БЕСКОНТАКТНЫЙ ИНДИКАТОР ИЗНОСА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВС

Предлагаемая полезная модель относится к регистрирующим приборам, измеряющим некоторые значения переменных величин, и предназначена для безразборного определения степени износа сопрягаемых поверхностей между деталями кривошипно-шатунного механизма (КШМ) в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).
Известно, что в процессе эксплуатации автомобиля по мере износа его деталей и агрегатов возрастает себестоимость перевозок, наиболее наглядным примером чему служит автомобильный двигатель, своевременным ремонтом которого можно снизить удельные затраты на поддержание работоспособности автомобиля.
Для выявления своевременности ремонта ДВС необходимы достоверные методы диагностики его состояния, в первую очередь - состояние сопрягаемых поверхностей (степень их износа) в кривошипно-шатунном механизме и поршневой группе, что с наибольшей достоверностью можно установить только в результате разборки двигателя. Однако диагностика с применением разборки вместо пользы приносит вред, поскольку при последующей сборке сопрягаемые поверхности начинают прирабатываться вновь, чем сокращается срок службы двигателя. Поэтому на практике состояние двигателя и потребность в его ремонте устанавливают по ряду косвенных признаков, таких как расход топлива, моторного масла, падение давления в системе смазки, падение мощности и т.д. (см., например, Ф.Н.Авдонькин. Теоретические основы технической эксплуатации автомобилей. М., "Транспорт", 1985).
Очевидно, что достоверность и объективность такой диагностики, в основном, сомнительна.
Известен компрессометр, с помощью которого достаточно эффективно диагностируют состояние (степень износа) поршневых колец ДВС без его разборки. Известный компрессометр представляет собой манометр (регистрирующий прибор) с фиксируемым положением его стрелки, смонтированный на корпусе, легкосъемно закрепляемом на ДВС (устанавливается вместо форсунки или свечи зажигания). При диагностике двигатель проворачивается стартером, а манометр показывает создаваемое в камере сгорания давление (см., например. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей. М., "Высшая школа", 1975, стр.241). Давление (компрессия) ниже установленного для данной марки двигателя, свидетельствует о неисправности поршневых колец (износ или "залегание").
Несмотря на достоинства известного индикатора компрессометра, его применение ограничено только диагностикой состояния поршневых колец.
По совокупности существенных сходных признаков наиболее близким к заявленному техническому решению может быть принят индикатор износа механического типа (Пат. РФ №31644 Индикатор износа кривошипно-шатунного механизма ДВС / И.К.Данилов, А.С.Денисов // Опубл. в БИ. №23, 20.08.03. 5 с).
Известное устройство имеет корпус, легкосъемно монтируемый на головке ДВС в отверстие для свечи зажигания или форсунки. В канале корпуса устройства размещен регистрирующий прибор, представляющий собой микрометрически подвижный щуп, через камеру сгорания двигателя взаимодействующий с поршнем. Канал имеет также средство, выполненное в виде запорного вентиля, с помощью которого камера сгорания в процессе измерений в нужный момент сообщается с атмосферой.
Однако, известное устройство имеет ряд недостатков, снижающих точность и достоверность измерений. Например, определение момента контакта вручную перемещаемого щупа с поршнем с очевидностью носит субъективный характер, а наличие нескольких сопрягаемых между собой деталей в измеряемой кинематической цепи дает разброс показаний при нескольких последовательных измерениях и т.д.
Перед заявленным устройством была поставлена задача создать индикатор для безразборной диагностики состояния кривошипно-шатунного механизма, обладающий повышенной точностью и достоверностью, по удобству пользования подобный известному индикатору.
Поставленная задача решается тем, что предложен индикатор износа кривошипно-шатунного механизма ДВС, в канале легкосъемно монтируемого на двигателе корпуса которого установлен регистрирующий прибор, взаимодействующий с поршнем двигателя через камеру сгорания, и средство для принудительного сообщения последней с атмосферой.
Новым в предложенном индикаторе является то, что прибором служит лазерный датчик перемещения, а средство установлено на другом канале корпуса.
Технический результат заявленного устройства заключается в создании индикатора, позволяющего оперативно с высокой точностью и достоверностью определить степень износа в кинематической цепи сопрягаемых деталей кривошипно-шатунного механизма. В частности, испытания показывают, что точность измерений заявленным индикатором увеличилась на порядок.
На чертеже схематически показана конструкция заявленного бесконтактного индикатора, вид сбоку.
Индикатор содержит корпус 1, в сквозном канале 2 (условно показан геометрической осью) которого размещен лазерный датчик,
включающий в себя считывающее устройство 3, смонтированное неподвижно, и электронный дисплей 4, на который выводятся показания устройства. В корпусе 1 выполнен также другой канал 5, выходящий в атмосферу и снабженный запорным вентилем 6. К каналу 5 постоянно подключен манометр 7, выполняющий функцию общеизвестного компрессометра.
Устройство работает следующим образом.
Поршень 8 диагностируемого цилиндра ДВС устанавливают в верхнюю мертвую точку (ВМТ), в отверстие для форсунки (или свечи зажигания) вводят считывающее устройство 3 лазерного датчика перемещения. Корпус 1 индикатора закрепляют относительно ДВС таким образом, что камера сгорания 9 диагностируемого цилиндра герметизируется самим корпусом 1, но сохраняется ее возможность связи с атмосферой через канал 5. Запускают ДВС и вновь измеряют новое положение поршня в ВМТ лазерным датчиком перемещения. Разница между первым и вторым показаниями дисплея 4 будет определять суммарную толщину масляного слоя в зазорах между деталями КШМ.
Далее, не останавливая двигатель, открывают запорный вентиль 6 («средство сообщения камеры 9 с атмосферой») и вновь измеряют положение поршня в ВМТ. За счет сил инерции деталей КШМ масляная пленка будет выдавливаться из зазоров между его деталями, и разница между первым и третьим показаниями дисплея 4 будет характеризовать суммарный зазор между сопрягаемыми деталями КШМ.
Таким образом, в совокупности с манометром 7, заявленный бесконтактный индикатор позволяет достоверно и с высокой точностью диагностировать в широком диапазоне состояние ДВС.