Способ определения цикловой подачи топлива и устройство для его осуществления

Способ определения цикловой подачи топлива и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике диагностирования дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для определения цикловой подачи топлива в двигателе топливным насосом высокого давления (ТНВД) как при испытании двигателя, так и при проверке его технического состояния, в том числе в эксплуатационных условиях.

Цикловая подача g_ц топлива является одним из важных параметров, характеризующих техническое состояние дизельного ДВС, в частности состояние ТНВД. Выход указанного параметра за пределы допускаемых значений приводит к ухудшению работы двигателя, закоксовыванию деталей цилиндро-поршневой группы, снижению мощности дизеля, увеличению удельного расхода топлива. Поэтому измерение цикловой подачи топлива крайне важно, как при эксплуатации, так и при ремонте дизельного ДВС.

Известен способ определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе по фазовому сдвигу между началом импульса повышения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса двигателя и началом импульса повышения давления топлива в головке топливного насоса /1/. В известном способе цикловую подачу измеряют при определенных (пусковых) постоянных оборотах коленчатого вала дизеля.

Недостатком известного способа является необходимость поддержания частоты вращения коленчатого вала постоянной, и чтобы регулятор ТНВД удерживал рейку подачи топлива на постоянной цикловой подаче, т.е. необходимо создать устойчивый режим работы дизеля, иначе с изменением частоты вращения коленчатого вала дизеля регулятор ТНВД, действуя на указанную рейку, изменяет цикловую подачу топлива. Чтобы измерить цикловую подачу топлива при постоянной частоте вращения коленчатого вала дизеля, необходимо использовать дополнительные средства для стабилизации этой частоты вращения. Это выполнимо в определенных стационарных условиях, например, при установке дизеля или машины с используемым на ней дизелем на соответствующем стенде с тормозным устройством для нагружения дизеля, что связано с трудоемкими операциями. Поэтому известный способ неприменим для оперативного определения цикловой подачи топлива в эксплуатационных условиях. Кроме того, в процессе эксплуатации дизельный двигатель работает на пусковой частоте вращения в течение непродолжительных промежутков времени, поэтому измеренная на этой частоте вращения цикловая подача топлива не будет характеризоваться достаточно точно.

Известно устройство для определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе по фазовому сдвигу между началом импульса повышения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса двигателя и началом импульса повышения давления топлива в головке топливного насоса /1/, содержащее последовательно соединенные датчики давления, усилители и световой осциллограф или вместо последнего жестко связанный с коленчатым валом двигателя диск с угловой градуировкой и моментоскоп.

Недостатком известного устройства являются низкая оперативность, точность и достоверность определения цикловой подачи топлива в эксплуатационных условиях, и, следовательно, технического состояния двигателя.

Известен способ определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе /2/, выбранный прототипом предлагаемого способа, заключающийся в том, что фазовый сдвиг между началом импульса повышения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса двигателя и началом импульса повышения давления топлива в головке топливного насоса определяют на режиме свободного ускорения двигателя при частоте вращения его коленчатого вала, отличающейся не более чем на 1% от номинального значения частоты вращения, причем режим свободного ускорения создают путем первоначального обеспечения работы двигателя на минимальной устойчивой частоте вращения холостого хода и последующего резкого перемещения органа управления регулятором частоты вращения коленчатого вала двигателя в положение, соответствующее максимальной подаче топлива; причем указанный фазовый сдвиг определяют не ранее чем через 0,8 с после достижения указанным органом управления положения, соответствующего максимальной подаче топлива, и не позднее момента срабатывания указанного регулятора на уменьшение подачи топлива; причем указанный фазовый сдвиг определяют не позднее момента прерывания контакта основного рычага указанного регулятора с головкой болта установки указанной номинальной частоты вращения.

Недостатком известного способа является сложность его применения в условиях эксплуатации и высокая трудоемкость, вызванная необходимостью проведения сборочно-разборочных работ для установки датчиков давления в ТНВД и винтового контакта. Кроме того, с его помощью невозможно определить цикловую подачу топлива по секциям ТНВД.

Известно устройство для определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе по фазовому сдвигу между началом импульса повышения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса двигателя и началом импульса повышения давления топлива в головке топливного насоса /2/, содержащее последовательно соединенные датчики давления, усилители и светолучевой осциллограф, схемы задержки и блокирования (запрета) измерений показаний датчиков давлений, винтовой контакт, причем вход схемы задержки измерений показаний датчиков давлений соединен первым электропроводом с винтовым контактом, находящимся в соприкосновении с органом управления регулятором частоты вращения коленчатого вала двигателя при нахождении последнего в положении максимальной подачи топлива, вход схемы блокирования (запрета) измерений соединен вторым электропроводом с головкой болта, осевое расположение которого и регулятор частоты вращения коленчатого вала отрегулированы таким образом, что прерывание контакта основного рычага регулятора частоты вращения коленчатого вала с болтом происходит при достижении номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя, причем выходы схем задержки и блокирования (запрета) измерений показаний датчиков давлений соединены с сигнальным входом светолучевого осциллографа.

Недостатком известного устройства является сложность его применения в условиях эксплуатации, вызванная необходимостью проведения сборочно-разборочных работ для установки датчиков давления в ТНВД, винтового контакта и соответствующих соединений со схемами этого контакта и болта, контактирующего с основным рычагом регулятора частоты вращения коленчатого вала. Кроме того, с его помощью невозможно определить цикловую подачу топлива по секциям ТНВД, а также цикловую подачу топлива на различных частотах вращения коленчатого вала, значения которой используются для диагностирования топливной системы.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение, снижение трудоемкости, расширение возможностей диагностирования при обеспечении достаточно точного и оперативного определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе, в том числе по секциям топливного насоса высокого давления в условиях эксплуатации, что позволяет повысить точность и достоверность оценки технического состояния топливной системы двигателя.

Поставленная задача в способе решается тем, что в режиме свободного ускорения двигателя определяют цикловую подачу топлива в дизельном двигателе путем определения ее по секциям топливного насоса по фазовому сдвигу между импульсами, характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления известных длины и поперечного сечения на выходе топливного насоса и перед форсункой, причем фазовый сдвиг определяют по максимумам взаимной корреляционной функции или по наклону фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра указанных импульсов, или по моменту перехода через ноль с положительного на отрицательное значения взаимной корреляционной функции импульса на выходе топливного насоса и скоростью импульса перемещения топливопровода перед форсункой, полученных по множеству циклов, с последующим суммированием цикловых подач топлива по всем секциям топливного насоса при частоте вращения коленчатого вала двигателя, отличающейся не более чем на 1% от заданного, в том числе номинального, значения частоты вращения.

В режиме свободного ускорения двигателя определяют цикловую подачу топлива в дизельном двигателе путем определения ее по секциям топливного насоса по фазовому сдвигу между импульсами, характеризующими перемещение корпусов соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления известных длины и поперечного сечения на выходах топливного насоса или перед форсунками, причем фазовый сдвиг определяют по максимумам взаимной корреляционной функции или по наклону фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра указанных импульсов, или по моменту перехода через ноль с положительного на отрицательное значения взаимной корреляционной функции импульса перемещения топливопровода первой секции и скоростью импульса перемещения топливопровода соседней по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам секции, полученных по множеству циклов, с предварительным определением фазового сдвига одним из указанных способов между импульсами, характеризующими перемещение корпусов в конце первого и начале второго соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления с последующим вычитанием этого сдвига из фазового сдвига между импульсами, характеризующими перемещение корпусов соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления, с последующим суммированием цикловых подач топлива по всем секциям топливного насоса при частоте вращения коленчатого вала двигателя, отличающейся не более чем на 1% от заданного, в том числе номинального, значения частоты вращения.

В стационарном режиме полной нагрузки двигателя определяют цикловую подачу топлива в дизельном двигателе путем определения ее по секциям топливного насоса по фазовому сдвигу между импульсами, характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления известной длины и поперечного сечения на выходе топливного насоса и перед форсункой, или по фазовому сдвигу между импульсами, характеризующими перемещение корпусов соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления на выходах топливного насоса или перед форсунками, а также с предварительным определением фазового сдвига между импульсами, характеризующими перемещение корпусов в конце первого и начале второго соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления с последующим вычитанием этого сдвига из фазового сдвига между импульсами, характеризующими перемещение корпусов соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления, с последующим суммированием цикловых подач топлива по всем секциям топливного насоса при частоте вращения коленчатого вала двигателя, отличающейся не более чем на 1% от заданного, в том числе номинального, значения частоты вращения, причем фазовый сдвиг между этими импульсами определяют по максимумам взаимной корреляционной функции или по наклону фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра указанных импульсов, или по моменту перехода через ноль с положительного на отрицательное значения взаимной корреляционной функции первого из указанных импульсов и скоростью второго импульса перемещения топливопровода, полученных по множеству циклов.

В дизельном двигателе предварительно определяют неизвестное поперечное сечение топливопровода по соотношению фазовых сдвигов между импульсами, характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления на выходе топливного насоса и перед форсункой, полученных при установке датчиков с одной стороны и с разных сторон топливопровода высокого давления, причем фазовые сдвиги между импульсами определяются по максимуму взаимной корреляционной функции или по наклону фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра указанных импульсов, или по моменту перехода через ноль с положительного на отрицательное значения взаимной корреляционной функции первого из указанных импульсов и скоростью второго импульса перемещения топливопровода, полученных по множеству циклов, причем цикловую подачу топлива по секциям и дизельного двигателя определяют с учетом этого поперечного сечения топливопровода высокого давления.

Поставленная задача в устройстве решается тем, что оно снабжено корреляционным расходомером, определителем цикловой подачи топлива по секциям топливного насоса и двигателя в целом, определителем опорной, в том числе номинальной, частоты измерения цикловой подачи топлива, электронным ключом и задатчиком констант, причем выход корреляционного расходомера соединен с первым входом определителя цикловой подачи топлива по секциям топливного насоса и двигателя в целом, выход определителя опорной частоты измерения цикловой подачи топлива соединен с электронным ключом, выход которого связан с входом корреляционного расходомера, а задатчик констант соединен с вторым входом определителя цикловой подачи топлива по секциям топливного насоса и двигателя в целом.

Корреляционный расходомер содержит первый и второй виброакустические датчики перемещения корпуса топливопровода высокого давления, первое и второе устройства предварительной обработки, первый и второй нуль-органы, коррелометр, измеритель взаимного энергетического спектра, дифференциатор, первый переключатель на два положения, измеритель максимума, измеритель временного сдвига по взаимной корреляционной функции, второй и третий переключатели на два положения, измеритель фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра, измеритель временного сдвига по взаимному энергетическому спектру, регистраторы взаимной корреляционной функции и взаимного энергетического спектра, причем первый и второй виброакустические датчики перемещения корпуса топливопровода высокого давления соединены с первым и вторым устройствами предварительной обработки соответственно, выход первого устройства предварительной обработки соединен с первым нуль-органом и с первыми входами коррелометра и измерителя взаимного энергетического спектра, выход второго устройства предварительной обработки соединен с вторым входом измерителя взаимного энергетического спектра, с входом дифференциатора и через первый переключатель на два положения в первом положении - с вторым входом коррелометра, выход дифференциатора через первый переключатель на два положения во втором положении соединен с вторым входом коррелометра, выход первого нуль-органа соединен с первым входом измерителя временного сдвига по взаимному энергетическому спектру, первый и второй выходы коррелометра соединены с измерителем максимума и вторым нуль-органом соответственно, выходы которых через второй переключатель на два положения в первом и втором положениях связаны с вторым входом измерителя временного сдвига по взаимной корреляционной функции, первый выход измерителя взаимного энергетического спектра соединен через измеритель фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра с измерителем временного сдвига по взаимному энергетическому спектру, третий выход коррелометра соединен с регистратором взаимной корреляционной функции, а второй выход измерителя взаимного энергетического спектра - с регистратором взаимного энергетического спектра, выходы измерителя временного сдвига по взаимной корреляционной функции и измерителя временного сдвига по взаимному энергетическому спектру соединены через третий переключатель на два положения в первом и втором положениях соответственно с выходом корреляционного расходомера, третьи входы коррелометра и измерителя взаимного энергетического спектра являются входом корреляционного расходомера.

Определитель опорной, в том числе номинальной, частоты измерения цикловой подачи топлива содержит датчик частоты вращения, преобразователь временного интервала в код, блок регистров сигнала, блок вычисления среднего значения частоты вращения, селектор уровня, датчик синхронизации, блок формирования начала отсчета угловых меток, блок синхронизации начала отсчета угловых меток, счетчик угловых меток цикла, блок формирования угловых меток контролируемого цилиндра, формирователь строба цилиндра, генератор тактовых импульсов, задатчик частоты измерения цикловой подачи топлива, задатчик угловых меток цикла, задатчик номеров угловых меток цилиндров, устройство управления, ключ угловых меток контролируемого цилиндра, переключатель на два положения, причем датчик частоты вращения через переключатель на два положения в первом положении связан с первым сигнальным входом преобразователя временного интервала в код, первый информационный и второй управляющий выходы которого соединены соответственно с первым информационным и вторым управляющим входами блока регистров сигнала, выход которого через блок вычисления среднего значения частоты вращения связан с первым входом селектора уровня, датчик синхронизации через последовательно соединенные блок формирования начала отсчета угловых меток и блок синхронизации начала отсчета угловых меток связан с третьим входом блока регистров сигнала и вторым входом счетчика угловых меток цикла, первый вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, первый выход - с пятым управляющим входом блока регистров сигнала, а второй выход через блок формирования угловых меток контролируемого цилиндра - с формирователем строба цилиндра, генератор тактовых импульсов соединен с вторым входом преобразователя временного интервала в код, задатчик частоты измерения цикловой подачи топлива - с вторым входом селектора уровня, задатчик угловых меток цикла - с третьим входом счетчика угловых меток, а задатчик номеров угловых меток цилиндров - с вторым входом блока формирования угловых меток контролируемого цилиндра, причем первый вход ключа угловых меток контролируемого цилиндра соединен с выходом счетчика угловых меток, второй вход - с выходом формирователя строба цилиндра, а выход через переключатель на два положения во втором положении - с первым сигнальным входом преобразователя временного интервала в код, устройство управления соединено с вторыми управляющими входами блока вычисления среднего значения частоты вращения и блока синхронизации начала отсчета угловых меток, а также с четвертым управляющим входом блока регистров сигнала, выход селектора уровня является выходом определителя опорной, в том числе номинальной, частоты измерения цикловой подачи топлива.

На фиг. 1 на примере двигателя компоновки 4Р (Д-240Л) приведена экспериментальная зависимость огибающей виброимпульсов (напряжений), поступающих от одного из установленных на трубопровод высокого давления (ТВД) первого цилиндра виброакустического измерительного преобразователя (ВИП) в стационарном режиме работы ДВС на минимальной частоте холостого хода n=1100 мин^-1 (а) и в режиме разгона при достижении частоты вращения n=1700-1900 мин^-1 (б). На фиг. 2 представлены временные диаграммы сигналов (напряжений) на выходах ВИП (а), пикового инерционного детектора (б), формирователя импульсов переднего фронта (в). На фиг. 3 показано преобразование продетектированного сигнала на выходе пикового инерционного детектора (ПИД), аппроксимированного линейно-экспоненциальным импульсом (а) в линейный импульс (б). На фиг. 4 приведены нормированные автокорреляционная функция (б) и энергетический спектр (в) треугольного импульса (a): τ=t_i+1-t_i, t⊂[t₁, t₂, …, t_i, …, t_n]; - частота, Гц. На фиг. 5 представлены импульсы на выходе ПИД, полученные в начале s₁(t) и конце s₂(t)=s₁(t-τ_T) ТВД (а), взаимная корреляционная функция R_s(τ) импульсов на выходах ПИД и ее производная (б), установка датчиков Д₁ и Д₂ (ВИП) по обе стороны ТВД (в), фазочастотная характеристика (г) взаимного энергетического спектра процессов s₁(t) и s₂(t). На фиг. 6 изображены структурные схемы устройства для измерения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе по фазовому сдвигу между импульсами, характеризующими состояние топливоподачи (а) и корреляционного расходомера (б). На фиг. 7 изображена структурная схема определителя опорной, в том числе номинальной, частоты измерения цикловой подачи топлива.

Цикловая подачи топлива секции g_ц1 топливного насоса высокого давления может быть определена по количеству топлива, протекающему по ТВД:

где g_ц1 - объемная подача топлива, м³/с; V_T - объем топлива, м³; , - длина ТВД, м; ν_T - скорость потока топлива, м/с; П_T - поперечное сечение (площадь) топливопровода, м².

Следовательно, при известных (неизменных для конкретной марки ДВС) значениях П_T и , измерив значение τ_Т, можно определить объемную подачу топлива.

Измерение расхода топлива по секциям топливного насоса осуществляется следующим образом. В условиях эксплуатации устанавливают на трубопровод высокого давления (ТВД) определенного цилиндра с помощью струбцин, клипс, прищепок и других зажимов два тензометрических или виброакустических преобразователей (датчиков, сенсоров) на расстоянии друг от друга - у головки ТНВД и у форсунки. Сигналы этих датчиков s₁(t) и s₂(t)≈s₁(t-τ_T), представляют собой импульсные случайные процессы (фиг. 5). Текущая взаимная корреляционная функцию (ВКФ) этих процессов

где М{…} - математическое ожидание; K₁₁(τ) - автокорреляционная функция (АКФ) процесса s₁(t): фиг. 4,б.

Максимальное значение K₁₂(τ) соответствует максимуму сдвинутой АКФ K₁₁(τ-τ_T) при τ=τ_T. Следовательно, измерение значения τ_T можно осуществить измеряя временной (фазовый) сдвиг максимального значения K₁₂(τ) относительно времени появления процесса s₁(t) или его АКФ (фиг. 4,б, фиг. 5,б).

Установлено, что на определенном интервале частот вращения ДВС последовательность импульсов s₁(t) является стационарным импульсным случайным процессом. Тогда измеряемую ВКФ (2) можно представить в виде:

где Т - время анализа, полученное по множеству циклов ДВС.

Взаимный энергетический спектр (взаимная спектральная плотность) смещенного процесса (односторонняя)

где - энергетический спектр (спектральная плотность) процесса s₁(t).

Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики (АЧХ и ФЧХ) взаимного энергетического спектра:

Так как ФЧХ - линейная функция частоты , то по наклону прямой 2πτ_T можно определить смещение τ_T (фиг. 5, г).

Взаимный энергетический спектр является комплексной величиной:

Смещение τ_T определяется из зависимостей (6):

При низких частотах вращения двигателя крутизна изменения ВКФ при τ>0 может быть достаточно малой и заметные отличия от максимума появятся только при значительном увеличении аргумента τ, Для повышения точности и чувствительности измерения цикловой подачи топлива секции g_ц1 необходимо осуществить следующее. Известно, что ВКФ случайного процесса s(t) и его производной ds(t)/dt равна производной корреляционной функции R_s(τ) процесса s(t):

Поэтому измерение обеспечивает более точное определение максимума (фиг. 5,б) и соответственно τ_T.и цикловой подачи топлива секции g_ц1.

Определение цикловой подачи топлива секции ТВД g_ц1 осуществляется по (1). Полученные по всем секциям ДВС значения g_ц1 суммируются для получения цикловой подачи топлива двигателя в целом

Измерение g_ц1 по секциям может проводится последовательно путем перестановки датчиков с одного ТВД на другой или одновременно при установке датчиков на всех ТВД.

Погрешность измерения цикловой подачи по секциям ТНВД будет определяться тем, насколько точно выделены фронты тензо- или виброимпульсов. Поэтому целесообразно устанавливать датчики с более широким спектром в области высоких частот, т.е. предпочтительно применять датчики, у которых верхняя рабочая частота может достигать несколько десятков килогерц, к которым относятся виброакустические первичные преобразователи (датчики). Виброакустические сигналы, соответствующие прохождению топлива в ТВД и снимаемые виброакустическим преобразователем, превращаются с помощью согласующего усилителя заряда в электрическое напряжение, имеющее форму импульса с широким спектром частот, которое подается на пиковый инерционный детектор (ПИД). Задача ПИД - выделить огибающую этого импульса. Чем точнее ПИД отслеживает фронт импульса, тем точнее измерение амплитуды продетектированного импульса. Кроме того, для повышения помехоустойчивости необходимо устранять сигналы от помех (от отдельных выбросов и от искажений вибросигналов в разгоне двигателя). Поэтому постоянная заряда ПИД выбирается минимально возможной, а постоянная разряда - не меньше значения, равного длительности прохождения топлива до следующего ВИП (фиг. 1, 2).

Импульсы на выходе ПИД можно аппроксимировать линейно-экспоненциальной зависимостью s_ЛЭ(t)=bte^-at, где а и b - постоянные величины (фиг. 3,а). Так как ширина спектра импульса определяется крутизной фронта импульса, т.е. его линейной частью, то достаточно рассматривать вместо импульса s_ЛЭ(t) импульс симметричной треугольной формы

У этого импульса амплитуда A_m соответствует максимуму амплитуды импульса линейно-экспоненциальной формы s_max(t)=(1/a)e^-1/b, а длительность импульса τ_ц/2 - длительности линейного участка этого импульса t_max=(1/ab).

Амплитудно-частотный и энергетический спектры такого импульса (фиг. 4):

где , - частота в герцах.

Максимальное значение импульса (10), равное A_m достигается при t=τ₁=1/α. При выделении огибающей A(t) пиковым детектором его параметры выбираются таким образом, чтобы крутизна спада напряжения на емкости при разряде была всегда меньше крутизны среза импульсов, поэтому при анализе достаточно рассмотреть воздействие на ПИД импульсов, фронт которых совпадает с (10) до момента t=τ₁, а срез является вертикальной прямой, т.е. полагаем τ=τ₁ (фиг. 3,б). Известно, что относительная погрешность измерения огибающей A(t) пиковым детектором имеет вид:

где β_з=T_ВП/Т_з; γ=t_ф/T_ВП; β_р=T_ВП/Т_р; T_ВП - период следования виброимпульсов; Т_з, Т_р - постоянные времени заряда и разряда ПИД; t_ф - длительность фронта виброимпульса.

Для реальных виброимпульсов, снимаемых с ТВД автотракторных ДВС в диапазоне частот вращения n=1200-2100 с^-1, длительность фронта τ₁≈1…2 мс; а период до подачи топлива в соседний цилиндр не превышает T=4…6 мс;. Выбрав импульсный диод с малым выходным сопротивлением (R_d<10 Ом), поставив на входе ПИД повторитель напряжения с малым выходным сопротивлением (R_i<10 Ом) и задавшись значениями сопротивления разряда R=10 кОм и емкости С=0,5 мкФ, получим T_з=(R_i+R_d)C=10 мкс, T_p=RC=5мc. В этом случае погрешность δ_A существенно меньше 1%.

Максимальное значение K₁₂(τ) соответствует максимуму сдвинутой АКФ K₁₁(τ-τ_T) при τ=τ_T (1), (2).

Автокорреляционная функция (АКФ) импульса (10):

K_m(τ)=K_m(-τ),

где τ=t_i+1-t_i; A_m=(1/a)e^-1/b, .

- для треугольного импульса (10).

Неизвестное поперечное сечение ТВД можно определить при установке обоих датчиков сначала с одной стороны ТВД: , затем при установке одного из датчиков с другой стороны ТВД (фиг. 5,в): , откуда

При взаимно-корреляционном методе величина g_ц1 может быть измерена не только путем слежения за положением максимума ВКФ, но и путем отслеживания любой другой заданной точки ВКФ.

В режиме свободного ускорения двигателя определяют цикловую подачу топлива в дизельном двигателе путем определения ее по секциям топливного насоса g_ц1 по фазовому сдвигу между импульсами (1), характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления известной длины и поперечного сечения на выходе топливного насоса и перед форсункой, причем фазовый сдвиг определяют по максимуму взаимной корреляционной функции указанных импульсов (2)…(3), с учетом (13), полученных по множеству циклов, с последующим суммированием цикловых подач топлива по всем секциям топливного насоса (9) при достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала, отличающейся не более чем на 1% от заданного, в том числе номинального, значения.

Известно, что достоверность измерения тем выше, чем больше измеряемых параметров (признаков) подтверждают результат измерения.

Для повышения достоверности измерений в режиме свободного ускорения двигателя дополнительно определяют фазовый сдвиг по наклону фазочастотной характеристики взаимного энергетического спектра указанных импульсов (4)…(7), полученных по множеству циклов, с последующим суммированием цикловых подач топлива по всем секциям топливного насоса (9) при достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала, отличающейся не более чем на 1% от заданного, в том числе номинального, значения.

Для повышения достоверности измерений в режиме свободного ускорения двигателя дополнительно определяют фазовый сдвиг между импульсами, характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления на выходе топливного насоса и перед форсункой по моменту перехода через ноль с положительного на отрицательное значения взаимной корреляционной функции импульса на выходе топливного насоса и скоростью импульса перемещения топливопровода перед форсункой (8), с учетом (13), полученных по множеству циклов, с последующим суммированием цикловых подач топлива по всем секциям топливного насоса (9) при достижении двигателем частоты вращения коленчатого вала, отличающейся не более чем на 1% от заданного, в том числе номинального, значения частоты вращения.

В условиях эксплуатации для удобства измерений g_ц1 второй датчик может быть установлен не в конце первого трубопровода, а в начале соседнего по диаграмме распределения цилиндров. При этом существующая систематическая погрешность измерения τ_T может быть учтена заранее при установке одного из датчиков в конце первого ТВД, а второго - в начале соседнего по диаграмме распределения цилиндров и измерении фазового (временного) сдвига между ними τ_T12. Определение фазового сдвига между импульсами и цикловую подачу топлива по секциям топливного насоса осуществляют аналогично предыдущим методам, с последующим вычитанием сдвига τ_T12 из фазового сдвига τ_T между импульсами, характеризующими перемещение корпусов соседних по диаграмме распределения вспышек по цилиндрам топливопроводов высокого давления.

Для повышения достоверности измерений дополнительно в стационарном режиме полной нагрузки двигателя определяют цикловую подачу топлива в дизельном двигателе путем определения ее по секциям топливного насоса аналогично предыдущим методам.

Если неизвестно поперечное сечение ТВД, то его предварительно определяют по соотношению фазовых сдвигов между импульсами, характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления на выходе топливного насоса и перед форсункой, полученных при установке датчиков с одной стороны и с разных сторон топливопровода высокого давления (14), причем фазовые сдвиги между импульсами определяются аналогично предыдущим методам.

Устройство содержит корреляционный расходомер 1, определитель 2 цикловой подачи топлива по секциям топливного насоса и двигателя в целом, определитель 3 опорной частоты измерения цикловой подачи топлива, электронный ключ 4, задатчик констант 5.

Корреляционный расходомер 1 содержит топливопровод высокого давления 6, виброакустические датчики 7, устройства предварительной обработки 8, первый 9 и второй 15 нуль-органы (триггеры Шмитта), коррелометр 10, измеритель взаимного энергетического спектра 11, дифференциатор 12, первый переключатель на два положения 13, измеритель максимума 14, измеритель временного сдвига τ_T по ВКФ 16, второй 17 и третий 20 переключатели на два положения, измеритель фазочастотной характеристики ВЭС 18, измеритель временного сдвига τ_T по ВЭС 19, регистратор ВКФ 21, регистратор ВЭС 22.

Определитель 3 опорной частоты измерения, в том числе номинальной, цикловой подачи топлива содержит датчик частоты вращения 23, преобразователь временного интервала в код 24, блок регистров сигнала 25, блок 26 вычисления среднего значения частоты вращения, селектор уровня 27, датчик синхронизации 28, блок 29 формирования начала отсчета угловых меток, блок 30 синхронизации начала отсчета угловых меток, счетчик угловых меток цикла 31, блок 32 формирования угловых меток контролируемого цилиндра, формирователь строба цилиндра 33, генератор тактовых импульсов 34, задатчик 35 частоты измерения цикловой подачи топлива, задатчик 36 угловых меток цикла, задатчик 37 номеров угловых меток цилиндров, устройство управления 38, ключ угловых меток контролируемого цилиндра 39, переключатель на два положения 40.

Выход корреляционного расходомера 1 соединен с первым входом определителя 2 цикловой подачи топлива по секциям топливного насоса и двигателя в целом, выход определителя опорной частоты измерения цикловой подачи топлива 3 соединен с электронным ключом 4, выход которого связан с входом корреляционного расходомера 1, а задатчик констант 5 соединен с вторым входом определителя 2 цикловой подачи топлива по секциям топливного насоса и двигателя в целом.

В корреляционном расходомере 1 первый 7₁ и второй 7₂ виброакустические датчики перемещения корпуса топливопровода высокого давления 6 соединены с первым 8₁ и вторым 8₂ устройствами предварительной обработки соответственно. Выход первого устройства предварительной обработки 8₁ соединен с первым нуль-органом 9 и с первыми входами коррелометра 10 и измерителя взаимного энергетического сйектра 11, выход второго устройства предварительной обработки 8₂ соединен с вторым входом измерителя взаимного энергетического спектра 11, с входом дифференциат