Электронные индикаторы в судовых ДВС

Современная практика ориентируется на применение электронных индикаторов, обладающих практически неограниченными возможностями по частоте (до 2 000 об/мин) и погрешность используемых датчиков давления ограничивается 0,2 %. Классическим примером электронного индикатора может служить «МIР Calculator» фирмы Аутроника, пред­ставленный на рис. 1.

В комплект индикатора входят:

• персональный компьютер с программным обеспечением по обработке индикаторных диаграмм и принтером;
• переносные или стационарно устанавливаемые тензодатчики давления газов с пределами измерения до 10,15 или 20 МПа и точ­ностью ±1 %; допустимая температура 300°. В последней модифи­кации прибора фирма перешла на пьезокварцевые датчики фирмы Кистлер, допускающие температуры до 400°;
• переносной тензодатчик давления топлива с пределами из­мерения 0-100 или 200 МПа и точностью ±1 %. Допустимая температура 150°.
• тензодатчик давления надувочного воздуха, точность ±0,5 %;
• индуктивный датчик для точного определения положения рабочего поршня и скорости вращения вала. На маховик или вал двигателя одевается лента со штырями, расположенными по окружности через каждые 12 градусов, и штырем, соответствующим положению пор­шня цилиндра N₁ в ВМТ. При прохождении штырей мимо датчика в нем индуцируется ЭДС с амплитудой в 5 Вольт. В компьютере расстояние между соседними штырями делится на 12 частей и, благодаря этому компьютер обрабатывает индикаторную диаграмму с частотой в 1 градус п.к.в.

Снятые с двигателя диаграммы обрабатываются в компьютере и по запросу оператора на экране монитора высвечиваются как сами диа­граммы, так и результаты обработки (см. рис. 2).

Они включают:

По индикаторной диаграмме:

1. среднее индикаторное давление;
2. макс, давление сгорания;
3. давление сжатия;
4. давление за 36 град. после ВМТ, позволяющее судить о степени догорания топлива по ходу расширения;
5. α P_макс – положение точки P_макс по отношению к ВМТ, позволяющее судить о том, как сориентировано сгорание топлива;
6. мощность цилиндра;
7. давление надувочного воздуха.

По диаграмме давлений впрыска:

• максимальное давление впрыска;
• давление начала впрыска (открытия иглы);
• угол опережения;
• продолжительность подачи топлива.

В памяти компьютера могут сохраняться ранее снятые диаграммы, полученные на двигателе в исправном состоянии и в типичных для него условиях работы (режим, внешние условия, топливо). В дальнейшем они могут использоваться в качестве эталонных, что, как это видно из (см. рис. 3) сопоставления эталонной диаграммы с действительной существен­но упрощает задачу диагностики рабочего процесса.

Появились переносные, очень компактные электронные индикаторы (рис. 4), включающие блок питания и обработки сигналов от датчиков и элементы памяти. Зафиксированные в памяти измерения в последующем переносятся в компьютер и в нем осуществляется их обработка.

Оценивая индикаторы, важно также отметить, что наличие длинного индикаторного канала вызывает определенные искажения в измеряемые давления. Более того, канал при длительной работе забивается отложе­ниями кокса, нарушающими процесс передачи импульса давления газов из камеры сгорания, что, в свою очередь, вносит искажения в величину фиксируемых давлений.

Конструкторы пытались избавиться от канала, опустив датчик в камеру сгорания. Но это требовало перехода на новые конструктивные решения и материалы для чувствительного элемента, которые в течение длительного времени выдерживали бы температуры 500-600 °C.

Существующие пьезо- и тензоэлементы допускают 300-400°.

Были попытки измерять давление газов в цилиндре по изменению напряжений в шпильках крепления крышек цилиндров путем наклеивания на них тензодатчика. Однако, как показали наши исследования, точность и стабильность показаний были невысокими.

Будет интересно: Индицирование двигателя

Это определялось сложностью тарировки датчика и возникающими в процессе работы двигателя изменениями в величине испытываемых шпильками напряжений.

Фирмой МАН-B&W для новых двигателей с электронным управ­лением в целях осуществления непрерывного контроля за рабочими процессами в цилиндрах был разработан тензодатчик, вставляемый в просверленный в крышке цилиндра канал и прочно удерживаемый в контакте с металлом крышки (рис. 5).

Канал глухой и соприкосновение датчика с горячими и агрессивными газами отсутствует, температуры в месте его установки не превышают 200°.