Способ определения технического состояния цилиндра двигателя внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: обеспечивает повышение точности диагностирования за счет учета скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. В качестве диагностического параметра использовано отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления при отсутствии воспламенения в цилиндре к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя. 2 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898591/06 (22) 02.01.91 (46) 23.11.92. Бюл. N- 43 (71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машиннотракторного парка (72) В.С. Кузменков (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1059464, кл, G 01 М 15/00, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к определению технического состояния цилиндров двигателей и может быть использовано при техническом обслуживании автомобильных ДВС.

Известны способы определения технического состояния цилиндров двигателя внутреннего сгорания по величине компрессии при прокрутке двигателя стартером (1).

Компрессию измеряют при помощи компрессометра или компрессографа, Однако точность измерений при использовании этого способа небольшая, так как невозможно обеспечить работу двигателей одной марки с одинаковым числом оборотов, которые зависят от потерь на трение, состояние аккумуляторной батареи, проводов и стартера, температуры двигателя, инерционности манометра..

Наиболее близким техническим решением заявляемому и который принят за прототип является способ, реализуемый в

„„Я.1 „„1777025 А1 (57) Сущность изобретения: обеспечивает повышение точности диагностирования за счет учета скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. В качестве диагностического параметра использовано отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления при отсутствии воспламенения в цилиндре к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя. 2 з.п. ф-лы.

1 устройстве для диагностирования двигателя внутреннего сгорания (2).

Суть известного способа заключается в том, что на рабочих режимах работы двигателя измеряют давление в его объемах (Впускной, выпускной трубопроводы, картер), в, а спектре колебаний давления цилиндра выделяют основную и низкочастотную гармоники и по отношению амплитуд колебаний, давления низкочастотной и ocHQBHQA гармоник цилиндра определяют его техническое состояние. Известный способ дает M обобщенный диагностический параметр Ql для оценки технического состояния цилиндра и позволяет выявить неисправный цилиндр в двигателе.

Целью изобретения является повышение точности определения технического состояния цилиндра.

Цель достигается тем, что на рабочих режимах работы двигателя измеряют давление в объеме, определяют отношение амплитуд гармонических составляющих колебаний и сравнивают его с эталонным

1777025

10

ЗО

50

55 значением, согласно изобретению на установившемся скоростном режиме работы двигателя перемещают по синусоидальной зависимости орган управления подачей топлива в диапазоне эксплуатируемых частот объекта, измеряют амплитуду колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя и амплитуду моделиру(ощих колебаний давления в камере сгорания при отсутствии воспламенения смеси в проверяемом цилиндре и по отношению максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала определяют техническое состояние цилиндра, а также определя(от техническое состояние цилиндра по величине отношений максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала на минимальных и максимальных частотах перемещения органа управления подачей топлива, Изобретение отличается от известного технического решения тем, что на установившемся скоростном режиме работы двигателя перемещают по синусоидальной зависимости орган управления подачей топлива в диапазоне эксплуатируемых;астот объекта, измеряют амплитуду колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя и амплитуду моделирующих колебаний давления в камере сгорания при отсутствии воспламенения смеси в проверяемом цилиндре, и по отношению максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала определяют техническое состояние цилиндра, а также тем, что техническое состояние цилиндра определяют по величине отношений максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала на минимальных и максимальных частотах перемещения органа управления подачей топлива, Способ осуществляется следующим образом, Автомобиль устанавливается, например, задними ведущими колесами на барабаны тягового стенда. Двигатель и агрегаты трансмиссии автомобиля прогревают до рабочей температуры жидкости в системе охлаждения двигателя и м"(сла в картерах двигателя, коробки передач и ведущем мосту. Проверяют правильность установки момента опережения зажигания, качество смесеобразования и сгорания, добиваются путем прогрева масла в картере двигателя, в коробке передач и заднем мосту минимального момента механических потерь в трансмиссии автомобиля и двигателе. Выбирают, исходя из максимальной величины амплитуды гармонического воздействия подаваемого на орган управления подачей топлива, минимальный установившийся скоростной режим, На прямой передаче выводят автомобиль на выбранный установившийся скоростной режим перекатывания ведущих колес по барабанам стенда.

Подают на орган управления подачей топлива гармонические воздействия максимально возможной амплитуды, начиная с малых, постоянно повышают частоту воздействий до максимальных в диапазоне эксплуатируемых частот объекта.

Частота вращения коленчатого вала двигателя, моделирующие колебаний давления в камере сгорания при отсутствии воспламснения смеси в цилиндре после затухания свобод (b(x колебаний, через некоторый промежуток времени также будут изменяться по гармоническому закону с той же частотой, что и колебания органа управления подачей топлива. Измеряют частоты и амплитуды, колебаний органа управления подачей топлива, частоты вращения коленчатого вала двигателя и амплитуды моделирующих колебаний давления в камере сгорания. Определяют при соответствующей частоте колебаний органа управления подачей топлива максимальные амплитуды колебаний частоты вращения коленчатого вала и максимальные амплитуды моделирующих колебаний давления в камере сгорания, при отсутствии воспламенения смеси в проверяемом цилиндре. Определяют величины отношения MBKGMMGfl(Hb(x амплитуд моделирующих колебаний давления к максимальным амплитудам колебаний частоты вращения при минимальной и максимальной частотах перемещения органа управления подачей топлива в диапазоне эксплуатируемых частот двигателя, и по полученным величинам в сравнении с эталонными значениями оценивают техническое состояние цилиндра двигателя.

Согласно изобретени:о предлагается новый диагностический параметр для оценки технического состояния цилиндра по величине. давления, создаваемого при отключенном зажигании и основное преимущество которого в том, что он учитывает влияние частоты вращения коленчатого вала. Другое существенное отличие предложенного способа в том, что

1777025

15

30

40

50 диагностирование цилиндра производится не на установившемся режиме, а на изменяющемся по гармоническому закону скоростном режиме. Это позволяет более точно с большей достоверностью определить техническое состояние цилиндра по величине создаваемого им давления. Определение диагностического параметра на минимальных и максимальных частотах воздействия позволяет повысить чувствительность предлагаемого способа.

Пример. Автомобиль ГАЗ вЂ” 53A устанавливается ведущими колесами на барабаны тягового стенда КИ вЂ” 4856. Заводят двигатель, включают передачу в коробке передач и, например, прокручивая колесами барабаны стенда, прогревают двигатель и агрегаты трансмиссии до нормативного значения температуры жидкости в системе охлаждения двигателя, коробки передач и заднего моста. Нормативное значение температуры масла в картере двигателя 80—

90 С, температуры масла в коробке передач

70 С, в заднем мосту 60 С, что соответствует минимуму момента механических потерь

Проверяют правильность установки момента опережения зажигания, например, мотор-тесте ром на стенде в режиме максимальной мощности на колесах. Качество смесеобразования и сгорания определяют посредством измерения соотношения воздух-бензин и содержание окиси углерода в отработанных газах приборами типа

AST, "Инфралит".

В кабине автомобиля устанавливается автомат, соединенный тягой с осью дроссельной заслонки для перемещения ее по синусоидальной зависимости во всем диапазоне эксплуатируемых частот двигателя автомобиля от 0,01 до 6 Гц, определяемых по каналу изменения частоты вращения коленчатого вала, Перемещение оси дроссельной заслонки регистрируется датчиком потенциометрического типа, Частота вращения коленчатого вала измеряется тахометрическим преобразователем типа ТГП;

В проверяемый цилиндр вместо свечи зажигания ввертывается на резьбе переходник с датчиком давления типа ДИ-10, Сигналы с потенциометрического, техометрического и датчика давления регистрируются на шлейфовом осциллографе типа Н-115, На прямой передаче автомобиль выводится k8 установившийся скоростной режим, который контролировался по частоте вращения коленчатого вала двигателя, например, 1700 об/мин. Амплитуду синусоидального перемещения дроссельной заслонки (по частоте вращения коленвала) выбирают максимальной, исходя из условия, чтобы амплитуда синусоидального изменения частоты вращения коленчатого вала была максимально возможной и колебалась около 1700 об/мин, как около средней величины, и при наименьшем зна- чении частоты вращения коленчатого вала, чтобы двигатель не заглох, а при наибольшем значении не превысила 3200 об/мин— начало работы ограничителя оборотов.

Включают автомат перемещения дроссельной заслонки начиная с частоты перемещения 0,1 Гц, и постепенно увеличивают частоту перемещения дроссельной заслонки до 5 Гц. На шлейфовом осциллографе

Н-115 регистрируют сигналы перемещения дроссельной заслонки, частоту вращения коленчатого вала и давление в камере сгорания проверяемого цилиндра номер восемь.

Амплитуда частоты вращения коленчатого вала при минимальной частоте входного воздействия, равной 0,1 Гц, была равна

1270 об/мин, то есть около установившегося значения 1700 об/мин изменялась от 430 до 2970 об/мин, максимальная величина амплитуды моделирующих колебаний давления в восьмом цилиндре при этом была равна 8,5 атм. То есть отношение макси. мальной амплитуды моделированных колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала (двойной амплитуде, равной 2400 об/мин) равно 0,00033 атм/об/мин (номинальное значение), То есть этим диагностическим параметром учтено влияние на техническое состояние цилиндра изменяющегося по синусоидальной зависимости скоростного режима работы двигателя, Амплитуда (двойная) изменения частоты вращения коленчатого вала при максимальной частоте входного синусоидального воздействия, равной 5 Гц, была равна 160 об/мин. Максимальная величина амплитуды моделирующих колебаний давления 7,7 атм. Отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала равно

0,048 атм/об/мин (номинальное значение).

То есть замеряемый диагностический параметр при максимальной частоте входного синусоидального воздействия на орган управления подачей топлива увеличился более чем на порядок в связи с тем, что при этом существенно уменьшилось показание амплитуды частоты вращения коленчатого вала и в меньшей степени компрессия в проверяемом цилиндре.

1777025

Составитель В,Куэменков

Редактор О.Стенина Техред М.Моргентал . Корректор Л.Филь

Заказ 4117 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

При уменьшении величины давления в цилиндре диагностический параметр — отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний к максимальной амплитуде колебаний коленчатого вала уменьшится на минимальных частотах воздействия и особенно сильно уменьшится при максимальных частотах воздействия на орган управления подачей топлива, Полученные диагностические параметры сравнивают с полученными номинальными значениями и оценивают техническое состояние цилиндра.

Формула изобретения

1. Способ определения технического состояния цилиндра двигателя внутреннего сгорания, при котором запускают двигатель, устанавливают заданный режим испытаний, измеряют величину давления во внутреннем объеме двигателя, регистрируют измеренные сигналы, выделяют амплитуду гармонических колебаний измеренного сигнала, определяют отношение амплитуд гармонических колебаний измеренных сигналов, сравнивают их с эталонным значением и по результатам сравнения производят оценку технического состояния цилиндра двигателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, устанавливают начальный скоростной режим работы двигателя, отключают зажигание в контролируемом цилиндре, перемещают орган управления подачи топлива в двигатель по гармоническому закону с частотой, выбранной в диапазоне эксплуатируемых частот двигателя, измеряют часто5 ту вращения коленчатого вала и давление в контролируемом цилиндре, регистрируют измеренные сигналы, выделяют гармонические составляющие колебаний измеренных сигналов и их амплитуды, определяют отно10 шение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения, полученное значение принимают в качестве диагностического параметра.

15 2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что определяют два значения диагностического параметра соответственно при минимальной частоте воздействия на орган управления подачей топлива и частоте воз20 действия на орган управления подачей топлива, при которой величина амплитуды колебаний частоты вращения коленчатого вала составляет заданную величину в диапазоне 5 — 10;,ь от номинального значения

25 последней.

3. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что начальный установившийся скоростной режим работы двигателя принимают равным сумме минимально устойчивой час30 тоты вращения вала и половине диапазона от минимального до максимального значений частоты вращения вала.