Способ диагностирования поршневого уплотнения двигателя внутреннего сгорания по индикаторной диаграмме



Способ диагностирования поршневого уплотнения двигателя внутреннего сгорания по индикаторной диаграмме
Способ диагностирования поршневого уплотнения двигателя внутреннего сгорания по индикаторной диаграмме

 


Владельцы патента RU 2583176:

Рыбаков Михаил Григорьевич (RU)

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для диагностирования поршневых уплотнений ДВС при их эксплуатации. Способ диагностирования поршневого уплотнения двигателя внутреннего сгорания по индикаторной диаграмме, заключающийся в том, что изменение технического состояния поршневого уплотнения определяют по изменению диагностического параметра от его эталонного значения, соответствующего новому уплотнению, до предельного значения, соответствующего неисправному уплотнению, отличающийся тем, что в качестве диагностического параметра используют отношение абсолютных давлений ррсшсжт, где ррсш и рсжт - давления, измеренные на индикаторной диаграмме в заданных точках процесса, происходящего в надпоршневом объеме при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр, причем давление ррсш измеряют на линии расширения в точке, расположенной на заданном угловом расстоянии от верхней мертвой точки, составляющем не менее пяти и не более сорока градусов поворота коленчатого вала, давление рсжт измеряют на линии сжатия в точке, расположенной на таком же угловом расстоянии от верхней мертвой точки, а в качестве эталонного значения диагностического параметра, соответствующего новому уплотнению, принимают значение, равное единице. Тем самым, применение способа существенно упрощает диагностирование состояния поршневых уплотнений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для диагностирования поршневых уплотнений ДВС при их эксплуатации.

Известен способ диагностирования поршневого уплотнения ДВС по индикаторной диаграмме (патент RU 2532825 С2, 01.03.2013), заключающийся в том, что изменение состояния уплотнения определяют по изменению диагностического параметра от его эталонного значения, соответствующего новому уплотнению, до предельного значения, соответствующего неисправному уплотнению. В качестве диагностического параметра используют отношение абсолютных давлений р2/p1, где p1 - давление воздуха вне цилиндра на входе в двигатель без наддува или давление в ресивере наддувочного воздуха двигателя с наддувом на режиме диагностирования, p2 - давление, измеренное на индикаторной диаграмме в заданной точке процесса, происходящего в надпоршневом объеме на назначенном режиме диагностирования двигателя при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр. При этом точку измерения давления р2 задают на линии расширения не менее чем в одном и не более чем в двадцати пяти градусах поворота коленчатого вала (ПКВ) от верхней мертвой точки (ВМТ).

В известном способе для получения эталонного значения диагностического параметра необходимо выполнить измерения в цилиндре с новыми деталями поршневого уплотнения. Еще отметим, что в известном способе, помимо измерения давления р2, которое служит источником информации о состоянии уплотнения, необходимо также выполнять измерение давления вне цилиндра p1.

Обязательность измерений в цилиндре с новыми деталями поршневого уплотнения и измерений давления воздуха вне цилиндра при каждом диагностировании - это недостатки способа, усложняющие его использование.

Задачей изобретения является усовершенствование известного способа диагностирования поршневого уплотнения ДВС по индикаторной диаграмме за счет устранения присущих ему недостатков.

Задача решается следующим образом. Прототипом выбран способ, защищенный патентом RU 2532825 С2. В заявляемом способе, как и в прототипе, изменение технического состояния поршневого уплотнения контролируют по изменению диагностического параметра от его эталонного значения, соответствующего новому уплотнению, до предельного значения, соответствующего неисправному уплотнению.

Отличие заявляемого способа от прототипа состоит в том, что в качестве диагностического параметра используют отношение абсолютных давлений ррсшсжт, где ррсш и рсжт - давления, измеренные на индикаторной диаграмме в заданных точках процесса, происходящего в надпоршневом объеме при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр, причем давление ррсш измеряют на линии расширения в точке, расположенной на заданном угловом расстоянии от ВМТ, составляющем не менее пяти и не более сорока градусов ПКВ, давление рсжт измеряют на линии сжатия в точке, расположенной на том же угловом расстоянии от ВМТ, а в качестве эталонного значения диагностического параметра, соответствующего новому уплотнению, принимают значение, равное единице. При этом наилучший результат диагностирования получают, задавая точку измерения давления ррсш на линии расширения не менее чем в пятнадцати и не более чем в двадцати пяти градусах ПКВ от ВМТ.

Технический результат заключается в упрощении процесса диагностирования при реализации заявляемого способа. Упрощение достигается тем, что отпадает необходимость измерения эталонного значения диагностического параметра в цилиндре с новыми деталями поршневого уплотнения, а также измерения давления воздуха вне цилиндра, выполняемого при каждом диагностировании. Диагностирование выполняют, измерив давление в двух точках одной и той же диаграммы, записанной на диагностируемом цилиндре.

В новом способе использованы выявленные свойства парных точек индикаторной диаграммы, записанной при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр. Парные точки расположены на одинаковом угловом расстоянии от ВМТ, одна из точек - на линии расширения, другая - на линии сжатия. В точке, расположенной на линии расширения (далее «чувствительной точке»), давление чутко реагирует на изменение технического состояния поршневого уплотнения. В другой, расположенной на линии сжатия (далее «нечувствительной точке»), давление на это изменение не реагирует. При новом уплотнении давление в парных точках практически одинаково. С ухудшением состояния уплотнения давление в чувствительной точке снижается, в нечувствительной остается неизменным. Отношение давления чувствительной точки к давлению нечувствительной точки Ррсшсжт характеризует техническое состояние поршневого уплотнения в относительных единицах, составляя 0,95-1 при новом поршневом уплотнении и уменьшаясь по мере ухудшения состояния уплотнения.

В прототипе изменение давления, происходящее при ухудшении состояния уплотнения, отслеживают от значения, измеренного в чувствительной точке при новом уплотнении. В заявляемом способе для той же цели используют значение, измеряемое в нечувствительной точке при текущем состоянии уплотнения. Выигрыш - отсутствие необходимости в проведении измерений при новом уплотнении.

В прототипе результаты измерения в чувствительной точке, получаемые при новом уплотнении и при текущем состоянии уплотнения, приводят к одинаковым условиям сравнения, измеряя давление воздуха и используя в качестве диагностического параметра отношение давления в чувствительной точке к давлению воздуха. В заявляемом способе необходимые измерения осуществляют в одинаковых условиях, поэтому отсутствует необходимость в проведении измерений давления воздуха вне цилиндра, что упрощает процесс диагностирования.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. У двигателя, работающего на установившемся режиме, отключают подачу топлива в диагностируемый цилиндр. В диагностируемом цилиндре записывают индикаторную диаграмму, развернутую по углу вращения коленчатого вала, любым предназначенным для такой записи индикатором. На диаграмме измеряют давление в двух заданных точках. Вычисляют отношение давления чувствительной точки к давлению нечувствительной точки. Получают численную характеристику текущего состояния поршневого уплотнения - диагностическое отношение, обозначаемое символом "k". Идеальному техническому состоянию уплотнения соответствует значение k=1. По мере ухудшения состояния значение k уменьшается. По имеющимся данным предельно допустимое значение k находится примерно в районе 0,75-0,8. Значения ниже 0,75 присущи уплотнениям, чье состояние приближается к аварийному.

На фигуре 1 представлены фрагменты четырех индикаторных диаграмм, записанных в диагностируемых цилиндрах дизелей при отключенной подаче топлива. На фрагментах отмечены диагностические точки: чувствительные (справа от ВМТ на расстоянии 15 градусов ПКВ) и нечувствительные (слева от ВМТ на расстоянии 15 градусов).

Фрагмент «а» принадлежит диаграмме, записанной в цилиндре дизеля после замены цилиндровой втулки, поршня и поршневых колец, то есть после обновления и обкатки всех деталей, составляющих поршневое уплотнение. На фрагменте видно, что давление в диагностических точках практически одинаково. Численная характеристика технического состояния уплотнения k составляет 0,97.

Фрагмент «б» принадлежит диаграмме, записанной в цилиндре, отработавшем порядка 7000 часов без замены деталей поршневого уплотнения. Численная характеристика технического состояния уплотнения k=0,91.

Фрагмент «в» принадлежит диаграмме, записанной в цилиндре, отработавшем около 15000 часов без замены деталей поршневого уплотнения. Численная характеристика технического состояния уплотнения k=0,8.

Фрагмент «г» принадлежит диаграмме, записанной в цилиндре дизеля, приобретенного с неизвестной наработкой и с повышенным выбросом картерных газов, признаком неблагополучного состояния поршневых уплотнений. Численная характеристика технического состояния диагностированного уплотнения k=0,67.

На фигуре 2 показано влияние заданных координат диагностических точек на численную характеристику технического состояния уплотнения - диагностическое отношение. На горизонтальной оси графика - заданные значения координат диагностических точек. На вертикальной - значения диагностического отношения. Линии отображают зависимость величины диагностического отношения от координат диагностических точек при различном техническом состоянии поршневого уплотнения. Совокупность линий позволяет проследить реакцию диагностического отношения на изменение состояния уплотнения при различных координатах диагностических точек.

При координатах точек, близких к ВМТ, например, в пределах 3 градусов, значения диагностического отношения мало отличаются от единицы даже в уплотнении с аварийным состоянием. При координатах точек от 5 до 40 градусов реакция диагностического отношения на изменение состояния уплотнения достаточно заметна и может быть использована для диагностирования. Однако район наибольшей реакции, иными словами наибольшей чувствительности диагностического отношения к состоянию уплотнения, располагается между 15 и 25 градусами ПКВ.

Полезность заявляемого способа состоит в следующем. Часть судовых, тепловозных и промышленных ДВС оборудована стационарными устройствами, предназначенными для записи индикаторных диаграмм, или обслуживается переносными устройствами, предназначенными для той же цели. С помощью упомянутых устройств периодически записывают и обрабатывают индикаторные диаграммы. Результаты обработки используют, в частности, для диагностирования состояния поршневых уплотнений. Применение заявляемого способа при обработке индикаторных диаграмм существенно упрощает получение качественного диагноза состояния поршневых уплотнений, на основе которого можно осуществлять их своевременный ремонт.

1. Способ диагностирования поршневого уплотнения двигателя внутреннего сгорания по индикаторной диаграмме, заключающийся в том, что изменение технического состояния поршневого уплотнения определяют по изменению диагностического параметра от его эталонного значения, соответствующего новому уплотнению, до предельного значения, соответствующего неисправному уплотнению, отличающийся тем, что в качестве диагностического параметра используют отношение абсолютных давлений ррсшсжт, где ррсш и рсжт - давления, измеренные на индикаторной диаграмме в заданных точках процесса, происходящего в надпоршневом объеме при отключенной подаче топлива в диагностируемый цилиндр, причем давление ррсш измеряют на линии расширения в точке, расположенной на заданном угловом расстоянии от верхней мертвой точки, составляющем не менее пяти и не более сорока градусов поворота коленчатого вала, давление рсжт измеряют на линии сжатия в точке, расположенной на таком же угловом расстоянии от верхней мертвой точки, а в качестве эталонного значения диагностического параметра, соответствующего новому уплотнению, принимают значение, равное единице.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что точку измерения давления ррсш задают на линии расширения не менее чем в пятнадцати и не более чем в двадцати пяти градусах поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки.



 

Похожие патенты:

Способ относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания. В заявленном способе для синхронизации используют свойство диаграммы давления, изменяющееся с изменением ее угловой позиции и обладающее в синхронизированной позиции характерным признаком.

Способ измерения рабочего моторесурса относится к области технической диагностики, в частности к измерительной технике. Способ заключается в измерении измерительным устройством действующих механических сил в рабочем объеме цилиндра (РОЦ), обусловленных перемещением воздуха при прокручивании коленчатого вала ДВС, в качестве измерительного устройства выбирают датчик шумов, преобразующий шум, возникающий при взаимодействии деталей во время прокручивания коленчатого вала, в электрическую энергию (Wpoц), измеряемую ваттметром, которая соответствует величине степени износа деталей механизмов на момент измерения рабочего моторесурса (Рм), размещают ДТП герметично в любое отверстие прямого доступа в полость РОЦ четырехтактного или двухтактного ДВС и, в пусковом режиме, в течение 1-2 секунд осуществляют измерение Рм в каждом РОЦ ДВС, результат измерения выражают математической формой алгебраической суммы Wpoц, для двухтактных ДВС в качестве измерительного устройства выбирают датчик шумов вибрации, преобразующий энергию вибрации Wв в точке поверхности головки цилиндра в электрическую энергию, результат измерения выражают математической формой алгебраической суммы Wв.

Изобретение относится к способам контроля выбросов отработавших газов при эксплуатации двигателя. Представлен способ обнаружения всасывания углеводородов в двигатель на основании одновременного отслеживания неустойчивости в работе цилиндров и повышенного тепловыделения отработавших газов.

Изобретение относится к области испытаний машин и двигателей, в частности к стендам для испытаний тепловых двигателей. Стенд для испытания тепловых двигателей содержит контур питания испытуемого двигателя штатным топливом, блок контроля параметров работы двигателя, контур подготовки исследуемого топлива, ультразвуковой проточный реактор и контур охлаждения излучателя ультразвукового проточного реактора.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя заключается в том, что выполняют индикацию о снижении эффективности работы системы вентиляции картера на основании характеристик провала давления в вентиляционной трубке картера в переходных условиях во время запуска двигателя.

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния однотипных механизмов машин, и может быть использовано, например, для оценки технического состояния узлов ходовой части транспортного средства.

Способ включает в себя оценку параметров мониторинга на основании данных работы контура обратной связи; получение индикаторов на основании параметров мониторинга; определение по меньшей мере одной сигнатуры на основании значений по меньшей мере части индикаторов; и обнаружение и локализацию деградации, влияющей на контур обратной связи, в зависимости от упомянутой по меньшей мере одной определенной сигнатуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для безразборной диагностики двигателей внутреннего сгорания. В предлагаемом изобретении измерения выполняются тензометрами сопротивления, установленными непосредственно на стержне шатуна и работающими при одинаковых условиях, что исключает влияние на точность измерений самой установки датчиков, режима нагружения и температурного состояния; пересчет напряжений на стержне шатуна от давления газов в цилиндре как функции от угла поворота коленчатого вала выполняется на основе известного динамического расчета действующих сил в кривошипно-шатунном механизме; влияние температуры устраняется датчиком температурной компенсации, установленным на разгруженной пластине из материала шатуна на месте измерений напряжений; исключается неидентичность условий работы датчиков, установленных в прототипе на шпильках, крепящих крышки цилиндров, так как все шатуны находятся в одинаковых условиях; тензометрические датчики на шатуне работают в пределах закона Гука, что исключает нелинейность измерений во всем диапазоне режимов нагружения.

Изобретение может быть использовано в процессе доводки деталей и узлов турбомашин, в частности авиационных двигателей, а также для изучения явлений ротор-статорного взаимодействия и усиления амплитуд колебаний, вызванного расстройкой рабочих колес.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим измерение двух или более переменных величин, и может быть использовано в составе оборудования, содержащего мехатронные приводы.

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния систем управления авиационными газотурбинными двигателями. Способ безопасной эксплуатации авиационного газотурбинного двигателя включает сравнение фактического значения параметра технического состояния элементов конструкции двигателя во время эксплуатации с его предельно допустимым значением и последующее определение остаточного ресурса элементов конструкции двигателя по результатам этого сравнения. В качестве параметра выбирают уровень работоспособности элементов конструкции двигателя с учетом внешних воздействующих факторов, а о времени до наступления отказа судят по скорости изменения уровня работоспособности. Технический результат - своевременное определение предотказного состояния газотурбинного двигателя для его технического обслуживания. 3 з. п. ф-лы, 4ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к определению при испытаниях коэффициента расхода газа через сопловой аппарат турбины, и может быть использовано в двухконтурных газотурбинных двигателях. Способ позволяет повысить достоверность определения величины коэффициента расхода газа через сопловой аппарат турбины двухконтурного газотурбинного двигателя. При этом для определения значений параметров коэффициента расхода Аг газа проводят испытания газогенератора двухконтурного двигателя и замеряют давление воздуха за компрессором Р к ∗ , температуру воздуха перед и за компрессором Т в х ∗ и Т к ∗ , расход воздуха в компрессоре Gв, расход топлива Gт, расход воздуха, участвующего в горении Gвгор, по замеренным в результате испытаний параметрам определяют значения расхода газа Gг, давления газа Р г ∗ , температуры газа перед турбиной Т г ∗ и полученные величины включают в формулу для определения коэффициента расхода газа Аг.

Изобретение относится к конструкциям экспериментальных стендов для испытания струйных насосов (СН), работающих в составе погружных установок для добычи нефти, содержащих электродвигатель, гидрозащиту, электроцентробежный насос и газосепаратор. Стенд содержит гравитационный сепаратор, систему задвижек, испытываемый струйный насос и электроцентробежный насос. Стенд дополнительно оснащен скважиной, в которой размещен электроцентробежный насос с погружным электродвигателем, гидрозащитой и газосепаратором, а также компрессором для закачки в скважину газа под давлением. Изобретение направлено на обеспечение возможности моделирования скважинных условий и исследования совместной работы струйного насоса в компоновке с другим погружным оборудованием, а также подбор СН к конкретной скважине. 2 ил.

Изобретение относится к техническому обслуживанию вертолетных двигателей. Технический результат - предоставление системы назначения технического обслуживания, которая принимает во внимание множество составляющих уже примененного технического обслуживания, полетные условия эксплуатации и конкретную конфигурацию двигателя, чтобы определить операции по техническому обслуживанию для вертолетного двигателя. Система для назначения технического обслуживания (ТО) вертолетных двигателей содержит централизованную базу данных; средство для сбора информации о показателе(ях) рабочего состояния двигателей и для обновления данных о рабочем состоянии в зависимости от собранной информации; средство для идентификации операции по ТО; средство для генерирования непрерывной сигнализации для каждой идентифицированной операции по ТО; средство для удостоверенного цифровой подписью обновления данных о примененном ТО и данных о конкретизированной конфигурации в соответствии с каждой операцией по техническому ТО и средство для деактивации активированной сигнализации. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу определения эффективной мощности двигателей внутреннего сгорания. Изобретение заключается в следующем. Проводят бестормозные испытания группы двигателей одной марки с заранее известной эффективной мощностью. По каждому двигателю из этой группы посредством электродинамического измерительного прибора фиксируют максимальное значение электрического импульса (напряжение, силу тока или мощность), создаваемого преобразователем. При этом находят функцию максимального значения импульса от эффективной мощности двигателя. Затем определяют максимальное значение импульса первичного преобразователя при испытании в таком же режиме любого другого двигателя этой же марки. По полученным результатам, используя указанную функцию, определяют эффективную мощность отдельно взятого испытываемого двигателя. В результате представляется возможным использовать при бестормозных испытаниях двигателей общедоступные (стандартные) электродинамические измерительные приборы: амперметр, вольтметр или ваттметр. Это позволяет создать простой и доступный способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.

Описаны способ и система для испытания компрессора. Для проведения испытания методом подобия выбирают заменитель для HFC-134a. Применяют заменяющий испытательный газ либо в чистом виде, либо в смеси с другими газами, чтобы провести испытание компрессора в соответствии со стандартом ASME РТС-10 проведения испытаний для определения рабочих характеристик. Заменяющий испытательный газ может, например, обладать молекулярной массой от 40 г/моль до 150 г/моль, потенциалом глобального потепления (ПГП) менее 700 и показателем адиабаты газа от 1 до 1,5, одним из другого набора заданных свойств, или испытательный газ можно выбрать из группы, включающей HFC-245ca (также известный как R-245 или под его химическим наименованием 1,1,2,2,3-пентафторпентан), HFO-1234yf (также известный под его химическим наименованием 2,3,3,3-тетрафторпропен-1), HFO-1234ZE (также известный под его химическим наименованием транс-1,3,3,3-тетрафторпропен-1) и DR-11. Технический результат изобретения - приближение условий испытания к условиям, при которых центробежный компрессор будет работать при эксплуатации. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройству контроля деградации материала и защитных покрытий турбинных лопаток газотурбинных двигателей. Устройство содержит теплоизолятор, установленный на корпусе, крышку со стяжным стержнем и термопарами, электронагреватель, расположенный во внутреннем пространстве устройства, например, вокруг стяжного стержня, испытываемый образец представляет собой полый цилиндр из материала турбинных лопаток, установленный в устройстве между теплоизолятором и крышкой со стяжным стержнем, стяжной стержень проходит во внутреннем пространстве устройства по его оси, причем конец стяжного стержня выступает из корпуса устройства и имеет резьбу, крышка, испытываемый образец, теплоизолятор, корпус стягиваются посредством стяжного стержня с помощью гайки, термопары расположены в крышке на ее поверхности, прижимающей испытываемый образец, и соединены с усилителем сигнала термопар, который в свою очередь соединен с устройством контроля и управления. Технический результат - обеспечение постоянного контроля деградации материала турбинных лопаток и их защитных покрытий в реальных условиях их эксплуатации в двигателе без нарушения его целостности через любой промежуток времени. 1 ил.
Наверх