Способ оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к технике испытания в эксплуатационных условиях двс с воспламенением горючей смеси от сжатия. Способ заключается в том, что испытания проводят без подачи топлива в цилиндры двигателя на пусковых оборотах, которые составляют 150...300 об/м. Во впускной магистрали двигателя устанавливают датчик массового расхода воздуха, например, термоанемометрического действия, такой же датчик устанавливается в выпускной магистрали двигателя, оба датчика подсоединяются к электронному блоку управления, который обрабатывает сигналы, поступившие с датчиков, и передает обработанные сигналы на блок индикации. Технический результат: снижение трудоемкости диагностирования в условиях эксплуатации. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике испытания в эксплуатационных условиях двигателей внутреннего сгорания с воспламенением горючей смеси от сжатия.

Известно несколько инструментальных способов диагностирования цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя.

Способ оценки пневмоплотности каждого цилиндра по максимальному давлению такта сжатия (компрессометр); (см. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973. - 495 с, стр.118).

«Компрессионный» метод прост, доступен, универсален. Однако профессионалы относятся к нему скептически. Для начала оценим информативность метода, т.е. соотношение величин изменения, соответственно, структурного и диагностического параметров. Если принять изменение структурного параметра (например, увеличение до предельного значения допуска на овальность и конусность гильзы) за 100%, то изменение диагностического параметра (компрессии) для карбюраторного и дизельного двигателя будет соответственно 1,15 МПа-0,9 МПа=0,25 МПа; 3,2 МПа-2,6 МПа=0,6 МПа, что в относительных единицах к верхнему (номинальному) значению составит 21,7% и 18,8%. Такой информативности метода явно недостаточно не только для прогнозирования остаточного ресурса, но и для постановки «окончательного диагноза» о состоянии ЦПГ. Но, кроме информативности, существует еще и методическая погрешность, обусловленная влиянием ряда субъективных факторов. Так, на показатели компрессии влияют пусковые обороты коленчатого вала и температура. При разряженном аккумуляторе потеря компрессии составляет в среднем 0,1-0,15 МПа. Кроме того, на показатели компрессии изношенной ЦПГ сильное влияние будут оказывать такие факторы, как излишнее количество масла или топлива в цилиндрах, сопротивление во впускном патрубке, температура масла и т.д.

Суммарная методическая погрешность оценки ЦПГ по давлению в конце сжатия (компрессии) составляет соответственно 0,1-0,18 МПа, что в переводе на относительные показатели в диапазоне изменения параметра (0,25 и 0,6 МПа) составляет соответственно 25 и 30%. При наличии такой ошибки, наряду с малой информативностью, данный метод можно также смело отнести к разряду индикаторных (без учета класса точности манометра).

Известен способ оценки пневмоплотности конкретного цилиндра путем принудительной его опрессовки сжатым воздухом (принцип пневмокалибратора); (см. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973. - 495 с., стр.120).

Принцип «пневмокалибратора», реализованный в приборе К-69, частично устраняет отмеченные выше недостатки, т.е. позволяет выявить конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра выставляется при медленном прокручивании коленчатого вала на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр подается под определенным давлением сжатый воздух и по времени падения давления оценивается пневмоплотность цилиндра. Для данного метода существует серьезное ограничение: он может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха. Очевидно, что при износах или задирах на рабочей поверхности цилиндра; износах, закоксовке или поломке поршневых колец; неплотностях посадки клапанов в гнездах и т.д. увеличивается общая неплотность цилиндра, что главным образом влияет на время падения давления. Также на достоверность диагноза будут влиять следующие причины. Во-первых, необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции - на середине и в конце такта сжатия, т.к. гильза изнашивается не только «овально», но и «конусно». Технически эту операцию проделать довольно сложно. Во-вторых, при проверке последних цилиндров, при прочих равных условиях, получим худшие результаты, вследствие утечки к моменту проверки части масла в картер, что скажется на результатах оценки состояния ЦПГ. В-третьих, достоверно можно оценить только утечки в клапанах по повышенной интенсивности падения давления и наличию «свиста» во впускном или выпускном коллекторах. Основную же неисправность ЦПГ данного цилиндра (неисправность колец или гильзы) мы данным методом определить не сможем.

За прототип принято а.с. СССР №17/4412. Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания. Способ заключается в том, что перекрывают впускной и выпускной каналы цилиндра, проворачивают коленчатый вал с определенной скоростью, тем самым перемещают поршень проверяемого цилиндра от в.м.т. до н.м.т. на такте впуска, определяют расход воздуха, поступающего в цилиндр, затем перекрывают выход воздуха из цилиндра, перемещают поршень с определенной скоростью от н.м.т. к в.м.т., через заданный промежуток времени после этого открывают выход воздуха из цилиндра, определяют расход, а диагностирование осуществляют по соотношению расходов. Недостатками этого способа является то, что он дает ограниченную информативность диагноза, т.к. оценивается только сопряжение поршень-кольцо-цилиндр-двигатель, а также не учитывается состояние (негерметичность) клапанного механизма.

Техническая задача - снижение трудоемкости диагностирования в условиях эксплуатации.

Это достигается тем, что определяют разность расхода воздуха при пусковом режиме на впуске и на выпуске, тем самым проверяется производительность ЦПГ. Полученное значение расхода воздуха сравнивают с нормативными значениями расхода воздуха, на основании чего судят о техническом состоянии двигателя.

Способ состоит в том, что испытания проводят без подачи топлива в цилиндры двигателя на пусковых оборотах, которые составляют 150...300 об/м.

На входе воздуха во впускной коллектор устанавливается датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), например, термоанемометрического действия, такой же датчик устанавливается на выходе воздуха в выпускной коллектор. Оба датчика подсоединяются к электронному блоку управления (ЭБУ). ЭБУ регистрирует сигналы с датчиков и после преобразования выдает информацию на индикатор в виде разности расходов.

На чертеже изображена схема для реализации данного способа, где: диагностируемый двигатель - 1; датчики массового расхода воздуха - 2; электронный блок управления - 3; блок индикации - 4.

Способ осуществляется следующим образом:

К испытуемому двигателю 1 подсоединяются вышеперечисленные устройства снятия сигналов. Приводят во вращение коленчатый вал двигателя штатным электростартером или пусковым устройством. При вращении коленчатого вала датчики 2 посылают определенные импульсы в электронный блок управления 3. Электронный блок управления обрабатывает сигналы, поступающие с датчиков, и передает обработанные сигналы на блок индикации 4.

Способ оценки технического состояния двигателей внутреннего сгорания по количеству воздуха, проходящего через неплотности цилиндропоршневой группы и камеры сгорания, заключающийся в том, что определяют разность расходов воздуха на впуске и выпуске, полученное значение сравнивают с нормативными, на основании чего оценивают техническое состояние цилиндропоршневой группы, отличающийся тем, что определение разности расходов воздуха на впуске и выпуске осуществляют на пусковом режиме.