшом прогибе вверх из среднего положения.

Записывающее устройство состоит из барабана 2, связанного через кулачковую муфту 3 с "коленчатым валом двигателя, и системы, фиксирующей величину контрольного давления воздуха. Воздух по ответвлению трубопровода 15 поступает в расшири­тельный бачок 9, где его давление передается жидкости (маслу)

и через пустотелый штуцер 8 в гильзу 7 плунжера 6. Смещению плунжера вдоль образующей барабана 2 препятствует сменная пружина 5. Плунжер 6 жестко связан с разрядником, изолиро­ванная игла которого одним концом касается токосъемной шины, другой конец иглы находится вблизи поверхности барабана 2. Каждому значению контрольного давления воздуха будет соот­ветствовать определенное положение разрядника. С помощью пру­жин 5 можно изменять масштаб регистрации давлений. Так как барабан 2 в период индицирования жестко связан с коленчатым валом двигателя, то другой координатой индикаторной диаграммы будет угол поворота коленчатого вала. Таким образом, индикатор МАИ-2 записывает развернутые диаграммы в координатах р — <р.

Прибор работает следующим образом. При повышении давле­ния в цилиндре оно приближается к контрольному давлению воз­духа и в определенный момент уравнивается с ним. Если пре­небречь упругостью мембраны 11, то при малейшем последующем повышении давления в цилиндре мембрана прогибается и замы­кает контакт 12. Это приводит к срабатыванию тиратронного бло­ка, который подает импульс высокого напряжения на раз­рядник 4, между ним и корпусом барабана 2 происходит элек­трический пробой воздушного зазора через наложенную на ба­рабан электропроводную бумагу. В результате на индикаторной диаграмме будет получена точка равенства измеряемого и конт­рольного давлений. Мембрана 11 замыкает контакт 12 до тех пор, пока понижающееся измеряемое давление снова не уравня­ется с контрольным. В этот момент произойдет размыкание цепи тиратронного блока и последний снова подаст на разрядник 4 импульс высокого напряжения, который зарегистрирует вторую точку индикаторной диаграммы.

Повторяя измерения при других значениях контрольного дав­ления сжатого воздуха, получим индикаторную диаграмму в виде совокупности большого количества точек, из которых каждому циклу двигателя в области высоких давлений будут соответство­вать только две. Снятие индикаторной диаграммы занимает около 1 мин, при этом число регистрируемых точек составляет несколько тысяч, благодаря чему достигается высокое качество ос­реднения.

Динамические качества индикатора МАИ-2 всецело определя­ются характеристикой его датчика. Так, вследствие равномерного вращения барабана 2 и медленного перемещения плунжера 6 пи­шущий механизм индикатора практически не является источником динамических погрешностей. Таким источником может быть тре­ние между плунжером 6 и его гильзой 7. Значительно снизить эту погрешность можло вращением гильзы 7 с помощью специ­ального механизма.

Индикатор МАИ-2 имеет устройство для регистрации „мерт­вых" точек поршня. Предусмотрена также возможность перевода тиратронного блока в режим непрерывной генерации, что позволяет наносить на индикаторные диаграммы линии фик­сированных контрольных давлений, необходимых для их рас­шифровки.

4. ИНДИЦИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ КАТОДНОГО ДВУХЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА ТИПА „ОРИОН"*

Преимуществами индицирования ДВС с помощью осциллогра­фа типа „Орион" являются быстрота снятия диаграмм, нагляд­ность их изображения, синхронная запись давлений в цилиндре и топливопроводе высокого даления, возможность снятия развер­нутых и свернутых индикатор­ных диаграмм, простая методи­ка их обработки. Принципиаль­ная блок-схема осциллографа приведена на рис 17.

В катодной трубке осцилло­графа отклонение электронного луча по горизонтали и верти­кали осуществляется с по­мощью отклоняющих пластин. Их работой управляют усили­тели ВУ и ГУ. На входы уси­лителей могут поступать от датчиков различные сигналы (по времени, по углу поворота коленчатого вала, по ходу пор­шня и т. д.). Отклонение луча будет происходить пропорцио­нально величине поданного сигнала.

Испытательная установка „Орион", представленная на рис. 18, обладает практически полной безынерционностью и позволяет индицировать двигатели с любой частотой вращения.

Использование двухлучевого осциллографа (два электронных луча, каждый из которых управляется двумя парами отклоняющих пластин) дает возможность одновременно замерять два параметра. Например, давление топлива в топливопроводе высокого давления датчиком 6 и давление газов в цилиндре с помощью датчика 7.

Датчик 4 позволяет получать развертку обоих лучей по ходу поршня, углу поворота коленчатого вала, отметки ВМТ и др.

Образцы некоторых видов диаграмм, снятых на установке „Орион", представлены на рис. 19. Положения точек А, В, С на диаграммах по углу поворота коленчатого вала соответствуют началу подачи топлива плунжерной парой, началу впрыска топ­лива форсункой и началу процесса сгорания.

Расстояние по углу поворота коленчатого вала (или по вре­мени) между точками А и В характеризует запаздывание впрыска топлива по отношению к его подаче плунжерной парой, а рас­стояние между точками В и С — периоду задержки воспламе­нения Угол поворота коленчатого вала от точек А, В до ВМТ

будет соответствовать углу опережения подачи топливаи

углу опережения впрыска

Площадь соответствует индикаторной работе газов в ци­линдре двигателя. При изменении режимов работы двигателя, регулировок и других параметров характер протекания про­цесса сгорания, а следовательно, и площадь будут из­меняться.

На рис. 19, б, приведены две диаграммы, снятые при мини­мальных и максимальных оборотах двигателя. На обоих режимах площадь Fj изменяется практически незначительно. Однако на

малых оборотах наблюдается высокое давление сгорания из-за со­кращения периода задержки воспламенения по углу поворота ко­ленчатого вала (хотя по времени этот период возрастает), и сго­рание топлива происходит ближе к ВМТ.

При высоких частотах вращения коленчатого вала период за­держки воспламенения по углу возрастает (хотя по времени он сокращается). Из-за высокой угловой скорости коленчатого вала сгорание топлива происходит в основном на линии расши­рения, что приводит к снижению максимальных давлений сгора­ния.

На рис. 19, в, приведены диаграммы, снятые при одинаковой скорости вращения коленчатого вала и различных нагрузках дви­гателя. Здесь наблюдается резкое различие площадей Fj. На малых

нагрузках значительно сокращаются цикловая подача и продол­жительность впрыска топлива, что ведет к уменьшению давления сгорания газов в цилиндре двигателя, а следовательно, к сниже­нию индикаторной работы газов. На холостом ходу индикаторная работа газов будет равна работе сил сопротивления внутри дви­гателя.

С повышением нагрузки возрастают цикловая подача топлива и давление газов в цилиндре двигателя. Это приводит к увели­чению площади индикаторной диаграммы. Период задержки вос­пламенения с изменением нагрузки практически остается постоянный, начало воспламенения топлива происходит почти в одно и то же время по углу поворота коленчатого вала.

Значительно изменяется момент воспламенения топлива в за­висимости от угла опережения впрыска (см. рис. 19, г). При позднем впрыске топливо сгорает далеко за ВМТ и из-за уве­личенного объема камеры сгорания максимальные давления сго­рания возрастают незначительно. Двигатель работает „мягко", но при этом резко снижается индикаторная работа газов, увеличи­вается теплоотдача через стенки — двигатель перегревается, уменьшается эффективная мощность и повышается дымность вы­хлопа.

При раннем впрыске начало воспламенения и сгорание топлива происходят около ВМТ или до нее. Вследствие малого объема камеры сгорания максимальные давления сгорания резко возра-стают, двигатель работает „жестко", появляются стуки. Индика­торная работа газов и, следовательно, мощность резко снижаются, возможен перегрев двигателя.