Способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: диагностирование поршневого двигателя внутреннего сгорания с герметизацией впускного и выпускного коллекторов с измерением давления в них и с сравнением полученных значений с величинами, полученными на эталонном двигателе при тех же скоростном и тепловом режимах. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается способов диагностирования двигателей внутреннего сгорания, в частности способов диагностирования состояния цилиндропоршневой группы (ЦПГ).

Известен способ диагностирования состояния ЦПГ двигателя, по которому герметичность цилиндра проверяют с частичной разборкой двигателя, при этом снимают крышки клапанных коробок, коромысла клапанов газораспределения, демонтируют форсунки и на их место устанавливают пневмоизмерители. Диагностирование заключается в создании давления в камере сгорания проверяемого цилиндра и в определении индикатором количества воздуха, прорывающегося через компрессионные кольца и клапаны системы газораспределения. Если величина утечки превышает определенное для данного двигателя значение, то необходим ремонт двигателя.

Достоверность данного способа невысока, так как у непрогретого двигателя искажена картина прилегания клапанов к седлам и возможно появление утечек через неплотности клапанов. Кроме того, сжатый воздух прижимает каждое кольцо к нижней кромке поршневой канавки и к зеркалу гильзы, что практически исключает установление зависимости между износом ЦПГ и величиной утечки. К недостаткам данного способа относится также то, что при его осуществлении необходимо выполнение значительного объема вспомогательных операций.

Наиболее близким к заявленному является способ диагностирования ЦПГ двигателя внутреннего сгорания, согласно которому для определения герметичности ЦПГ прокручивают коленчатый вал двигателя от внешнего источника, сообщая и разобщая надпоршневое пространство с атмосферой попеременно на тактах сжатия и расширения соответственно. На такте расширения измеряют максимальное разрежение в надпоршневом пространстве. Прокручивают коленчатый вал, изолируя надпоршневое пространство от атмосферы на такте сжатия, а на такте расширения измеряют новое разрежение в надпоршневом пространстве. Техническое состояние определяют по отношению измеренных разрежений.

Целью изобретения является повышение достоверности диагноза и уменьшение трудоемкости пpоцесса диагностирования.

Поставленная цель достигается тем, что по способу диагностирования двигателя внутреннего сгорания, заключающемуся в том, что при отключенной подаче топлива вращают двигатель от постороннего источника энергии при частоте вращения вала ниже номинальной, устанавливают определенный скоростной и тепловой режимы, определяют показатель герметичности, согласно изобретению, герметизируют впускной коллектор, измеряют давление в впускном коллекторе и сравнивают величину давления с эталонным значением величины давления, полученным на эталонном двигателе при том же скоростном и тепловом режимах.

Поставленная цель достигается также тем, что герметизируют впускной и выпускной коллекторы.

Поставленная цель достигается также тем, что приоткрывают клапаны системы газораспределения во всех цилиндрах, кроме диагностируемого.

Общими признаками в изобретении и способе-прототипе являются прокрутка двигателя от постороннего источника энергии при отключенной подаче топлива, установление определенного скоростного и теплового режимов, измерение давления.

Герметизация впускного и выпускного коллекторов, частичное открытие клапанов системы газораспределения во всех цилиндрах, кроме того диагностируемого, - эти признаки определяют новизну технического решения.

Сходных технических решений в области диагностирования поршневых двигателей внутреннего сгорания при поиске не обнаружено. Это дает основание считать, что заявляемый способ обладает существенными отличиями.

Обоснование способа заключается в следующем. Если герметизировать цилиндр двигателя, например, путем отсоединения коромысел клапанов системы газораспределения, а затем прокручивать двигатель от постороннего источника энергии, например электродвигателем, то через определенное время среднеинтегральное давление газа внутри цилиндра будет намного меньше атмосферного из-за влияния утечек газа через неплотности ЦПГ. Это среднеинтегральное давление находится в прямой связи с величиной условного зазора между поршнем и гильзой цилиндра. Если же герметизировать впускной и выпускной коллекторы двигателя и прокручивать двигатель от постороннего источника, то через определенное время среднеинтегральное давление в коллекторах будет также значительно меньше атмосферного давления, причем это давление через определенное количество циклов перестанет меняться во времени. Объясняется это тем, что при герметизированных коллекторах в цилиндрах на части тактов сжатия и расширения давление будет то больше, то меньше атмосферного, то есть на части хода сжатия вначале газ вытекает из цилиндра в картер через неплотности ЦПГ, а на части хода сжатия газ втекает из картера в цилиндр через неплотности ЦПГ. Такая же картина имеет место в ходе расширения (речь идет о четырехтактном двигателе).

Эти положения были экспериментально проверены в ходе исследований, проведенных на двигателе 6ЧН12/14. Двигатель был оборудован системой герметизации впускного и выпускного коллекторов, к коллекторам были подсоединены датчики давления. Прокрутка двигателя при отключенной подаче топлива осуществлялась с помощью двигателя с регулируемой частотой вращения. Исследования проводились вначале с новой ЦПГ, а затем в последовательном ряде опытов заменялись поршни и компрессионные кольца так, что зазор между гильзой и поршнем увеличивался. Опыты проводились при различных частотах вращения вала двигателя и при различных температурах охлаждающей воды. В каждом опыте регистрировалось барометрическое давление, разрежение во впускном и выпускном коллекторах, температура охлаждающей воды и частота вращения вала двигателя, причем все измерения проводились только в стационарном режиме. Время установления стационарного режима оказалось достаточно малым, не превышающим 15 с. Для неизношенной, среднеизношенной и предельно изношенной ЦПГ получены зависимости разрежения воздуха (т.е. разности барометрического и абсолютного давлений) во впускном коллекторе от частоты вращения вала двигателя, приведенные на чертеже (соответственно обозначены позициями 1-3). Приведенные на чертеже зависимости наглядно показывают, что давление (разрежение) в коллекторе герметизированного двигателя при его прокрутке сильно зависит от состояния ЦПГ.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Герметизируют всас двигателя, отключают подачу топлива в цилиндры, раскручивают двигатель от постороннего источника энергии до частоты, не превышающей номинальную частоту вращения, устанавливают заранее определенный скоростной режим вращения и заранее определенный тепловой режим, регулируют температуру масла и воды, измеряют давление воздуха во впускном герметизированном коллекторе, а затем сравнивают величину давления с таким же давлением, измеренным на новом (эталонном) двигателе при тех же скоростном и тепловом режимах.

Определенные скоростной и тепловой режимы устанавливаются конкретно для каждого типа двигателя, соответствующие как правило, режиму холостого хода.

В результате сравнения делают вывод о техническом состоянии диагностируемого двигателя. Допустимые пределы изменения давления во впускном коллекторе, соответствующие исправному и неисправному состоянию двигателя, устанавливаются для каждого типа двигателя по результатам проводимых испытаний.

Для осуществления заявляемого способа герметизируется всас двигателя. Эта техническая операция общеизвестна и может быть, например, осуществлена путем закрытия заслонки, устанавливаемой на двигателе 6ЧН12/14 на всасе до турбокомпрессора. К впускному коллектору подсоединяется датчик для измерения давления. Конструкции датчиков общеизвестны, поэтому не описываются. Для прокрутки двигателя может быть использован любой из известных источников энергии. Например, если с двигателем сочленен генератор постоянного тока, то этот генератор заставляют работать в режиме двигателя постоянного тока. Для фиксации конкретного скоростного режима используется тахометр. Тепловой режим может контролироваться по температурам охлаждающей воды и масла. Системы регулирования температур воды и масла известны, поэтому не описываются. Следует отметить, что проведенные эксперименты показали достаточно слабую зависимость давления во впускном коллекторе от температуры охлаждающей воды.

Возможен другой вариант осуществления способа. Герметизируют всас и выхлоп двигателя, отключают подачу топлива в цилиндры, раскручивают двигатель от постороннего источника энергии до частоты, не превышающей номинальную частоту вращения, устанавливают заранее определенной скоростной и тепловой режимы, измеряют давление во впускном и выпускном коллекторах, сравнивают величины давлений с такими же величинами давлений, измеренными на эталонном (новом) двигателе при тех же скоростном и тепловом режимах.

Оба эти варианта позволяют судить о состоянии двигателя в целом.

Возможен и другой вариант осуществления способа, позволяющий конкретизировать состояние ЦПГ в каждом отдельном цилиндре. Герметизируют всас двигателя, отключают подачу топлива в цилиндры, приоткрывают клапаны системы газораспределения во всех цилиндрах, кроме диагностируемого, раскручивают двигатель от постороннего источника энергии до частоты, не превышающей номинальную, устанавливают определенные скоростной и тепловой режимы, измеряют давление в впускном коллекторе (или выпускном при герметизированном выпуске), а затем сравнивают величину давления с такой же величиной, измеренной на новом двигателе при тех же скоростном и тепловом режимах.

Для осуществления этого варианта способа делаются следующие дополнительные операции: во всех цилиндрах кроме диагностируемого, зазоры между толкателями и коромыслами системы газораспределения изменяют так, чтобы клапаны были открыты постоянно при вращении двигателя. Наиболее простой способ изменения зазоров - установка прокладок между головкой толкателя и коромыслом. При реализации этого варианта способа при вращении двигателя утечка воздуха в картер будет происходить только из диагностируемого цилиндра.

По сравнению с техническим решением, выбранным за прототип, практическая реализация данного способа позволяет повысить достоверность диагноза и снизить трудоемкость процесса диагностирования. При реализации способа двигатель не нуждается в разборке. Процесс измерения диагностического параметра и постановки диагноза легко автоматизируется. Все это приводит к повышению достоверности диагноза, а тем самым к сокращению сроков и объемов ремонта, к экономии топлива и масла, чем и достигается технико-экономический эффект.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что отключают подачу топлива в цилиндры, двигатель прокручивают от внешнего источника, устанавливают заранее определенной скоростной и тепловой режимы, измеряют давление в топливной системе и сравнивают величину давления с эталонным показателем, полученным на эталонном двигателе при том же скоростном и тепловом режимах, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности диагностирования, измеряют давление во впускном и выпускном коллекторах, первый из которых герметизируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно герметизируют выпускной коллектор.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что приоткрывают клапаны системы газораспределения во всех цилиндрах, кроме диагностируемого.

РИСУНКИ

Рисунок 1