Введение
Выдающийся советский учёный и конструктор в области поршневых и авиационных двигателей, Борис Сергеевич Стечкин, в одной из своих книг писал: “Современное состояние и перспективы развития быстроходных поршневых двигателей настоятельно требуют совершенствования аппарата исследования и анализа различных сторон рабочего цикла, в особенности его важнейшей фазы: процессов сгорания, выделения тепла и превращения его в работу.” Благодаря полноценному изучению данной фазы, а именно изучению протекания процесса сгорания с помощью датчика давления, расположенного в КС (камере сгорания) и соответственно индицированию двигателя (индицированием двигателя называется регистрация давления в цилиндрах в процессе работы двигателя, зарегистрированное давление – индикаторной диаграммой), на сегодняшний день можно достичь высоких показателей мощности, экономичности и, что наиболее актуально в наше время, экологичности.
Современные ДВС имеют очень плотную компоновку, поэтому доработка КС с целью установки дополнительного датчика давления, весьма проблематична. В некоторых случаях – контроль протекания рабочего процесса в двигателе автомобиля, установленного на роликовом стенде или проходящего тестовые заезды – доработка КС вообще нецелесообразна. В таких случаях используются датчики давления совмещенные со свечами зажигания, у дизелей датчики давления устанавливаются вместо свечей накаливания.
Целью данной работы является проверка достоверности показаний и надежности работы пьезоэлектрических датчиков давления совмещенных со свечей зажигания. Для этого необходимо провести одновременное индицирование всех цилиндров ДВС (ВАЗ-2112), установленного на моторном стенде и сопоставить крутящий момент двигателя, полученный на основании обработки индикаторных диаграмм, с тормозным крутящим моментом стенда. Индицирование планируется проводить на различных скоростных и нагрузочных режимах. Предполагается также сопоставить момент прокрутки ДВС моторным стендом с крутящим моментом газовых сил на холостом ходу.
Актуальность работы
Кризис 90-х годов вызвал существенное отставание отечественной школы двигателестроения. Воссоздание методик индицирования ДВС на современной компонентной базе должны дать импульс развития, как в сфере подготовки инженерных кадров, так и в сфере новых научных разработок.
Задачи исследовательской части
Протестировать разработанные в ПЛТД МАДИ пьезоэлектрические датчики давления, совмещенные со свечами зажигания, на моторном стенде. Требуется оценить стабильность характеристик разработанных датчиков, их пригодность для длительной работы в составе ДВС. Также, в программной среде «Visual», требуется составить последовательность алгоритмов обработки зарегистрированных данных – индикаторных диаграмм и сигнала ДПКВ. Результат обработки индикаторных диаграмм – крутящий момент от газовых сил – сопоставить с показаниями датчика крутящего момента стенда.
Моторные испытания проводились на двигателе ВАЗ-2112, установленном на моторном стенде бокса ЛД-8.
Так как КС современных двигателей затрудняет установку в нее датчика давления путем доработки ГБЦ, совмещение датчика со свечей зажигания и установка в стандартное свечное отверстие является решением данной проблемы.
Работа подразделяется на несколько основных этапов.