СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к диагностике механизмов и машин, в частности двигателей внутреннего сгорания, путем определения зазоров в различных сопряжениях.

Известен способ диагностики двигателя внутреннего сгорания (1), согласно которому зазор в сопряжении определяют по интервалу времени между стробирующим и вибрационным импульсами от проверяемого сопряжения, причем вибрационные импульсы выделяются на одной из резонансных частот виброакустического канала, соответствующего проверяемому сопряжению.

Недостаток этого способа состоит в том, что для выделения резонансных частот колебаний исследуемого сопряжения необходимо заранее знать резонансную частоту (собственные колебания) исследуемого сопряжения. Это связано с "щумовым полем", выделяющимся на общем фоне частот при диагностировании исследуемого сопряжения на работающем двигателе и недостаточной точностью определяемых значений диагностических характеристик.

Изобретение направлено на повышение точности диагностики двигателя внутреннего сгорания.

Решение поставленной задачи достигается тем, что предлагается вибрационные импульсы выделять на одной из резонансных частот виброакустического канала, соответствующего проверяемому сопряжению на неработающем двигателе путем создания колебаний в исследуемом сопряжении от постороннего источника (вибратора) при изменении частоты колебания до появления эффекта резонанса.

Сущность способа заключается в следующем. Каждый виброакустический канал, по которому проходят сигналы вибрационных импульсов от возбуждения исследуемого сопряжения посторонним источником (вибратором), обладает собственной частотной характеристикой, причем на ряде частот при прохождении вибрационных сигналов наступают резонансные явления. При неработающем двигателе регистрируют стробирующие и вибрационные импульсы, причем последние регистрируют при появлении эффекта резонанса в исследуемом сопряжении при изменении частоты колебания постороннего источника. В результате при приближении частоты вибрационного сигнала к резонансу происходит увеличение амплитуды и скорость ее нарастания. Максимальное значение вибрационного сигнала свидетельствует о наступлении резонанса. Это позволяет более достоверно установить резонансную частоту для данного сопряжения и тем самым повысить точность измерения промежутка времени между стробирующим и вибрационным импульсами.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для реализации способа диагностики двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 2 - график определения зазора в сопряжении.

Устройство для реализации способа содержит двигатель 1, генератор 2 гармонических колебаний, усилитель мощности 3, вибратор 4 (например, электромагнитный), датчик ускорения 5, измерительный прибор 6 (например, двухлучевой осциллограф).

К контролируемому двигателю 1 (например, торцу коленчатого вала) прикладывается внешняя гармоническая вынужденная сила вида Psinωt. Путем плавного изменения настройки генератора 2 синусоидального напряжения вынуждающей силы фиксируется момент наступления резонанса. Одновременно на измерительный прибор 6 поступает стробирующий сигнал. По интервалу времени между стробирующим сигналом (а) и вибрационным сигналом (б) от проверяемого сопряжения определяется зазор в данном сопряжении (фиг. 2).

Пример.

Предлагаемый способ реализован в лаборатории кафедры двигателей Военного автомобильного института, Рязань. Диагностике подвергались коренные подшипники кривошипно-шатунного механизма двигателя КамАЗ. В качестве измерительного прибора использован двухлучевой осцилограф марки С1-118. Основные параметры диагностирования приведены в таблице.

Диагностика проводилась на основной резонансной частоте ω₁, рассчитанной по формуле:

где С - стержневая скорость распространения вибрационного сигнала, м/с,
R_сеч - радиус момента инерции площади поперечного сечения коленчатого вала, м,
l - длина коленчатого вала, м,
i = 1,2,3.

Приведенная выше формула известна из теории колебаний механических систем (Лепендин Л.Ф. Акустика, М, Высшая школа, 1978, с. 134).

Для рассматриваемого сопряжения С = 5.10³ м/с, R_сеч=0,13 м, l = 0,9 м.

Тогда для основной гармонии i=1

откуда

Для реализации предлагаемого способа необходимо использовать вибратор с мощностью не менее 200 Вт, силой удара не менее 250 Н.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя, в нашем случае вибрационный канал, в котором возбуждаются колебания возмущающей силы. В результате соударения в исследуемом соединении возникает вибрационный сигнал, регистрируемый датчиком. Поскольку стробирующий и вибрационный сигналы проходят различные пути, возникает запаздывание последнего. Зная скорость распространения вибрационного сигнала, по интервалу запаздывания Δt можно определить величину зазора.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N 461330, МПК G 01 M 15/00, 1975.

Изобретение относится к диагностике механизмов и машин, в частности двигателей внутреннего сгорания, путем определения зазоров в различных сопряжениях. Изобретение направлено на повышение точности диагностики двигателей внутреннего сгорания. Предлагается вибрационные импульсы выделять на одной из резонансных частот виброакустического канала, соответствующего проверяемому сопряжению на неработающем двигателе, путем создания колебаний в исследуемом сопряжении от постороннего источника (вибратора) при изменении частоты колебания до появления эффекта резонанса. 2 ил., 1 табл.

Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания путем определения зазоров в его сопряжениях по интервалу времени между стробирующим и вибрационным импульсами от проверяемого сопряжения, причем вибрационные импульсы выделяются на одной из резонансных частот виброакустического канала, соответствующего проверяемому сопряжению, отличающийся тем, что диагностика осуществляется на неработающем двигателе путем создания колебаний в исследуемом сопряжении от постороннего источника (вибратора) при изменении частоты колебания до появления эффекта резонанса.