СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
EVALUATION METHOD OF TECHNICAL STATE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение принадлежит к методам контроля в эксплуатационных условиях поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известны способы диагностирования цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ оценки пневмоплотности каждого цилиндра по максимальному давлению такта сжатия, то есть по компрессии (см. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973, стр.118).
Суммарная методическая погрешность оценки ЦПГ по давлению в конце сжатия составляет 0,1-0,18 МПа, что в переводе на относительные показатели в диапазоне изменения параметра 0,25 и 0,6 МПа составляет соответственно 25 и 30%. При наличии такой ошибки наряду с малой информативностью данный метод можно отнести к разряду индикаторных.
Известен способ диагностирования цилиндропоршневой группы по количеству и давлению газов, прорывающихся в картер при работе двигателя на разных режимах (см. Терских И.П. Диагностика технического состояния тракторов. - Иркутск, 1975, стр.100).
Метод оценки состояния ЦПГ по расходу картерных газов имеет недостаточную точность и разрешающую способность диагностического параметра.
Известен принятый за прототип патент RU 2343445 «Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания». В нем изложен способ оценки состояния цилиндропоршневой группы дизельных двигателей по максимальному расходу картерных газов в режиме свободного разгона двигателя.
Данный способ состоит в том, что производят замер расхода картерных газов дизельного двигателя в режиме свободного разгона в момент начала срабатывания регулятора, когда часовой расход топлива достигает своего максимального значения. Полученное значение сравнивают с нормативным, в результате чего делают оценку состояния ЦПГ двигателя.
Выявлены следующие недостатки способа.
Не обоснованы утверждения адекватности расхода картерных газов расходу топлива, то есть утверждение о функциональной связи этих параметров ограничены лишь предположением.
Не учитывают влияние других параметров, способных повлиять на расход картерных газов.
Способ предполагает применение только к дизельным двигателям.
Способ, выбранный за прототип, не является универсальным и не позволяет получить достоверных данных, характеризующих техническое состояние ЦПГ двигателя.
Техническая задача - разработка способа контроля технического состояния цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания.
Это достигается тем, что оценку состояния ЦПГ производят с учетом часового расхода топлива и эффективной мощности. Часовой расход топлива и эффективная мощность оказывают определенное влияние на расход картерных газов. У двигателя, имеющего абсолютно исправную цилиндропоршневую группу, наблюдается повышенный расход картерных газов в случае, если завышен расход топлива.
Измерение расхода картерных газов, эффективной мощности и часового расхода топлива проводят на всем промежутке разгона или динамического разгона выбега, поскольку характер их изменения в совокупности достоверно отражает состояние ЦПГ.
y
В соответствии с законами гидравлики величина расхода картерных газов Q определяется средней величиной давления в цилиндре  (средним индикаторным давлением) и величиной неплотностей w по формуле:
где φ - коэффициент неплотностей;
2
w - площадь неплотностей, м;
- среднее индикаторное давление, Па.
Так как величины φ, w, и g для одного двигателя постоянны, то вырисовывается функциональная взаимосвязь двух параметров:
В результате характер изменения величины расхода картерных газов в процессе свободного разгона двигателя теоретически можно оценить изменением величины среднего индикаторного давления в режиме динамического самонагружения.
Таким образом, кривая расхода картерных газов на скоростной характеристике двигателя будет в первую очередь функционально отражать характер кривой среднего индикаторного давления. Судя по графикам изменения индикаторного давления дизельных и бензиновых двигателей (Клейн А.Т. Индикаторные показатели автотракторных двигателей в режиме динамического самонагружения. Механизация процессов сельскохозяйственного производства / Науч. Тр. НСХИ. Новосибирск, 1972, ср.102), кривая не имеет явно выроженных точек максимума, что подтверждает необходимость производить измерения на всем интервале испытания.
На чертеже изображена схема реализации заявляемого способа, где 1 - двигатель; 2 - датчик расхода газов; 3 - датчик расхода топлива; 4 - датчик оборотов; 5 - программное устройство; 6 - блок индикации.
Способ реализуют следующим образом.
На двигателе 1 к любому каналу, имеющему прямой доступ к полости картера двигателя, подсоединяют датчик расхода газов 2 и отключают вентиляцию картера. В топливную магистраль устанавливают датчик расхода топлива 3, а в кожух маховика устанавливают датчик оборотов индукционного типа 4. Все эти датчики подключают к программному устройству 5, которое корректируется с учетом вида двигателя и его основных конструктивных параметров. Затем запускают двигатель, прогревают его до нормального теплового состояния и включают программное устройство 5. После этого, если двигатель дизельный, его переводят в режим свободного разгона, причем с минимальных оборотов до максимальных оборотов холостого хода. Если это бензиновый двигатель, его переводят в режим циклического разгона выбега в диапазоне определенных частот вращения путем отключения подачи топлива или зажигания. По полученным параметрам, снятым с датчиков 2, 3 и 4, программное устройство 5 делает обобщенную оценку состояния цилиндропоршневой группы. Результат выводится на блок индикации 6. Способ позволяет повысить точность и информативность контроля.
Рассмотренный метод является универсальным, так как его можно применять для оценки состояние ЦПГ как бензиновых, так и дизельных двигателей.