ПАРАМЕТРИЧНА ДІАГНОСТИКА СУДНОВИХ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ В РЕЖИМІ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2024.1.09Ключові слова:
діагностування суднових дизелів в реальному часі, параметри робочого процесу, вібродіагностика; індекс циклової нерівномірності, вібродіаграми впорскування палива, робота газорозподільних клапанівАнотація
Сучасні високопродуктивні мікроконтролери з бездротовими інтерфейсами та вбудованими аналого-цифровими перетворювачами та низьким загальним енергоспоживанням, дозволяють розробити портативну систему параметричної діагностики суднових двигунів, що працює в режимі реального часу. Система базується на використанні сучасних гаджетів Android/iOS, які отримують інформацію від датчиків через Bluetooth, а потім виконують необхідні розрахунки та відображають діаграми і дані в реальному часі. Система діагностики в реальному часі дозволить виконувати оптимальне налаштування відповідних механізмів і контролювати результат їх налаштування під час експлуатації. У розробленій системі використовується комбінація датчика тиску газів у робочому циліндрі та віброакустичного датчика, що розширює можливості діагностики суднових дизелів в умовах експлуатації. Таке рішення дозволяє діагностувати систему впорскування палива, механізм керування газорозподільними клапанами, а також деякі інші системи двигуна. Фіксуючи та опрацьовуючи сигнали тиску в циліндрі протягом декількох послідовних робочих циклів, система діагностики в реальному часі може виявляти та чисельно оцінювати відмінності у параметрах процесів на ділянках стиснення та згоряння. Режим реального часу також дозволяє проводити чисельний аналіз вібродіаграм на ділянках впорскування палива та закриття клапанів. Порівняльний аналіз вібросигналів на ділянках стиснення дає змогу виявляти та оцінювати нерівномірність роботи клапанного механізму. Аналогічно, порівняння вібродіаграм на ділянках згоряння палива дозволяє діагностувати нестабільність функціонування паливної апаратури високого тиску. В роботі розглянуто параметри стабільності роботи двигуна, які можуть бути розраховані в режимі реального часу за часовими діаграмами тиску та вібрації. Також розглянуто методи експрес-оцінки стабільності функціонування основних систем двигуна шляхом моніторингу та аналізу низки послідовних робочих циклів. Для оцінки нерівномірності роботи двигуна використовується дисперсійна оцінка відхилень основних параметрів. Для комплексної оцінки стабільності роботи двигуна в реальному часі запропоновано критерій CII (індекс циклової нерівномірності). Обґрунтовано критерії оцінки стабільності вібродіаграм впорскування палива та роботи газорозподільних клапанів, що використовують дисперсійний аналіз фронтів вібродіаграм. Викладені у статті методи дозволять аналізувати нерівномірність робочих циклів, а також виконувати налаштування систем двигуна та контролювати результат під час експлуатації.
Посилання
Schmillen K. Cycle-to-cycle variations of combustion noise in diesel engines [Electronic resource] / K. Schmillen, J. Wolschendorf // SAE Transactions. – 1989. – Vol. 98, Section 3: JOURNAL OF ENGINES. – P. 60–70. – Mode of access: http://www.jstor.org/stable/44580924 (date of access: 01.06.2024).
Neumann S. High temperature pressure sensor based on thin film strain gauges on stainless steel for continuous cylinder pressure control [Text] / S. Neumann // CIMAC Congress. – Hamburg: Digest, 2001. – pp. 1–12.
Marine diesels working cycle monitoring on the base of IMES GmbH pressure sensors data [Electronic resource] / Stefan Neumann [et al.] // Diagnostyka. – 2019. – Vol. 20, no. 2. – P. 19–26. – Mode of access: https://doi.org/10.29354/diag/104516 (date of access: 04.06.2024).
Heywood J. B. Internal combustion engine fundamentals / J. B. Heywood. – New York : McGraw-Hill, 1988. – 930 p.
Taking account of the shift and inertia of rotation in problems of diagnostics of the spectra of critical forces mechanical systems [Electronic resource] / Viktor Orobey [et al.] // Diagnostyka. – 2021. – Vol. 22, no. 1. – P. 39–44. – Mode of access: https://doi.org/10.29354/diag/132555 (date of access: 15.06.2024).
Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters [Electronic resource] / Roman Varbanets [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. – 2021. – Vol. 9, no. 3. – P. 321. – Mode of access: https://doi.org/10.3390/jmse9030321 (date of access: 05.06.2024).
Study on cycle-by-cycle variations in a diesel engine with dimethyl ether as port premixing fuel [Electronic resource] / Ying Wang [et al.] // Applied Energy. – 2015. – Vol. 143. – P. 58–70. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.12.079 (date of access: 03.06.2024).
Cycle-to-Cycle Variation of a Diesel Engine Fueled with Fischer–Tropsch Fuel Synthesized from Coal [Electronic resource] / Jinhong Shi [et al.] // Applied Sciences. – 2019. – Vol. 9, no. 10. – P. 2032. – Mode of access: https://doi.org/10.3390/app9102032 (date of access: 14.05.2024).
Maurya R. K. Statistical analysis of the cyclic variations of heat release parameters in HCCI combustion of methanol and gasoline [Electronic resource] / Rakesh Kumar Maurya, Avinash Kumar Agarwal // Applied Energy. – 2012. – Vol. 89, no. 1. – P. 228–236. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.07.002 (date of access: 14.05.2024).
Himmelblau D. M. Applied nonlinear programming / David M. Himmelblau. – New York : McGraw-Hill, 2018. – 498 p.
Варбанець Р. А. Діагностичний контроль робочого процесу суднових дизелів в експлуатації : дис. … д-ра техн. наук : 05.05.03 / Варбанець Роман Анатолійович ; Одес. націон. морск. акад. – Одеса, 2010. – 314 с.
Improvement of the fuel combustion model in a digital twin application for diesel engines [Electronic resource] / D. S. Minchev [та ін.] // Transport development. – 2023. – № 4(19). – С. 108–124. – Mode of access: https://doi.org/10.33082/td.2023.4-19.09 (date of access: 16.05.2024).
Marine diesel engines operating cycle simulation for diagnostics issues [Electronic resource] / Dmytro S. Minchev [et al.] // Acta Polytechnica. – 2021. – Vol. 61, no. 3. – P. 435–447. – Mode of access: https://doi.org/10.14311/ap.2021.61.0435 (date of access: 10.06.2024).
Improvement of diagnosing methods of the diesel engine functioning under operating conditions [Electronic resource] / R. Varbanets [et al.] // SAE Technical Paper. – 2017. – No. 2017-01-2218. – Mode of access: https://doi.org/10.4271/2017-01-2218 (date of access: 06.06.2024).
Yeryganov O. Features of the fastest pressure growth point during compression stroke [Electronic resource] / Oleksiy Yeryganov, Roman Varbanets // Diagnostyka. – 2018. – Vol. 19, no. 2. – P. 71–76. – Mode of access: https://doi.org/10.29354/diag/89729 (date of access: 11.06.2024).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
