СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
METHOD FOR DIAGNOSTICS OF ENGINE OPERATION

Изобретение относится к двигателестроению, в частности устройствам для диагностики двигателей.
Известен способ оценки пневмоплотности конкретного цилиндра путем принудительной его опрессовки сжатым воздухом (принцип пневмокалибратора) [1]. Способ позволяет выявить конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра при медленном прокручивании коленчатого вала выставляется на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр под определенным давлением подается сжатый воздух и по времени падения давления оценивается пневмоплотность цилиндра. Этот способ имеет существенные недостатки и ограничения применения. Способ требует применения приспособлений для поворота и фиксации в заданном положении коленчатого вала и установки воздухопроводов. Большое количество ручных операций по подключению и отключению воздухопроводов к каждому цилиндру, по установке коленчатого вала в заданное положение и его фиксации для исключения его поворота под воздействием давления воздуха ограничивает применение данного способа. Кроме того, измерение падения давления только в одном положении цилиндра, например, при конусном или неравномерном его износе, снижает достоверность оценки, при этом клапанные устройства диагностируются лишь частично.
Способ не поддается автоматизации за счет большого количества ручных операций, и неоднозначности результатов.
Известен также способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания. При реализации этого способа перекрывают впускной и выпускной каналы цилиндра, затем с определенной скоростью проворачивают коленчатый вал, тем самым перемещают поршень проверяемого цилиндра от верхней мертвой точки (в.м.т.) до нижней мертвой точки (н.м.т.) на такте впуска. При этом определяют расход воздуха, поступающего в цилиндр. Далее перекрывают выход воздуха из цилиндра, с определенной скоростью перемещают поршень от н.м.т. к в.м.т., и через заданный промежуток времени открывают выход воздуха из цилиндра, определяя его расход. Диагностирование осуществляют по соотношению расходов [2].
Рассматриваемому способу также присущи недостатки представленного ранее способа оценки пневмоплотности цилиндров:
ограничение применения и высокая трудоемкость за счет большого количества ручных операций.
Дополнительными недостатками этого способа является ограниченная информативность диагноза, т.к. оценивается только сопряжение поршень-кольцо-цилиндр-двигатель, при полном отсутствии информации по состоянию клапанного механизма.
Наиболее близким к предлагаемому способу диагностики работы двигателя является способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что отключают подачу топлива в цилиндры, герметизируют впускной коллектор, двигатель прокручивают от внешнего источника, устанавливают определенный скоростной и тепловой режимы, подключают к впускному коллектору через регулирующий орган источник сжатого газа, измеряют показатель сравнения и сравнивают его с эталонным, полученным на эталонном двигателе при тех же скоростном и тепловом режимах. Дополнительно герметизируют выпускной коллектор, измеряют давление газа во впускном коллекторе, добиваются путем изменения расхода из источника сжатого газа определенного давления во впускном коллекторе, соответствующего давлению в эталонном двигателе, в качестве показателя сравнения принимают расход газа из источника сжатого газа [3].
Недостатком способа-прототипа является высокая трудоемкость дополнительной герметизации впускного и выпускного коллектора, необходимость прокрутки двигателя от внешнего источника энергии.
Задача изобретения - снижение трудоемкости диагностики двигателя.
Поставленная задача достигается тем, что с помощью системы воздушного пуска двигателя без подачи топлива прокручивают двигатель, измеряют давление в баллоне системы воздушного пуска до начала и после окончания прокрутки, при этом расход воздуха из баллона на прокрутке двигателя определяют из разности давления воздуха в баллоне до начала прокрутки и после окончания прокрутки и известного объема баллона определяют разность между расходом воздуха из баллона и расчетным количеством воздуха для теоретического двигателя без утечки воздуха (двигатель без утечки) с известным объемом цилиндра, при этом полученная разность представляет собой величину утечки.
Технический результат достигается за счет уменьшения ручных операций по герметизации впускного и выпускного коллектора и исключения внешнего источника энергии прокрутки двигателя.
На чертеже представлена схема автоматизированного устройства диагностики работы для осуществления предлагаемого способа, содержащая датчик давления 1, блок сопряжения датчиков с персональным компьютером (ПК) 2, ПК 3, датчик положения коленчатого вала 4, соединенный с двигателем 5, и баллон со сжатым воздухом 6, подключенный через воздушную магистраль 7 к двигателю 5.
Способ осуществляется следующим образом.
Устанавливают датчик давления 1 в магистраль системы воздушного пуска, на двигатель устанавливают датчик положения коленчатого вала 4. Оба датчика подсоединяют к электронному блоку сопряжения датчиков 2. Без подачи топлива прокручивают двигатель сжатым воздухам из баллона 6 через воздушную магистраль 7 и систему воздушного запуска двигателя. Блок сопряжения датчиков 2 регистрирует сигналы с датчиков и после преобразования выдает информацию на ПК 3.
Способ основан на применении уравнение состояния идеального газа
где Р - давление газа; V - объем газа; Т - температура газа; m - масса газа; R - универсальная газовая постоянная; М - молярная масса.
Объем баллона известен, величины давления до начала прокрутки и после окончания прокрутки двигателя замеряются датчиком давления. На основании уравнения состояния идеального газа можно вычислить количество израсходованного воздуха W из баллона за прокрутку двигателя.
1
Зная объем двигателя, количество оборотов коленчатого вала и давление в баллоне, можно рассчитать количество тактов каждого цилиндра и количество израсходованного воздуха из баллона на каждом такте. Сумма расходов по каждому такту будет равна количеству израсходованного воздуха W за прокрутку для двигателя без утечки.
1
Разность между количеством израсходованного воздуха из баллона W и расчетным количеством воздуха W для двигателя с известным объемом цилиндра за прокрутку представляет собой величину утечки воздуха за счет износа узлов двигателя и характеризует этот износ.
Источники информации
1. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973. - 495 с., с.120.
2. А.с. СССР №17/4412, G01M 15/00.
3. Патент №2028499 РФ «Способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания», G01M 15/00, опубл. 1995 г.