Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ (i»787928 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 1001.78 (21) 2570159/25-06 (51) М с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 М 15/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиии и открытий

Опубликовано 151280. Бюллетень № 46 (53) УДК621.436.

001.5(088.8) Дата опубликования описания 15.1280 (72) Автор изобретения

А.A.Ãðèí

Ленинградское высшее инженерное морское училище им, С,О.Макарова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к диагностированию технического состояния двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы диагностики двигателей внутреннего сгарания путем опре 5 деления компрессии в цилиндре, которые основаны на сопоставлении величины сопротивления движению, оказываемого поршнями отдельных цилиндров при вращении двигателя с ïoíèæåííoé отно- 10 сительно номинальной частотой и зависящего от существующей утечки сжатого над ними воздуха через зазоры и неплотности прилегания комплекта поршневых колец 1). 15

Такие способы на практике сложны применительно к крупным двигателям и не обеспечивают непрерывного контроля.

Известны способы диагностики дви- 20 гателей внутреннего сгорания путем определения компрессии в цилиндре, заключающиеся в том, что измеряют параметры при диагностике, обрабатывают их и сравнивают результаты с 25 эталонными (2).

Недостатком известных способов и устройств контроля компрессии является то, что они направлены на диагностику технического состояния 30

2 преимущественно четырехтактных автотракторных двигателей. Компрессию мощных средне- и малооборотных судовых двигателей, имеющих большие габариты, определить известными способами невозможно из-за отсутсвия привода соответствующего размера и мощности.

Известны также способы диагностики двигателей внутреннего сгорания путем определения компрессии в цилиндре, заключающиеся в том, что многократно осуществляют режим выбега, измеряют параметры выбега, обрабатывают их и сравнивают результаты с эталонными (31.

Однако такие способы не позволяют определить состояние отдельных цилиндров, что снижает эффективность диагностики. Необходимость повторных выбегов с одного и того же режима снижает их оперативность, а необходимость измерителей времени и частоты повышает их сложность.

Цель изобретения — повышение эффективности при снижении сложности и повышении оперативности диагноза.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве параме ныбега измеряют угловое половике остановки

787928 кривошипа, ближайшего к направлению хода сжатия, относительно верхней мертвой точки (БИТ) его цилиндра, при обработке суммируют количество измеренных угловых положений, расположенных в пределах заданного сектора, размещенного симметрично относительно теоретически нормального положения кривошипа, причем, величину сектора выбирают не более угла эаклинки кривошипов вала.

На фиг. 1 представлена функциональная схема одного из вариантов осуществления способа; на фиг. 2 — схема поперечного сечения двигателя внутреннего сгорания; на фиг, 3 — траектория выбега двигателя перед остановкой; на фиг, 4 — конечные фазы остановки коленчатого .вала шестицилиндрового двигателя, свидетельствующие о пони- женной компрессии в цилиндре Р 2; на фиг, 5 — конечные участки траекторий двигателя, совершаемых коленчатым валогл двигателя "Зульцер 6РД56 относительно направления к БИТ.

Сущность способа поясняется с помощью варианта устройства его осуществления (фиг, 1), Устройство содержит датчик-отметчик

1 осТВНОВКН двигатеJIsl ный на соответствующем механизме или узле системы управления или блокировки, контактное электрическое устройство 2, состоящее из кольцевой металлической ленты, расположенной на выходном участке коленчатого нала двигателя, и электроприводного контактирующего механизма, размещенного в любом положении по окружности, блок 3 распознавания принадлежности входного сигнала определенному цилиндру посредствогл сравнения с заданными установками и угловым смещением относительно истинного направления хода сжатия, суммирующий счетчик 4 имульсов для каждого цилиндра, блок

5 сравнения сумм и выделения наибольшей, табло 6 обозначения цилиндра с наименьшей компрессией, блок 7 ограничения угла сектора, симметрично расположенного по отношению к кривошипу, в пределах которого измеряется угловое положение остановки, блок 8 запоминания последовательности поступивших в счетчики сигналов углов остановки и общий для всех счетчиков блок 9 ввода-вывода сигналов.

Сигнал оСтановки от датчика 1 вызывает срабатывание контактного уст ройства 2, которое измеряет величину угла остановки в соответствии с круговой градуировкой на маховике и подает пропорциональный ему сигнал в блоке 3 для сравнения с установками, необходимыми для распознавания принадлежности угла определенному нoMeру цилиндра, оказавшемуся в момент измерения ближайшим к направлению хода сжатия поршней, то есть к положению Bt(T, после чего импульс поступает в суммирующий счетчик 4 соответствующего цилиндра. Показания счетчиков сравниваются между собой в блоке

5 и на табло б высвечивается номер

i . цилиндра, в секторе кривошипа которо го зарегистрировано наибольшее количество остановок и который имеет соответственно наименьшую компенсацию, Как вариант, можно высвечивать с понижающейся яркостью ламп номера всех цилиндров двигателя в порядке возрастания их компрессии.,В блоке 7 задают ограничение величины сектора,расположенного сиглметрично относительно каждого кривошипа,в пределах которого отi5 считываются углы, поступающие на суммирование. Текущее количество измеренных углов, необходимое для контроля компресии, подбирают экспериментально и ограничивают по общему числу, наэО пример 100, для чего применяют блок 8 запоминания последовательности поступления замеров в счетчики, в результате чего одновременно с поступлением сто первого отсчета происходит сбрасывание.первого посредством блока

9 ввода-вывода сигналов.

Изложенный способ контроля компрессии наиболее просто и доступно реализуется на базе ЭЦБИ, обладающей, примерно, 100 ячейками, наобходимыми для заполнения величин углов.

Физическая сущность процессов, положенных в основу предлагаемого способа, поясняется фиг. 2, на которой схематично представлено поперечное сечение двигателя 10 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом 11 и поршнем 12, совершающим ход сжатия. Перемещаясь по часовой ,стрелке, кривошип цилиндра 13 прибли40 жается к направлению движения, совпадающему с направлением хода сжатия и обозначенному метвой 14, и всртечает возрастающее сопротивление движению.Чем меньше суммарная величина зазора между поршнем 12 и цилиндром

13, тем сопротивление движению выше

Ввиду этого в останавливающемся при выдаче двигателе, частота вращения которого постепенно падает, замедление, вызываемое отдельными цилиндрами при совершении хода сжатия, различно, Частота вращения понижается в большей степени при переходе через положение максимального сжатия поршня, имеющего малую компрессию, поскольку процесс сжатия сопровождается потерей энергии с воздухом, перетекающим из объегла сжатия через неплотности, образованные комплектогл поршне, вых колец. Поскольку, на протяжении

6Q одного оборота нала сопротивление .движению меняется несколько раэ в соответствии с числом цилиндров, то в конечной стадии перед остановкой вращение переходит в затухающее колебательное движение (фиг. 3) ° Очевидно, 787928 что после остановки двигателя кривошипы могут занять окончательное, положение, симметричное относительно хода сжатия (линии 15 и 16) или смеценное (линии 17 и 18), Обращаясь к второму случаю углового расположения, можно утверждать, что поршневая группа второго цилиндра обладает малой компрессией, так как после остановки кривошип занимает положения, преимущественно приближенные к направлению хода сжатия, которое для шестицилиндрового двигателя иллюстрируется фиг.

4. Признаком наличия низкой компрес-. сии цилиндра является то, что его кривошип после остановки-чаще других оказывается вблизи положения, совпа- 15 дающего по направлению с ходом сжатия, причем, угловое отстояние у него оказывается меньшим, чем у других и меньше половины сектора угла заклинки кривошипов. 20

Силовые установки теплоходов отечественного и зарубежного морского флота оборудованы исключительно моцными крупноразмерными малооборотными и среднеоборотными дизелями.Механичес кое раскручивание двигателя производится при пуске не механическим приводом, аналогичным стартеру, а подачей непосредственно в цилиндр предварительно сжатого воздуха. Ввиду этого применение известных способов контроля компрессии в современных мощных ,1(ВС технически невозмонжно и нецелесообразно.

На фиг. 5 показано, что траектории движения, совершаемые кривошипами

3S коленчатого вала относительно хода сжатия в направлении к ВМТ, представляют собой затухающие колебания, предшествуюцие остановке двигателя. В ряде случаев соседние по углу эаклин- 40 ки поршни совершают неоднократные малые хода вблизи BNT. В теоретическом случае, соответствующем хорошей и равной компрессии всех цилиндров, коленчатый вал должен останавливаться так, чтобы середина сектора угла эаклинки кривошипов оказалась напротив метки BMT. Чем больше величина отклонения измеренного углового положения остановки от середины сектора, тем вероятнее наличие в цилиндре пониженной компрессии ° Примером этому служит преобладающее расположение углов остановки вблизи ВМТ цилиндра 94.

B заключении можно сказать, что по; ложение угла остановки кривошипов 55 коленчатого вала относительно направления к ВМТ характеризует компрессионные свойства близлежащих к нему по заклинке цилиндров, Для проведения анализа компрес- gg сионной способности необходима реализация не более ста последовательных измерений, способ выделения цилиндра, поршневая группа которого нуж дается прежде других в профилактическом осмотре, применим в первую очередь к тем цилиндрам, котбрые ïoTåряли компрессию вследствие естественного износа или появления малой подвижности поршневых колец.

Предлагаемый способ контроля помимо вышеуказанных достоинств не требует применения вспомогательного привода при диагностировании, исключает выделение процедуры измерения в самостоятельную операцию и привлечение для ее выполнения специалистаоператора.

Необходимость расширения внедрения систем диагностики на основе контроля компрессии вытекает из сопоставления моцности, приходящей на один цилиндр, которая для автотранспортных двигателей составляет до 30 э.л.с., а в судовых малооборотных двигателях достигает 3500 э,л,с. Очевидно, что своевременная проверка двигателей, дающая возмож::ость поддерживать их в хорошем техническом состоянии, позволяет экономить только на расходе запасных частей 53, снижая одновременно трудозатраты на обслуживание и продлевая время нахождения судна в эксплуатации. В автотракторном хозяйстве применение систем безразборной диагностики технического состояния двигателей позволяет вдвое увеличить срок службы основных деталей и, следовательно — период без-, ремонтной эксплуатации, Формула изобретения

Способ диагностики двигателя внут реннего сгорания путем определения компрессии в цилиндре, заключающийся

-в тогл, что многократно осуществляют режим выбега, измеряют параметры выбега, обрабатывают их и сравнивают результаты с эталонными, отличающийся тем, что, с целью повеления эффективности при снижении сложности и повышении оперативности диагноза, в качестве параметра выбега измеряют угловое положение остановки кривошипа, ближайшего к направлению хода сжатия относительно верхней мертвой точки его цилиндра,дриобработке суммируют количество измеренных угловых положений„расположенных в пределах заданного сектора,размещен.ного симетрично oTHQOHTBJlbHQ TpopBTH» чески нормального положения кривошипа причем величину сектора выбирают не более угла эаклинки кривошипов вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Р 2007806, кл. кл. С 01 М 15/00, 1975.

2. Патент Австрии P. 313607, кл. 42 к 12, 1974.

3. Ждановский Н.С, Неустановившие ся режи ы работы поршневых и газотурбинных двигателей внутреннегo сгорания. Л.„ Машиностроение, 1974, с. 95-105. 787928

ИФЛОP йб

Составитель Н.Патрахольцев

Редактор A.Íàóðñêoâ Техред Н. Бабурка Корректор В.Бутяга

Подписное

Заказ 8339/48 Тираж 1019

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4