Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания

тн нчфинар.,ч )" 1 Союз Советскик Соцнвлистическнк Республик(22) Заявлено 1001.78 (21) 2570159/25-06 (51) М с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 01 М 15/00 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(53) УДК 621.436. 001 5(088,8) Дата опубликования описания 151280(72) Автор изобретения А.А,Грин Ленинградское высшее инженерное морское училище им, С,О,Макарова(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобретение относится к диагностированию технического состояния двигателей внутреннего сгорания,Известны способы диагностики двигателей внутреннего сгарания путем опре 5деления компрессии в цилиндре, которые основаны на сопоставлении величины сопротивления движению, оказываемого поршнями отдельных цилиндров привращении двигателя с пониженной относительно номинальной частотой и зависящего от существующей утечки сжатогонад ними воздуха через зазоры и неплот.ности прилегания комплекта поршневыхколец 11, 15Такие способы на практике сложныприменительно к крупным двигателями не обеспечивают непрерывного контроля.Известны способы диагностики двигателей внутреннего сгорания путемопределения компрессии в цилиндре,заключающиеся в том, что измеряютпараметры при диагностике, обрабатывают их и сравнивают результаты с 25эталонными (21.Недостатком известных способови устройств контроля компрессии является то, что они направлены на диагностику технического состояния 30 2преимущественно четырехтактных автотракторных двигателей. Компрессиюмощных 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 сгоранияпутем определения компрессии в ци"линдре, заключающиеся в том, что многократно осуществляют режим выбега,измеряют параметры выбега, обрабатывают их и сравнивают результаты сэталонными 31.Однако такие способы не позволяютопределить состояние отдельных цилиндров, что снижает эффективностьдиагностики. Необходимость повторныхвыбегов с одного и того же режимаснижает их оперативность, а необходимость измерителей времени и частотыповышает их сложность.Цель изобретения - повышение эффективности при снижении сложности иповышении оперативности диагноза.Поставленная цель достигается тем,что в качестве параметр ныбега измеряют угловое поло мне остановкикривошипа, ближайшего к направлениюхода сжатия, относительно верхнеймертвой точки (ВКТ) его цилиндра, приобработке суммируют количество измеренных угловых положений, расположенныхв 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 - схемапоперечного сечения двигателя внутреннего сгорания; на фиг, 3 - траекториявыбега двигателя перед остановкой;на фиг, 4 - конечные фазы остановкиколенчатого вала шестицилиндровогодвигателя, свидетельствующие о пони-женной компрессии в цилиндре Р 2;на фиг, 5 - конечные участки траекторий двигателя, совершаемых колеичатыглвалогл двигателя ф"Зульцер" 6 РД 56 относительно направления к ВИТ.Сущность способа поясняется с помощью варианта устройства его осуществления (фиг, 1),Устройство содержит датчик-отметчик1 останов двигателя, смонтированный на соответствующем механизме илиузле системы управления или блокировки, контактное электрическое устройство 2, состоящее из кольцевой металлической ленты, расположенной навыходном участке коленчатого валадвигателя, и электроприводного контактирующего механизма, размещенного в любом положении по окружности,блок 3 распознавания принадлежностивходного сигнала определенному цилиндру посредствогл сравнения с заданными установками и угловым смещениемотносительно истинного направленияхода сжатия, суммирующий счетчик 4имульсов для каждого цилиндра, блок5 сравнения сумм и выделения наибольшей, табло 6 обозначения цилиндрас наименьшей компрессией, блок 7 ограничения угла сектора, симметричнорасположенного по отношению к кривошипу, в пределах которого измеряетсяугловое положение остановки, блок 8запоминания последовательности поступивших в счетчики сигналов угловостановки и общий для всех счетчиковблок 9 ввода-вывода сигналов. Сигнал оетановки от датчика 1 вызывает срабатывание контактного устройства 2, которое измеряет величину угла остановки в соответствии с круговой градуировкой на маховике и по. дает пропорциональный ему сигнал в блоке 3 для сравнения с установками, необходимыми для распознавания принадлежности угла определенному номеру цилиндра, оказавшемуся в момент измерения ближайшим к направлению хода сжатия поршней, то есть к положению ВИТ, после чего импульс поступает в суммирующий счетчик 4 соответствующего цилиндра. Показания счетчиков сравниваются между собой в блоке5 и на табло 6 высвечивается номер. 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 всехцилиндров двигателя в порядке возрастания их компрессии.,В блоке 7 задаютограничение величины сектора,расположенного сиглметрично относительно каждого кривошипа,в пределах которого от 15 считываются углы, поступающие на суммирование, Текущее количество измеренных углов, необходимое для контролякомпресии, подбирают экспериментально и ограничивают по общему числу, нащ пример 100, для чего применяют блок 8запоминания последовательности поступления замеров в счетчики, в результатечего одновременно с поступлениемсто первого отсчета происходит сбрасываниепервого посредством блока9 ввода-вывода сигналов,Изложенный способ контроля компрессии наиболее просто и доступно реализуется на базе ЭЦБИ, обладающей, примерно, 100 ячейками, наобходимымидля заполнения величин углов.Физическая сущность процессов, положенных в основу предлагаемого способа, поясняется фиг, 2, на которойсхематично представлено поперечноеЗ 5 сечение двигателя 10 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом 11 и поршнем 12, совершающимход сжатия, Перемещаясь по часовой,стрелке, кривошип цилиндра 13 прибли 40 жается к направлению движения, совпадающему с направлением хода сжатияи обозначенному метвой 14, и всртечает возрастающее сопротивление движению.Чем меньше суммарная величиназазора между поршнем 12 и цилиндром13, тем сопротивление движению вышеВвиду этого в останавливающемся привыдаче двигателе, частота вращениякоторого постепенно падает, эамедле 5 О ние, вызываемое отдельными цилиндрами при совершении хода сжатия, различно, Частота вращения понижается вбольшей степени при переходе черезположение максимального сжатия поршня, имеющего малую компрессию, поскольку процесс сжатия сопровождаетсяпотерей энергии с воздухом, перетека"ющим иэ объегла сжатия через неплотности, образованные комплектогл поршне, вых колец, Поскольку, на протяжении60 одного оборота вала сопротивлениедвижению меняется несколько раэ в соответствии с числом цилиндров, то вконечной стадии перед остановкой вращение переходит в затухающее колеба 65 тельное движение (фиг, 3). Очевидно, 787928что после остановки двигателя кривошипы могут занять окончательное, положение, симметричное относительно ходасжатия (линии 15 и 16) или смеценное(линии 17 и 18), Обращаясь к второмуслучаю углоного расположения, можноутверждать, что поршненая группа второго цилиндра обладает малой компрессией, так как после остановкикривошип занимает положения, преимущественно приближенные к направлениюхода сжатия, которое для шестицилиндрового двигателя иллюстрируется Фиг,4. Признаком наличия низкой компрессии цилиндра является то, что егокривошип после остановки-чаще другихоказывается вблизи положения, совпадающего по направлению с ходом сжатия, причем, угловое отстояние у него оказывается меньшим, чем у другихи меньше половины сектора угла заклинки криношипов, 20Силовые установки теплоходов отечественного и зарубежного морскогофлота оборудованы исключительно моцными крупноразмерными малооборотнымии среднеоборотными дизелями.Механическое 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 н современных мощных,1(ВС технически невозмонжно и нецелесообразно,На фиг, 5 показано, что траекториидвижения, совершаемые кривошипами35коленчатого вала относительно ходасжатия в направлении к ВМТ, представляют собой затухающие колебания, предшествуюцие остановке двигателя. Вряде случаев соседние по углу эаклинки поршни совершают неоднократныемалые хода вблизи ВМТ, В теоретическом случае, соответствующем хорошейи равной компрессии всех цилиндров,коленчатый нал должен останавливаться так, чтобы середина сектора углаэаклинки кривошипов оказалась напротив метки ВМТ, Чем больше величинаотклонения измеренного углового положения остановки от середины сектора,тем вероятнее наличие в цилиндре пониженной компрессииПримером этомуслужит преобладающее расположение углов остановки вблизи ВМТ цилиндра Р 4.В заключении можно сказать, что по;ложение угла остановки кривошипов 55коленчатого вала относительно направления к ВМТ характеризует компрессионные свойства близлежащихк нему по заклинке цилиндров,Для проведения анализа компрес- рсионной способности необходима реализация не более ста последовательных измерений, способ выделения цилиндра, поршневая группа которого нуждается прежде других в профилактическом осмотре, применим в первуюочередь к тем цилиндрам, котбрые поте.ряли компрессию вследствие естестненного износа или появления малой подвижности поршневых колец.Предлагаемый способ контроля помимо вышеуказанных достоинств нетребует применения вспомогательногопривода при диагностировании, исключает выделение процедуры измеренияв самостоятельную операцию и принлечение для ее .выполнения специалистаоператора,Необходимость расширения внедрения систем диагностики на основе контроля компрессии вытекает из сопоставления моцности, приходящей на одинцилиндр, которая для автотранспортныхдвигателей составляет до 30 э.л.са в судовых малооборотных двигателяхдостигает 3500 э,л,с. Очевидно, чтосвоевременная проверка двигателей,дающая возможость поддерживать ихв хорошем техническом состоянии, поз.воляет экономить только на расходезапасных частей 5 О, снижая одновременно трудозатраты на обслуживаниеи продлевая время нахождения суднав эксплуатации, В автотракторномхозяйстве применение систем безразборной диагностики технического состояния двигателей позволяет вдвоеувеличить срок службы основных деталей и, следовательно - период без",ремонтной эксплуатации,Формула изобретенияСпособ диагностики двигателя внутреннего сгорания путем определениякомпрессии в цилиндре, эаключаюцийся.в тогл, что многократно осуществляютрежим выбега, измеряют параметры выбега, обрабатывают их и сравнивают результаты с эталонными, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности при снижении сложностии повышении оперативности диагноза,в качестве параметра ныбега измеряют угловое положение остановкикриношипа, ближайшего к направлениюхода сжатия относительно верхнеймертвой точки его цилиндра,дриобработке суюлируют количество измеренныхугловых положенийрасположенных нпределах заданного сектора,размещенного симетрично относительно теоретически нормального положения кривошипапричем неличину сектора выбирают неболее угла эаклинки криношипов вала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1, Патент ФРГ Р 2007806, кл,кл. С 01 М 15/00, 1975,2. Патент Австрии Р 313607,кл, 42 к 12, 1974.3. Ждановский Н.С, Неустановившиеся режигы работы поршневых и газотурбинных двигателей внутреннегосгорания, Л, Машиностроение,1974, с, 95-105,787928 Иб Составитель Н,Патрахольцеведактор А.Наурсков Техред Н. Бабурка ректорВ Бутяга одписн д,4 Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,илиал П э 8339/48 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Х, 019о комитета ССи открытийРаушская наб,