Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: для контроля и диагностирования двигателей внутреннего сгорания в процессе их изготовления, технического обслуживания и ремонта. Сущность изобретения: способ заключается в измерении частоты вращения коленчатого вала, при котором непрерывно измеряют промежутки времени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получают зависимоть частоты вращения по углу поворота коленчатого вала, определяют коэффициенты неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента и по полученным результатам определяют техническое состояние двигателя. Новым в способе является то, что непрерывно измеряют промежутки времени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получают зависимость частоты вращения по углу поворота коленчатого вала, определяют коэффициенты неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента и по полученным результатам определяют техническое состояние двигателя. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к диагностированию технического состояния транспортных средств, в частности к способам оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для контроля и диагностирования двигателей внутреннего сгорания в процессе их изготовления, технического обслуживания и ремонта.

Известен способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в измерении времени и пути разгона двигателя в пределах заданных значений частоты вращения коленчатого вала [1] Недостатком этого способа является недостаточная точность оценки технического состояния двигателя, поскольку принятые диагностические параметры позволяют определять общее техническое состояние двигателя и не указывают на конкретные неисправности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в измерении частоты вращения коленчатого вала при последовательном отключении цилиндров [2] Чем ниже мощность отключенного цилиндра, тем меньше при его отключении снижается частота вращения коленчатого вала. Сравнивая снижение частоты вращения вала с нормативом, делают заключение о техническом состоянии как двигателя в целом, так и его отдельных цилиндров.

Недостатком известного способа является невысокая точность оценки технического состояния двигателя, так как измерение частоты вращения производится в условиях, отличающихся от рабочих вследствие деформации рабочего процесса двигателя и изменения условий трения в кривошипно-шатунном механизме, обусловленных отключением цилиндров.

Целью изобретения является повышение точности оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания за счет измерения частоты вращения коленчатого вала без отключения цилиндров.

Цель достигается тем, что в известном способе оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающемся в измерении частоты вращения коленчатого вала, непрерывно измеряют промежутки времени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получают зависимость частоты вращения по углу поворота коленчатого вала, определяют коэффициенты неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента и по полученным результатам определяют техническое состояние двигателя.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что непрерывно измеряют промежутки времени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получают зависимость частоты вращения по углу поворота коленчатого вала, определяют коэффициенты неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента и по полученным результатам определяют техническое состояние двигателя. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Непрерывное измерение промежутков времени, соответствующих повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определение значений частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получение зависимости частоты вращения по углу поворота коленчатого вала и определение коэффициентов неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента позволяет определять техническое состояние как двигателя в целом, так и его отдельных цилиндров, и оптимизировать рабочий процесс двигателя путем проведения соответствующих регулировочных работ по системам питания и зажигания. В результате этого уменьшается неравномерность работы цилиндров, улучшаются мощностные и экономические показатели двигателей, повышается устойчивость их работы на холостом ходу и при малых нагрузках, уменьшаются ударные нагрузки и неравномерность изнашивания одноименных деталей кривошипно-шатунного механизма, снижаются уровни шума, вибрации и токсичности отработавших газов, повышается надежность и долговечность двигателей.

На чертеже приведено изменение частоты вращения ω коленчатого вала двигателя КамАЗ-740 по углу его поворота ϕ при работе на одном из установившихся режимов холостого хода в пределах одного цикла ( ω_ср среднее значение частоты вращения в пределах цикла работы двигателя, 1-8 порядковые номера цилиндров в соответствии с порядком работы двигателя).

Определение технического состояния двигателя внутреннего сгорания по предлагаемому способу производят следующим образом (на примере восьмицилиндрового четырехтактного двигателя КамАЗ-740).

Запускают двигатель, прогревают его до нормального теплового состояния (80-85^оС) и выводят на заданный скоростной режим холостого хода (в данном случае ω_ср 79,1 с^-1). Далее с помощью измерительного устройства непрерывно измеряют промежутки вpемени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины (например, через 15^о), за цикл работы двигателя (два оборота коленчатого вала) с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра (например, с рабочим ходом первого цилиндра). Далее по известным формулам определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала. Полученные при этом результаты приведены в таблице.

По этим значениям получают зависимость частоты вращения коленчатого вала по углу его поворота в пределах цикла работы двигателя. Затем определяют коэффициент неравномерности вращения δ_ц в пределах цикла работы двигателя по формуле δ_ц= , где ω_ц.max, ω_ц.min и ω_ц.ср соответственно максимальное, минимальное и среднее значения частоты вращения в пределах цикла работы двигателя.

В данном случае ω_цmax 81,3 с^-1, ω_ц.min= 76,8 с^-1, ω_ц.ср 79,1 с^-1 и δ_ц 0,0569.

Сравнивают полученное значение δ_ц с нормативом и в случае его превышения производят необходимые регулировочные работы по двигателю, добиваясь оптимального значения δц.

В случае невозможности в процессе регулировочных работ достижения коэффициентом δ_ц своего нормативного значения определяют коэффициент неравномерности вращения δ_п в пределах периода изменения крутящего момента (720^о/i, где i число цилиндров двигателя) по каждому цилиндру двигателя по формуле δ_п= , где ω_п.max, ω_п.min и ω_п.ср соответственно максимальное, минимальное и среднее значения частоты вращения в пределах периода изменения крутящего момента.

В данном случае значения коэффициента неравномерности вращения в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя (1-5-4-2-6-3-7-8) составляют соответственно 0,0375; 0,0317; 0,0268; 0,0354; 0,0341; 0,0383; 0,0344; 0,0378. Сравнивая полученные значения коэффициента δ_п с ноpмативным, делают заключение о техническом состоянии отдельных цилиндров двигателя.

Использование предлагаемого способа позволяет оперативно контролировать неравномерность вращения коленчатого вала, своевременно проводить регулировочные и ремонтные операции и за счет этого уменьшить неравномерность работы цилиндров и значительно повысить технико-экономические и эксплуатационные показатели работы двигателей внутреннего сгорания в процессе их производства и эксплуатации.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем измерения характерного параметра и сравнения его с заданной величиной, отличающийся тем, что непрерывно измеряют промежутки времени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получают зависимость частоты вращения по углу поворота коленчатого вала, определяют коэффициенты неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента и полученные коэффициенты используют в качестве характерного параметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2