СПОСОБ БЕЗРАЗБОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ ИЗНОСА ПОДШИПНИКОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
METHOD OF IN-PLACE DIAGNOSTICS OF ICE BEARINGS WEAR

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен ряд способов оценки степени износа подшипников ДВС.
По патенту №328364 (кл. G01M 15/00) величина зазоров определяется по амплитудно-фазовым параметрам пульсаций потока масла в каналах системы смазки. При определении зазоров устанавливается датчик в канале системы смазки, измеряют импульсы микродатчика при определенном тепловом режиме и по тарировочным зависимостям определяют величину зазора.
Недостатком способа является необходимость вывода двигателя из эксплуатации на обследование, препарировки под датчик, большие затраты времени на проведение диагностики.
Способ по авт. св. СССР №1134897 (кл. G01M 15/00) используют при безразборной диагностике. Он предусматривает подключение к двигателю в момент эксперимента гидроаккумулятора с дроссельным устройством и определение интенсивности падения в нем давления по двум манометрам на определенных режимах. Однако этот способ также требует установки громоздких устройств.
Принятый в качестве прототипа способ используют при безразборной диагностике технического состояния двигателя внутреннего сгорания (Сергеев А.Г. Точность и достоверность диагностики автомобиля. М.: Транспорт, 1980). Он предусматривает установку прибора, оснащенного двумя манометрами с калиброванными штуцерами. Способ заключается в измерении количества масла, истекающего через неплотности в подшипниках кривошипно-шатунного механизма. Разность показаний величин давлений, измеренных манометрами на работающем двигателе, позволяет судить об общем износе всех подшипников коленчатого вала и механизма газораспределения, включая состояние масляного насоса, а на неработающем - об износе коренных и шатунных подшипников коленчатого вала и подшипников механизма газораспределения.
Данный способ не позволяет определить неисправности отдельных элементов системы смазки, а также фактический износ подшипников коленчатого вала. При взаимном сочетании неисправностей отдельных подшипников указанный способ позволяет определить только общую тенденцию износа, тогда как износ подшипников часто не одинаков.
В результате проведенного патентного поиска авторы пришли к выводу, что новая совокупность существенных признаков заявляемого способа не известна и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Целью изобретения является определение степени износа любого подшипника ДВС независимо от месторасположения его в масляном тракте и повышение точности оценки технического состояния двигателя.
Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе безразборной диагностики степени износа подшипников ДВС на неработающем двигателе измеряют количество воздуха, истекающего через неплотности в подшипниках кривошипно-шатунного механизма, в отличие от прототипа двигатель ставят на картер маховика или обеспечивают его наклон вместе с автомобилем в пределах 60-90° к горизонту; герметизируют отверстие под масломерный щуп и другие отверстия, соединяющие картер двигателя с атмосферой; устанавливают маслоотделитель с краном для регулировки уровня масла в картере двигателя и расходомером, которые представляют собой единый модуль; заливают в картер двигателя масло так, чтобы вначале был не закрыт маслом только один верхний коренной подшипник; вкручивают в отверстие под маслозаливную горловину шланг подачи воздуха от компрессора; подают воздух через редуктор, ручкой которого обеспечивают единое значение давления; отделяют воздух от масла маслоотделителем; измеряют расходомером количество воздуха, прошедшего через зазор в верхнем коренном подшипнике; постепенно уменьшают уровень масла в картере краном, освобождая поочередно шатунные и коренные подшипники; измеряют расходомером количество воздуха, прошедшего через зазоры свободных от масла подшипников; сравнивают измеренные значения количества воздуха с эталонными значениями, определенными для нового двигателя, определяют износ каждого подшипника и действительный ресурс двигателя.
Наклон двигателя должен быть обеспечен в пределах 60-90° к горизонту, это связано с тем, что при меньших углах наклона проверяемые подшипники не полностью закрываются маслом.
На фиг.1 представлен двигатель ЗМ3-406.2 со стороны размещения выпускного коллектора.
На фиг.2 - двигатель ЗМ3-406.2 со стороны размещения впускного коллектора.
На фиг.3 представлена упрощенная схема двигателя с уровнем масла, когда только один верхний коренной подшипник не закрыт маслом.
На фиг.4 представлена упрощенная схема двигателя с уровнем масла, когда один верхний коренной и верхний шатунный подшипники не закрыты маслом.
Двигатель включает в себя: картер маховика 1, на который его устанавливают, картер 2 двигателя, в который заливается масло 7 и отверстие 3 под масломерный щуп. Также на двигатель устанавливают маслоотделитель 4 на место штатного масляного фильтра, кран 5 для регулировки уровня масла в картере двигателя и расходомер 6, которые представляют собой единый модуль. В картере 2 двигателя, в который заливается масло 7, размещены верхний коренной подшипник 8 и верхний шатунный подшипник 9.
Для возможности применения данного способа необходимо двигатель поставить на картер маховика 1, как показано на фиг.1. Или без снятия двигателя с автомобиля необходимо обеспечить его наклон в пределах 60-90° к горизонту (например, при использовании автомобильного подъемника). Наклон двигателя должен быть обеспечен в пределах 60-90° к горизонту, это связано с тем, что при меньших углах наклона проверяемые подшипники не полностью закрываются маслом. При углах наклона более 90° возможно опрокидывание автомобиля, что представляет значительную опасность для работающего персонала.
Далее необходимо герметизировать отверстие 3 под масломерный щуп и другие отверстия, соединяющие внутренний объем картера 2 двигателя с атмосферой (если они имеются).
Устанавливают на место штатного масляного фильтра маслоотделитель 4 с краном 5 (фиг.2) для регулировки уровня масла в картере 2 двигателя и расходомер 6, которые представляют собой единый модуль (фиг.2).
Затем в картер 2 двигателя (фиг.3) заливается масло 7 через маслозаливную горловину. Причем первоначально заливается такой уровень, чтобы только один верхний коренной подшипник 8 был свободен от масла (фиг.3). Верхний шатунный подшипник 9 погружен в масло.
Затем в отверстие под маслозаливную горловину вкручивается шланг подачи воздуха от компрессора. Воздух подается через редуктор, ручкой которого можно обеспечивать единое значение давления на входе.
Затем диагностика подшипников кривошипно-шатунного механизма происходит по следующей схеме. Избыточное давление, которое создают в картере 2 двигателя, способствует тому, что воздух под давлением начинает просачиваться в свободный от масла зазор (только один верхний коренной подшипник свободен от масла). В остальные зазоры в небольшом объеме просачивается только масло. Следовательно, объем воздуха в центральной масляной магистрали будет характеризовать только зазор в подшипнике, контактирующем с воздухом.
Однако в главную масляную магистраль поступают одновременно и масло, и воздух (воздушно-масляная смесь). Для достоверной оценки степени износа подшипников кривошипно-шатунного механизма необходимо отделить воздух от масла. С этой целью используют маслоотделитель 4 (фиг.2). При этом на маслоотделителе 4 оседает масло, а к расходомеру 6 поступает чистый воздух.
Далее расходомером 6 измеряют количество воздуха, прошедшего через зазор в верхнем коренном подшипнике 8.
После оценки верхнего коренного подшипника снижают краном 5 уровень масла до освобождения верхнего шатунного подшипника 9 (фиг.4). В этом случае расход воздуха будет пропорционален зазорам в верхнем коренном 8 и верхнем шатунном подшипниках 9. Приращение расхода воздуха при проверке этих подшипников будет пропорционально зазору в верхнем шатунном подшипнике 9. Выдерживают то же значение давления в картере двигателя. После освобождения от масла верхнего шатунного подшипника 9 больший объем воздуха начинает просачиваться через зазоры и проходить в центральную масляную магистраль. Количество масла при этом уменьшается.
Сливая определенный объем масла, соединяют с воздухом поочередно остальные коренные и шатунные подшипники. Приращение расхода воздуха при этом будет характеризовать зазоры в различных подшипниках. Постепенно уменьшают уровень масла в картере, освобождая поочередно шатунные и коренные подшипники. При этом наблюдается тенденция: чем больше высвобождено подшипников, тем большее количество воздуха просачивается в образовавшиеся зазоры. Количество просачивающегося масла уменьшается.
Измеряют расходомером 6 (фиг.2) количество воздуха, прошедшего через зазоры свободных от масла подшипников.
Сравнивают измеренные значения количества воздуха с эталонными значениями, определенными для нового двигателя. Расход воздуха с ростом зазоров в подшипниках будет возрастать.
Определяют износ каждого подшипника и действительный ресурс двигателя.
Технический результат заключается в повышении точности оценки технического состояния отдельных коренных и шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания.
Использование предлагаемого способа оценки технического состояния подшипников ДВС позволяет своевременно определять неисправности подшипников кривошипно-шатунного механизма, а также прогнозировать время безаварийной работы двигателя.