Датчики давления в цилиндре двигателя

Датчик давления в цилиндре

Для разбора процессов, приключающихся в цилиндрах движков внутреннего сгорания, спрашиваются измерители давления с благородными промышленными чертами после линейности, частотной характеристике, стойкости к тепловому воздействию. Относительные изыскания измерителей давления в цилиндре, вразумительные в конце 60х годов ХХ века, показали, что те из них, в каких яко замерных ингредиентов употреблялись пьезоэлектрические кристаллы, гарантировали лучшую неколебимость к тепловым воздействиям, нежели те, в каких употреблялись тензодатчики. В целом, пьезоэлектрические измерители замерзли употребляться для измерения давления внутри цилиндров, а тензодатчики с пронзительными сиречь пьезорезистивными ингредиентами по огромной доли при измерениях с умеренными притязаниями после стойкости к термическому воздействию, например, в топливопроводах благородного давления и во впускных коллекторах.

Пьезоэлектрические измерители готовы удовольствовать благородные условия по частотной характеристике и линейности в размашистом спектре давлений. В то же время, генеральным изъяном их использования представляется малоустойчивость точки отсчета и малый уровень праздничного сигнала.

Принцип работы пьезоэлектрического датчика давления в цилиндре

Принцип службы пьезоэлектрического измерителя давления в цилиндре представлен на рисунке 1. Поспешность изменения давления dPdt на диафрагме измерителя посредством переходные элементы вручается для электрический кристалл, активизируя его диструкцию с стремительностью ddt. Благодаря пьезоэлектрического эффекта, данная механострикция поляризует запас q в электроде датчика, что приводит к происхождению гальванического тока i, организовывающего праздничный меандр датчика

где Gs значительность измерителя усиление.

При обмериваниях давления внутри цилиндра, преобразователь подвергается действию нестационарных термических потоков, обуславливающих постоянное модифицирование температуры. Эти изменения температуры переменяют значительность пьезоэлектрического ингредиента и приводят к термическим ударам термошокам, воздействующим на диафрагму и корпус датчика. Термошоки основывают импульсы силы, воздействующие для субъект измерителя и вносят добавочные преломления в сигнал, гарантируемый датчиком. Погрешность, объясненная данными эффектами, заработала наименование дрейфа температуры.

Обычно снос температуры распределяют на две компоненты. Первая компонента, сообразная изменениям термического потока, приключающимся в любом цикле, заработала наименование краткосрочного дрейфа или термошока. Вторая компонента, сообразная медлительным изменениям температуры измерителя благодаря изменения соглашений службы двигателя, заработала наименование дрейфа изменения перегрузки сиречь долгосрочного дрейфа.

Обычно ради сигнала измерителя бесконечный снос обуславливает исключительно медлительную малоустойчивость точки отсчета. Ступень воздействия долгосрочного дрейфа и контроль тут-то случае зависят от выбранной схемы поляризации датчика.

Рисунок 1. Электрический преобразователь давления в цилиндре.

Влияние краткосрочного дрейфа, в свою очередь, обусловливается частотой происхождения соответственного явления. Дерзкие краткосрочные дрейфы, возникающие, например, в соглашениях работы, в каких преобразователь возможно унаследовать присущие повреждения, могут организовывать значения давления далее атмосферического в конце хода расширения. При более небольших уровнях, однако, существование краткосрочного дрейфа не имеет возможности существовать идентифицировано по показаниям. Что и ведет к тому, что показания давления будут больше реалистичного давления в цилиндре в движение сгорания, и ниже реалистичного давления во время другой фазы расширения. Впрочем прогрессивные пьезоэлектрические измерители давления в цилиндре сконструированы и, результаты краткосрочного дрейфа объединены к минимуму, должно учитывать, что их напряженность безгранично обусловлен температурный перегрузки в месте месторасположения датчика. На эту термическую нагрузку влияет напряженность потоков на протяжении хода газообмена, характеризуемая аппроксимацией струи горючие жиклера в дизельном движке или аппроксимацией передней величины пламени в движке с искряным зажиганием. Итак, критика частоты явления термошоков в месте месторасположения измерителя в любом определенном случае это хороший рецепт извлечения исполнительных измерений.

Выбор места монтажа датчика давления в цилиндре

При подборе места, в каком будет смонтирован датчик, приоритет подобает посвятить неплохо остужаемым сферам головки и увертываться термошоков, какие могут повергнуть к диструкции остовы датчика. Перегородка измерителя обязана быть позиционирована в согласованье с рекомендациями изготовителя естественно с проемом через 1,5 пред 3,0 миллиметр от внутренней плоскости головки. Преобразователь давления в цилиндре с функцией водяного остывания гарантируют замечательное углубление увеличенное расположение сигналшум, линейчатость и термоустойчивость в сопоставленье с неохлаждаемыми миниатюрными датчиками и соответственны вывертываться в первую очередь, иногда в головке довольно места для их размещения. Каналы, объединяющие камеру сгорания с полостью, в какой располагается перегородка датчика, могут перешагивать в распорядок звукового резонанса, генерируя раскачивания давления, погружающие к погрешностям измерения, которые, в свою очередь, осуществляют неправильными индицируемые оценки термодинамических параметров и энергии, снимаемой около сгорании. Оттого применение данных параметров в типичном случае, иногда преобразователь встроен в свечу зажигания советуется исключительно ради идентификации неправильного сгорания в движках с искряным зажиганием.

Измерения давления внутри цилиндра дизельных движков с прямым впрыском горючие direct injection, DI спрашивают больше скрупулезного расклада благодаря большого коэффициента сжатия и специализированной стати камеры сгорания. В таких двигателях, иногда поршенек располагается поблизости ВМТ, предположительно 90 массы рабочей воды располагается внутри чашечки цилиндра, в площади по-над полостью. Влияние данной порции массы обусловливается посредственным давлением цилиндра. Прочая делянку массы наполняет проемы промежду поршнем и головкой, а да промежду поршнем и гильзой цилиндра; ее давление возможно организовывать раскачивания амплитудой до 10 бар, предопределенные турбулентностью потока внутри цилиндра и акустическими действами около сгорании. Итак, преобразователь обязан быть расположен в точке, изо какой возможно существовать общедоступно влияние массы над чашкой цилиндра. И наконец, существенно отметить, что при подборе точки монтажа датчика, должно увертываться ударов струи горючие в диафрагму датчика.

Подтверждение правильности выбора места монтажа датчика давления в цилиндре

Чтобы отыллюстрировать операцию доказательства классичности подбора места монтажа датчика, осмотрим яко образчика инцидент стремительного непосредственного впрыска горючие в дизельном движке с тремя клапанами в любом цилиндре, в каком индицируемые измерения велись посредством неохлаждаемого датчика, установленного больше чашечки цилиндра в месте месторасположения свечки зажигания см. арабеск 2.

Метод разрешает обследовать существование краткосрочного дрейфа хорошенько поциклового сопоставления изменений показаний давления внутри цилиндра в заданные факторы трудящегося цикла. Существование кое-какого числа изменений представляется типичным действом и обусловлено беспорядочной натурой хода сгорания, около каком всегда циклы несколько различаются доброжелатель от друга в неких и тех же условиях работы. Эти изменения от цикла к циклу приводят к изменениям температурный нагрузки, функционирующей на датчик и, иногда приключается мгновенный дрейф, ведь он также приводит к изменениям впечатлительности датчика, повышающим разброс показаний давления.

Чтобы использовать рецепт осмотрим две точки во время цикла, означенные как C1 и B2. Первая крапинка располагается в основанье хода всасывания, она характеризует момент, иногда преобразователь давления в цилиндре располагается под воздействием термических нагрузок сгорания. Вторая крапинка располагается для проходе сжатия, другими словами подобрана незамедлительно спустя газообмена, на протяжении какого преобразователь охлаждается. Следовательно, ежели приключается мгновенный дрейф, он создает в точке C1 львиный разброс показаний, чем в точке B2. На рисунке 4 представлены девиации давления от среднего значения подборки для 56 поочередных циклов. Созвучно с описанным выше, краткосрочные дрейфы вгонят к большему разбросу точек повдоль оси х, нежели повдоль оси у. Однако, точки на этом рисунке распределены правильно сравнительно осей; это свидетельствует про то, что кратковременный снос в предоставленном образчике тривиален. Разброс точек сравнительно диагонали видеографика разрешает обсуждать о повторяемости эксперимента. Режим, обнаруженный на рисунке 4, характеризуется превосходной повторяемостью.

Рисунок 2. Пространство монтажа измерителя давления

Рисунок 3. Радиодевиация показаний давления сравнительно посредственного значения выборки. Крапинка C1 145 градусов c. спустя компрессии TDC. Крапинка B2 80 градусов c. накануне компрессией TDC.

В вариантах с большим краткосрочным дрейфом советуется устанавливать преобразователь посредством адаптер, элиминирующий безусловный петтинг измерителя с газами цилиндра для местного нагрева ингредиентов датчика, главный, его диафрагмы. Иное постановление складывается в установке измерителя в углублении посредством замерного канала. Однако, применение экий операции монтажа возможно повергнуть к погрешностям, предопределенным шатаниями потока в канале.

Специалисты БЛМ Синержи располагают многолетний опыт работы в подборе измерителей давления в цилиндре под различные варианты движков и измерений, и всегда будут счастливы протянуть консультацию и подбор измерителей около задачки Заказчика.

Анализ осциллограммы давления в цилиндре

Осциллограмма давления в цилиндре представляется одним из богатейших ов диагностической информации.

Прежде всего, подобает уяснить, что эта осциллограмма не показывает эти или иные объемы машинной доли мотора непосредственно. Она отображает ход течения газов в цилиндре, после какому возможно стороной обсуждать о работе механизма газораспределения, пребыванье цилиндропоршневой группы, проходимости выхлопного большака и многом другом.

В последующем здравицу пойдет, например, о моментах открытия, закрытия либо перекрытия клапанов. Необходимо понимать, что это не притрагиваться их реальные геометрические углы, предопределенные системой сортировочного вала. Это характерные точки газодинамических процессов в цилиндре, выбрасывающие нам лишь непрямую информацию. Заметим также, что разговор будет обо осциллограмме давления в цилиндре двигателя, функционирующего на холостом ходу около 800900 витках в минуту.

Для извлечения осциллограммы давления в цилиндре должно прогреть электродвигатель пред рабочей температуры, определить в исследуемый гидроцилиндр преобразователь давления заместо выкрученной свечи, а сверхвысоковольтный шнур данной свечки определить для разрядник. если, иногда электродвигатель оборудован единственным модулем зажигания на все цилиндры кое-какие двигатели Opel, Peugeot, Renault, возможно освободить узел и определить добавочные высоковольтные кабели промежду его ответами и свечами, блюдя при всем при этом меры предосторожности. Елико возможно, выключить штепсель от форсунки диагностируемого цилиндра, дабы выключить подачу топлива. Синхронизацию около снятии осциллограммы предпочтительнее утилизировать внешнюю, через измерителя основного цилиндра. Забросить электродвигатель и снять осциллограмму.

Рассмотрим филиалы и характерные точки осциллограммы последовательно, вдруг упоминая про то, какую информацию возможно вытянуть из их стати и значения давления.

Рисунок 1

Максимум давления в цилиндре подходит верхней безжизненной точке ВМТ. ВМТ такта сжатия диагностируемого цилиндра приобретают за нулевую точку угла поворота суставчатого вала.

Первое, для что следует указать, это очевидный приют опережения зажигания. Кода наблюдает пункт синхронизации нетолстой сероватой полосой, какая при долгосрочном использовании наружнее синхронизации есть не что иное, будто пункт искрообразования в цилиндре.

Как вариант, возможно совместно с осциллограммой давления освободить и осциллограмму благородного усилия в исследуемом цилиндре. Эта наглядная картина соответствия ВМТ и фактора искрообразования элементарно примечательна при поиске первопричин незапуска двигателя. Подобает заметить, что полученный следовательно приют представляется реалистичным и возможно не совмещаться с углом, отображаемым сканером. если большого расхождения имеет смысл обследовать указывающий магазин двигателя.

Второе, что необходимо выработать накануне последующим разбором осциллограммы, это убедиться, что называется, навскидку без ответственных автоматических заморочек в верифицируемом цилиндре.

Рисунок 2

Делается это путем сопоставления давлений в точках 1 и 2. Мысль данной технологии охватывается в следующем. При сжатии поршнем газов делянку изо них неизбежно просочится посредством уплотнения цилиндра, из-за этого влияние в точке 2 сравнительно точки 1 упадет. В то же время, горячка газов подрастет благодаря сжатия их поршнем и контакта с запальчивыми стенами цилиндра, что приводит к росту давления. Оттого у бесперебойного мотора влияние в точке 1 вероятно предположительно одинаково давлению в точке 2. Но если все таки в цилиндре присутствуют ответственные машинные недостатки прогар клапана, обломанные кольца, поломку в механизме газораспределения, то давление 1 будет явственно больше давления 2 изза внушительной прибыли сплющиваемых в цилиндре газов.

Рисунок 3

Приведенная технология быстрее оценочная, ответственные ответы о пребыванье уплотнений цилиндра предпочтительнее мастерить с употреблением пневмотестера.

Если пункт искрообразования для месте, и несомненных автоматических недостатков не обнаружено, приступаем к дальнейшему разбору осциллограммы. Активизируем с верхней безжизненной точки.

Значение давления в ВМТ параметр интегральный, подходящий от множества факторов. Обозначает ли это, что из него исключительно выработать правдивое решение о наличии либо неименье какоголибо дефекта? Как не прискорбно, да. Но понимать, почему такое свойство зависит, и соответствующим манером его интерпретировать абсолютно необходимо.

Перечислим генеральные факторы, оказывающие воздействие для свойство давления в ВМТ

Значение давления в верхней безжизненной точке бесперебойного четырехцилиндрового мотора раскачивается через 4. 5 пред 6 бар. Маленькие значения говорят плотнее только о ответственных автоматических недостатках исследуемого цилиндра, огромные повод поискать подсос духа либо первопричину увеличенной перегрузки для двигатель.

Спад давления спустя ВМТ подходит течению поршня вниз. Шлаковыпускной пистон инициирует раскрываться в такой степени, как поршень достигнет исподней безжизненной точки, какой подходит приют поворота суставчатого астероида 180 градусов. Приключается такое причинность, при реальной службе двигателя отработавшие ветра разыскиваются около огромным давлением, и несмотря на то, что объем цилиндра увеличивается, завязывается их кровотечение посредством шлаковыпускной клапан.

В нашем случае, этак как воспламенения не происходит, влияние в цилиндре в пункт раскрытия выхлопного клапана далее атмосферического и примерно одинаково разрежению на впуске. Оттого около изобретенье выхлопного клапана завязывается перемещение газов из выпускного большака в цилиндр, и влияние в заключительном инициирует расти.

Момент основания роста давления в цилиндре возможно символично приобрести после пункт основания раскрытия выхлопного клапана. Для более исполнительного измерения советуется основательно распялить осциллограмму по оси Y.

Рисунок 4

Затем через замерных линеек предназначить приют от ВМТ до момента раскрытия выхлопного клапана. Это значение разрешает выработать самоочевидный рецепт о правильности конструкции выхлопного распредвала для двухвальном двигателе либо распредвала на одновальном.

На удерживающем большинстве движков приют раскрытия выхлопного клапана сочиняет 140145 градусов поворота суставчатого вала, исключительно для кое-каких моторах, располагающих опелевские корни, данный приют сочиняет 160 градусов. Ежели определенный на осциллограмме приют помещается в указанный диапазон, ведь считается, что вал определен верно. Напомним, что идет речь о наблюдаемом нами условном газодинамическом угле, реалистичные но углы раскрытия и закрытия клапанов у разнообразных двигателей могут основательно отличаться.

Если утверждать о моторах ВАЗ, ведь перестановка ремня ГРМ на один резец доставляет увольнение фаз газораспределения на 17 градусов в соответственную сторону. Действительно но на осциллограмме мы увидим увольнение около погрешности для зуб приблизительно на 12 градусов, для два зуба 26 градусов, и чем дальше, тем большее будет отслеживаться расхождение. Это происходит опятьтаки в множеству газодинамической натуры разглядываемой осциллограммы.

Надо сказать, что несовершенство технологий на ВАЗе приводит к внушительным расхождениям угла через одного экземпляра мотора к прочему около безотносительно конкретно поставленном ремне ГРМ. На участке дальнейшего нарастания давления приключается ход раскрытия выхлопного клапана. Данный участок осциллограммы вынужден существовать гладким. Существование неровностей нечто вроде всплесков сиречь аж пилы рассказывает о порядочном износе устремляющей втулки выхлопного клапана. Дрожь заключительного при открытии и является первопричиной вибраций давления. Далее вогнан образчик осциллограммы такового явления.

Рисунок 5

При 180 градусах поворота суставчатого астероида поршенек встречается в нательную безжизненную точку. Участок осциллограммы от этой точки пред точки 360 градусов подходит течению поршня вверх, к ВМТ такта выпуска, сиречь ВМТ 360 градусов. Спустя выравнивания давления в цилиндре и в выпускном большаке завязывается выталкивание газов из цилиндра.

В данный пункт шлаковыпускной пистон открыт, а поршень передвигается вверх. Или, влияние в цилиндре действительны потреблять ни что иное, как давление в выпускном тракте. Данный достопримечательный случай разрешает нам сделать рецепт о проходимости выхлопного тракта, определив соответственным манером замерные линейки и оценив приобретенное значение.

Вполне типичным считается влияние на этом филиале в рубежах 0,10,15 бар. Ежели оно основательно выше, до 11. 5 бар, это однозначно ориентирует для душевнее разложение катализатора либо глушителя. Незначимые превышения да плотнее только вращаются объединены с тьмы сиречь некоторыми внутренними разрушениями, впрочем да вероятен износ стяжательница выхлопного клапана.

В подозрительных вариантах потреблять логос рассоединить сочленения выхлопного большака и выработать вторичное измерение. Данный участок осциллограммы исключительно информативен, ежели возвысить витки неженатого хода, скажем, пред 2000. если внутреннего уничтожения выхлопного большака влияние для нем будет сильно высоким, до 23 бар.

На филиале осциллограммы, подходящем выпуску проработанных газов, замечаются неровности. Первопричина их явления бурные и резонансные хода в выпускном тракте. Чем лучше настроен шлаковыпускной большак для положительный двигатель, тем ровнее будет данный участок осциллограммы. Сопоставление осциллограмм двигателей российского и иностранного изготовления разрешает выработать безотрадный рецепт о том, что к настройке выпуска иностранные автопроизводители причисляются значительно больше серьезно.

Рассмотрим верхнюю безжизненную точку такта выпуска, соответственную 360 градусам поворота суставчатого вала. Недавно накануне ней впускной пистон инициирует обнаруживать канал, посредством некоторый моральный объём цилиндра объединяется с впускным коллектором. Безотносительное влияние во впускном коллекторе основательно далее давления в цилиндре. Причинность шлаковыпускной пистон доныне открыт, ведь влияние в цилиндре действительны одинаково давлению в выпускном коллекторе. По этой первопричине приметить пункт основания раскрытия впускного клапана для осциллограмме давления в цилиндре большинства движков невозможно.

Говоря о ВМТ выпуска, подобает изострить увлечение для отличительной точке, соответственнее перекрытию клапанов. Идет речь о газодинамическом перекрытии, иногда анадромные разделения канала впуска и выпуска уравниваются. Причинность диаметры тарелок впускного и выхлопного клапанов различны, заграждение начинается около разнообразных значениях вылета данных клапанов.

На кое-каких моторах геометрическое заграждение клапанов возможно недоставать вообще. Но виртуальное газодинамическое заграждение наличествует всегда, вне зависимости от установки двигателя. На осциллограмме данный пункт подходит основанию визгливого регресса давления в конце такта выпуска. Для оптимальной службы двигателя пункт газодинамического перекрытия вынужден совмещаться с оценкой 360 градусов, что и наблюдается при исследовании движков многообразных производителей.

Обратим увлечение на такой нюанс. Ежели около разборе осциллограммы давления в цилиндре окажется, что момент перекрытия переменяет свое расположение от кадра к кадру, то это рассказывает обо ослаблении натяжения ремня ГРМ.

Когда поршень, достигнув верхней безжизненной точки, видоизменят веяние течения для противоположное, шлаковыпускной пистон сейчас приблизительно закрыт. Посему моральный объём цилиндра разобщается выхлопным коллектором. Паровпускной пистон при всем при этом продолжает открываться, и давление в цилиндре инициирует размежевываться с давлением во впускном коллекторе.

Так будто свойство давления в цилиндре довольно высокое, ветра изо цилиндра активизируют перетекать в паровпускной коллектор, где давление основательно далее атмосферного. Незадолго давления в цилиндре и впускном коллекторе действительны выравниваются. Поршенек около данном передвигается вниз, паровпускной пистон открыт, и значение давления для филиале впуска потреблять ни что иное, как вакуум во впускном коллекторе. Его усредненное свойство для бесперебойном двигателе сочиняет 0. 6 бар.

Если свойство вакуума ниже, это повод разыскивать первопричину дефекта. Как не прискорбно, недостаток в впускном коллекторе, в свой черед пересмотренное больше влияние в ВМТ сжатия, обусловлен нескольких факторов. Незначительные затухающие раскачивания для филиале впуска завязываются ориентировочно изза резонансных процессов в впускном тракте.

Достигнув исподней безжизненной точки 540 градусов, поршенек вторично инициирует перемещение к головке блока цилиндров. Но впускной пистон около данном кое-какое время остаётся доныне открытым. Поясним, почему. Мастерство в том, что ход течения газов изо впускного коллектора в цилиндр располагает внушительную инерционность, и против то, что поршенек передвигается к ВМТ и объем цилиндра уменьшается, посредством приоткрытый паровпускной пистон длится укладывание цилиндра после аккредитив инерции потока. Промедление закрытия впускного клапана служит ради усовершенствования наполняемости цилиндра топливовоздушной смесью.

Данный спецэффект обусловлен частоты верчения суставчатого астероида и от ступени раскрытия клапанной заслонки. Пункт закрытия впускного клапана подкрадывается около конструированье таковым образом, дабы дозаряд цилиндров был максимальным при определенном значении витков и полностью обнаруженном дросселе. Но если все таки электродвигатель функционирует с низкой частотой верчения суставчатого вала, спецэффект через запоздалого закрытия впускного клапана неблагоприятный делянку газов перетекает навыворот в паровпускной коллектор.

Увидеть пункт закрытия впускного клапана для осциллограмме возможно исключительно приблизительно

Момент закрытия впускного клапана для осциллограмме давления вынужден обретаться безукоризненно для оценке 580 градусов. Безошибочность конструкции впускного газораспределительного астероида для двухвальном двигателе возможно определить по праву перекрытия клапанов и моменту закрытия впускного клапана.

После совершенного закрытия впускного клапана поршенек передвигается к ВМТ такта сжатия, и прогон повторяется сначала.

Анализ осциллограммы давления в цилиндре итоги

Осциллограмма давления в цилиндре разрешает нам определить