УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОМЕТР С БЕСПРУЖИННЫМ КЛАПАНОМ Российский патент 2008 года по МПК G01M15/08 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к приборам для технического диагностирования и инструментального контроля двигателей внутреннего сгорания.

Компрессометры широко используют для определения технического состояния и поиска неисправностей цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма двигателей путем измерения давления в надпоршневой полости в конце такта сжатия. Известен компрессометр модели 179, который состоит из корпуса, манометра, трубки, наконечника и золотника /1/.

Недостатки указанного прибора следующие. Золотник создает существенное сопротивление подаче воздуха или топливовоздушной смеси, что снижает действительное значение измеряемого давления и, как следствие, повышает аппаратную погрешность компрессометра. Прибор имеет жесткую конструкцию, что не всегда удобно при его монтаже на двигатель.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является компрессометр с беспружинным клапаном. Он состоит из корпуса со сменными манометрами; наконечника с обратным клапаном, размещенным в его полости; рукава, один ниппель которого соединен с корпусом, а другой - с наконечником; и одного или нескольких переходных штуцеров /2/.

Недостатки известного прибора. Диаметр наконечника существенно увеличивается при присоединении к нему ниппеля рукава, а это ограничивает возможность применения компрессометра для бензиновых двигателей, свечные отверстия которых расположены в свечных колодцах малого диаметра. Использование сменных манометров повышает трудоемкость подготовительно-заключительных работ и, кроме того, может привести к отказу компрессометра по причине некачественной сборки. В целом это снижает универсальность, надежность и удобство использования компрессометра по назначению.

Задачей изобретения является создание простого, надежного, универсального и удобного в использовании компрессометра, обладающего минимальной аппаратной погрешностью.

Сущность изобретения заключается в следующем. Клапан выполнен в виде цилиндрического стержня с прижимным буртиком и с уплотнительным кольцом в проточке под ним. Для пропуска воздуха из полости наконечника в его канал в стержне образованы: прорезь - в верхней части - над буртиком, а также лыски в виде двух вертикальных срезов - на нижней части - под буртиком. Нижняя часть указанного стержня опущена в полость винта с образованием контакта кольца с торцевой поверхностью винта, а также с возможностью вертикального перемещения стержня с кольцом. Винт со стержнем и кольцом ввинчен в наконечник с образованием зазора между торцевой поверхностью верхней части стержня и донной поверхностью наконечника. В винте в продолжение указанной полости выполнено отверстие, которое предназначено для пропуска воздуха из надпоршневой полости цилиндра в полость наконечника. В результате клапан выполнен без пружины и размещен в наконечнике, а это позволяет минимизировать аппаратную погрешность компрессометра при сохранении минимальных размеров наконечника. Для уменьшения сопротивления подачи воздуха в полость наконечника и рукава площадь поперечного сечения прорези в стержне, а также площадь бокового зазора - между боковой поверхностью прижимного буртика на стержне и внутренней поверхностью наконечника, площадь торцевого зазора - условного цилиндра, образованного между торцевой поверхностью винта и нижней линией поверхности кольца в момент, когда стержень находится в верхнем рабочем положении и суммарная площадь поперечных сечений каналов, выполненных на стержне срезами, превышает площадь поперечного сечения как канала в наконечнике, так и в рукаве. Это также позволяет снизить аппаратную погрешность прибора. Головка винта - с прорезью под отвертку. Ее диаметр не превышает внутренний диаметр резьбы на внешней поверхности наконечника, но больше внутреннего диаметра резьбы на его внутренней поверхности. Поэтому головка свободно проходит как в свечное отверстие, так и в полость переходного штуцера. На границе перехода головки винта в стержень выполнена проточка, в которую установлено уплотнительное кольцо с возможностью вращения вокруг своей оси. Со стороны внутренней поверхности наконечника - фаска под углом 45°, высота которой не превышает радиуса окружности, полученной в сечении указанного кольца. Это позволяет легко и надежно загерметизировать полость наконечника. Наконечник выполнен с образованием прижимного буртика и проточки под ним, в которую с возможностью вращения вокруг своей оси установлено уплотнительное кольцо. Это позволяет быстро, легко и герметично соединять компрессометр со свечным отверстием без применения ключей, повертывая наконечник рукой за рукав. Переходный штуцер со стороны полости под наконечник выполнен с образованием фаски под углом 45°, высота которой не превышает радиуса окружности, полученной в сечении кольца под прижимным буртиком наконечника. Это также позволяет быстро, легко и надежно загерметизировать соединение наконечника с переходным штуцером. Размер резьбы М 14×1,25 на внешней поверхности наконечника совпадает с резьбой в свечном отверстии бензинового двигателя и переходного штуцера. Диаметр прижимного буртика наконечника меньше диаметра свечного колодца указанного двигателя и не превышает 16 мм. Длина рукава более 220 мм, что больше глубины свечного колодца. Это обеспечивает возможность применения компрессометра для бензиновых двигателей, свечные отверстия которых расположены в глубоких свечных колодцах малого диаметра, а также для дизельных двигателей - при использовании переходных штуцеров. Это существенно улучшает универсальность компрессометра. Все уплотнительные кольца выполнены из маслобензостойкой резины, стержень и винт - из латуни, бронзы или дюралюминия, что также улучшает надежность прибора. Компрессометр оснащен манометром с верхним пределом измерений 4 МПа (40 кгс/см²) - для дизельных двигателей, класс точности и цена делений которого не превышает соответствующих значений манометра с верхним пределом измерений 1,6 МПа (16 кгс/см²) - для бензиновых двигателей. Это позволяет, не снижая точности измерений, улучшить универсальность компрессометра и его надежность, а также сократить трудоемкость подготовительно-заключительных работ. В целом найдена простая и надежная конструкция компрессометра с беспружинным клапаном. Он удобен в использовании, обладает универсальностью и минимальной аппаратной погрешностью.

На фиг.1-4 изображен универсальный компрессометр с беспружинным клапаном. При этом на фиг.1 дан главный вид с местным продольным разрезом по клапану, на фиг.2-4 - соответственно поперечные разрезы «А-А», «Б-Б» и «В-В». Компрессометр состоит из корпуса с манометром и вентилем (не показаны), рукава 4, наконечника 5 с обратным клапаном и уплотнительным кольцом 6. Наконечник 5 герметично соединен с рукавом 4 и выполнен в виде стакана с резьбой на его внутренней и внешней поверхности. В центре донной части наконечника 5 имеется канал. Клапан выполнен в виде цилиндрического стержня 7 с прижимным буртиком и проточкой под ним, в которой размещено уплотнительное кольцо 3. В верхней части указанного стержня - над буртиком выполнена прорезь для пропуска воздуха из полости наконечника 5 в его канал. На фиг.1 эта прорезь показана фронтально, в виде просвета, симметричного относительно оси, на фиг.2 - по центру сечения стержня 7. На боковой поверхности нижней части стержня 7 под буртиком выполнены лыски в виде двух параллельных и симметричных относительно оси вертикальных срезов, также образующих каналы для пропуска воздуха. На фиг.1 одна из этих лысок показана в виде прямоугольника в центре нижней части стержня 7. Обе лыски изображены на фиг.3 в виде двух сегментов, примыкающих к сечению этой части стержня 7. Для образования бокового зазора, необходимого также для пропуска воздуха, диаметр буртика стержня 7 меньше, чем наружный диаметр резьбы на внутренней поверхности наконечника 5, но больше наружного диаметра уплотнительного кольца 3, размещенного под ним. В наконечник 5 ввинчен винт 8, который имеет головку с прорезью под отвертку. На фиг.1 указанная прорезь (на головке винта 8) изображена в виде двух одинаковых трапеций, размещенных симметрично относительно осевой линии, на фиг.4 - прямыми линиями. Диаметр головки винта 8 не превышает внутренний диаметр резьбы на внешней поверхности наконечника 5. Поэтому головка свободно проходит как в свечное отверстие, так и в полость переходного штуцера 1, и в то же время она перекрывает линию резьбового соединения винта 8 и наконечника 5. Кроме того, со стороны свободного торца винта 8 (со стороны его головки) выполнена по центру вертикальная цилиндрическая полость, которая завершена отверстием для сообщения полости наконечника 5 с надпоршневой полостью цилиндра двигателя (не показано) или с переходным штуцером 1. Стержень 7 нижней частью опущен в полость винта 8 с возможностью вертикального перемещения и контакта кольца 3 с торцевой поверхностью винта 8. При этом винт 8 ввинчен в наконечник 5 с образованием зазора между торцевой поверхностью верхней части стержня 7 и донной поверхностью наконечника 5. В результате клапан выполнен без пружины и размещен в полости наконечника 5. Это позволило минимизировать аппаратную погрешность компрессометра при минимальных размерах его наконечника. Для уменьшения сопротивления клапана (подачи воздуха) площадь поперечного сечения прорези в стержне 7, а также площадь бокового зазора - между боковой поверхностью прижимного буртика на стержне 7 клапана и внутренней поверхностью наконечника 5, площадь торцевого зазора - условного цилиндра, образованного между торцевой поверхностью винта 8 и нижней линией поверхности кольца 3 в момент, когда стержень 7 находится в верхнем рабочем положении, и суммарная площадь поперечных сечений каналов, выполненных на стержне 7 срезами, превышает площадь поперечного сечения как канала в наконечнике 5, так и в рукаве 4. Это также позволяет снизить аппаратную погрешность компрессометра. Вблизи головки винта 8 (на границе перехода головки в стержень) выполнена проточка, в которую с возможностью вращения вокруг своей оси установлено уплотнительное кольцо 2, а со стороны внутренней поверхности наконечника 5 - фаска под углом 45°, высота которой не превышает радиуса окружности, полученной в сечении этого кольца. Наличие проточки позволяет использовать кольцо 2 с большим сечением. Возможность вращения кольца 2 улучшает условия затяжки винта 8: кольцо при этом не «задирается», момент затяжки - минимальный. Конусная фаска при затяжке винта 8 направляет кольцо 2 к линии «стыка» головки винта с его стержнем. Указанное соотношение размеров фаски наконечника 5 и кольца 2 позволяет обеспечить герметичность данного соединения при неполной затяжке винта 8 - с образованием зазора между торцевыми поверхностями наконечника 5 и головки винта 8. В процессе эксплуатации появляется возможность последующей затяжки винта 8 с целью компенсации усадки кольца 2. В совокупности это позволяет просто и надежно загерметизировать полость наконечника 5 как при сборке компрессометра, так и при его эксплуатации. Наконечник 5 имеет прижимной буртик и проточку под ним, в которую установлено с возможностью вращения вокруг своей оси уплотнительное кольцо 6. Проточка в наконечнике 5 также позволяет использовать кольцо 6 с большим сечением, а возможность его вращения улучшает условия герметизации соединения и снижает момент затяжки. Размер резьбы на внешней поверхности наконечника 5 совпадает с резьбой в свечном отверстии бензинового двигателя и равен М 14×1,25, а диаметр прижимного буртика меньше диаметра свечного колодца указанного двигателя и не превышает 16 мм, при этом длина рукава 4 больше глубины свечного колодца - более 220 мм. Это позволяет применять компрессометр для бензиновых двигателей, свечные отверстия которых выполнены в глубоких (до 220 мм) свечных колодцах малого диаметра (до 16 мм), а также для дизельных - при использовании переходных штуцеров 1. Переходный штуцер 1 выполнен с образованием резьбы М 14×1,25 в его полости под наконечник 5 и фаски под углом 45°, высота которой не превышает радиуса окружности, полученной в сечении кольца 6 под прижимным буртиком наконечника. Конусная фаска при затяжке переходного штуцера 1 также направляет кольцо 6 к линии «стыка» прижимного буртика наконечника 5 с его цилиндрической (резьбовой) частью меньшего диаметра. Указанное соотношение размеров фаски и кольца 6 также позволяет создать герметичность этого сопряжения при неполной затяжке наконечника 1 - с зазором между торцевыми поверхностями буртика наконечника 5 и переходного штуцера 1. В эксплуатации этот зазор позволяет компенсировать усадку кольца 6, что обеспечивает его долговечность. Уплотнительные кольца 3, 2 и 6 - соответственно стержня 7, винта 8 и наконечника 5 выполнены из маслобензостойкой резины, а стержень 7 и винт 8 из латуни, бронзы или дюралюминия. Это улучшает надежность прибора. Манометр компрессометра имеет верхний предел измерений 4 МПа (40 кгс/см²) - для дизельных двигателей, класс точности и цена деления которого не превышает соответствующих значений манометра с верхним пределом измерений 1,6 МПа (16 кгс/см²) для бензиновых двигателей. При этом точность измерений не снижается, универсальность и надежность компрессометра улучшается, а трудоемкость подготовительно-заключительных работ, связанных с перестановкой манометров, сокращается.

Принцип действия компрессометра следующий. При измерении компрессии бензинового двигателя компрессометр соединяют со свечным отверстием (не показано) посредством наконечника 5. При необходимости опускают наконечник 5 в свечной колодец и, повертывая рукав 4, ввинчивают в указанное отверстие наконечник 5 до обеспечения достаточного прижима уплотнительного кольца 6 к соответствующим поверхностям. Кольцо 6, имея круглое поперечное сечение, прижато к указанным поверхностям при небольшом усилии. При этом оно деформировано с образованием плотного контакта как со стороны поверхности, прилегающей к свечному отверстию, так и торцевой поверхности прижимного буртика наконечника 5, что обеспечивает достаточную герметичность соединения. К тому же в процессе затяжки кольцо 6 затормаживается, наконечник 5 проскальзывает по проточке относительно кольца 6, что также создает возможность плотного прижима кольца 6 при небольшом усилии. В совокупности это позволяет легко ввинчивать наконечник 5 в свечное отверстие бензинового двигателя, воздействуя на него рукой через рукав 4, - без применения гаечных ключей. Для измерения компрессии дизельного двигателя компрессометр соединяют с переходным штуцером 1 - ввинчивают в его полость наконечник 5 до обеспечения достаточного прижима как к поверхности фаски переходного штуцера 1, так и к торцевой поверхности прижимного буртика наконечника 5. Кольцо 6 частично «тонет» в указанной фаске, при затяжке также затормаживается, а наконечник 5 проскальзывает по проточке относительно указанного кольца. Это позволяет надежно загерметизировать данное соединение, причем также без применения гаечных ключей - путем затяжки «от руки». После чего переходный штуцер 1 с компрессометром присоединяют к двигателю - ввинчивают его в отверстие под форсунку или свечу накаливания. Прокручивают коленчатый вал двигателя пусковым устройством, например стартером. На такте сжатия воздух под давлением поступает в отверстие винта 8: клапан открывается - стержень 7, выбирая зазор, поднимается вверх до упора его свободной торцевой поверхности в донную поверхность наконечника 5. При этом между нижней линией поверхности кольца 2 и торцевой поверхностью винта 8 образуется зазор: воздух свободно проходит через каналы, образованные срезами в стержне 7, через указанный зазор, через боковой зазор между прижимным буртиком винта 8 и внутренней поверхностью наконечника 5, через прорезь в верхней части стержня 7 и поступает в канал наконечника 5. Далее через каналы в рукаве 4 и в корпусе воздух поступает в полость манометра. На такте расширения стержень 7 под действием разрежения возвращается в исходное положение. Клапан закрыт. При этом кольцо 3 плотно прижато к плоской торцевой поверхности винта 8 и не пропускает воздух в обратном направлении. После стабилизации процесса снимают показания манометра. При необходимости повторяют измерение компрессии. Демонтируют компрессометр с двигателя в обратном порядке.

Предложен простой, надежный, универсальный и удобный в использовании компрессометр, обладающий минимальной аппаратной погрешностью. Это обусловлено тем, что наконечник компактно совмещен с ниппелем рукава и выполнен с резьбой М 14×1,25 под свечу бензинового двигателя и с проходным диаметром 16 мм. Клапан - без пружины, размещен в наконечнике - в начальной точке линии нагнетания. Сопротивление подачи воздуха минимальное. Герметичность клапана и соединений компрессометра обеспечена уплотнительными кольцами из маслобензостойкой резины. Кроме того, компрессометр оснащен манометром, метрологические характеристики которого позволяют использовать его как для бензиновых, так и дизельных двигателей.

Источники информации

1. Аринин И.Н. Диагностирование технического состояния автомобиля. - М.: Транспорт, 1978, с.49.

2. Патент РФ №2268459, 16.03.2004.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к приборам для технического диагностирования и инструментального контроля двигателей внутреннего сгорания. Компрессометр с беспружинным клапаном содержит корпус с манометром, рукав, наконечник в виде стакана, имеющий канал и резьбу на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях, причем резьба на внешней поверхности предназначена для соединения со свечным отверстием или переходным штуцером, обратный клапан, размещенный в полости наконечника, причем клапан выполнен в виде цилиндрического стержня с прижимным буртиком и проточкой под ним, в которой размещено уплотнительное кольцо, в верхней части указанного стержня над буртиком выполнена прорезь для пропуска воздуха из полости наконечника в его канал, на боковой поверхности нижней части стержня под буртиком выполнены лыски в виде двух параллельных и симметричных относительно оси вертикальных срезов, образующих каналы для пропуска воздуха, диаметр буртика меньше, чем наружный диаметр резьбы на внутренней поверхности наконечника, но больше наружного диаметра уплотнительного кольца под ним, в наконечник ввинчен винт, винт имеет головку с прорезью под отвертку, причем диаметр головки не превышает внутренний диаметр резьбы на внешней поверхности наконечника, со стороны свободного торца винта выполнена по центру вертикальная цилиндрическая полость, которая завершена отверстием, посредством которого полость наконечника сообщается с надпоршневой полостью цилиндра двигателя или с переходным штуцером, стержень нижней частью опущен в полость винта с возможностью вертикального перемещения и контакта кольца с торцевой поверхностью винта, при этом винт ввинчен в наконечник с образованием зазора между торцевой поверхностью верхней части стержня и донной поверхностью наконечника. Компрессометр имеет простую конструкцию, универсален и удобен в использовании, обладает малой аппаратной погрешностью. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Универсальный компрессометр с беспружинным клапаном, содержащий корпус с манометром, рукав, наконечник в виде стакана, имеющий канал и резьбу на внутренней и внешней цилиндрических поверхностях, причем резьба на внешней поверхности предназначена для соединения со свечным отверстием или переходным штуцером, обратный клапан, размещенный в полости наконечника, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде цилиндрического стержня с прижимным буртиком и проточкой под ним, в которой размещено уплотнительное кольцо, в верхней части указанного стержня над буртиком выполнена прорезь для пропуска воздуха из полости наконечника в его канал, на боковой поверхности нижней части стержня под буртиком выполнены лыски в виде двух параллельных и симметричных относительно оси вертикальных срезов, образующих каналы для пропуска воздуха, диаметр буртика меньше, чем наружный диаметр резьбы на внутренней поверхности наконечника, но больше наружного диаметра уплотнительного кольца под ним, в наконечник ввинчен винт, винт имеет головку с прорезью под отвертку, причем диаметр головки не превышает внутренний диаметр резьбы на внешней поверхности наконечника, со стороны свободного торца винта выполнена по центру вертикальная цилиндрическая полость, которая завершена отверстием, посредством которого полость наконечника сообщается с надпоршневой полостью цилиндра двигателя или с переходным штуцером, стержень нижней частью опущен в полость винта с возможностью вертикального перемещения и контакта кольца с торцевой поверхностью винта, при этом винт ввинчен в наконечник с образованием зазора между торцевой поверхностью верхней части стержня и донной поверхностью наконечника.2. Компрессометр по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения прорези в стержне, а также площадь бокового зазора между боковой поверхностью прижимного буртика на стержне клапана и внутренней поверхностью наконечника, площадь торцевого зазора - условного цилиндра, образованного между торцевой поверхностью винта и нижней линией поверхности кольца в момент, когда стержень находится в верхнем рабочем положении, и суммарная площадь поперечных сечений каналов, образованных на стержне срезами, превышает площадь поперечного сечения, как канала в наконечнике, так и в рукаве.3. Компрессометр по п.1 или 2, отличающийся тем, что вблизи головки винта выполнена проточка, в которую с возможностью вращения вокруг своей оси установлено уплотнительное кольцо, а со стороны внутренней поверхности наконечника выполнена фаска под углом 45°, высота которой не превышает радиуса окружности, полученной в сечении указанного кольца.4. Компрессометр по п.1, отличающийся тем, что наконечник имеет прижимной буртик и проточку под ним, в которую установлено с возможностью вращения вокруг своей оси уплотнительное кольцо.5. Компрессометр по п.1, отличающийся тем, что размер резьбы на внешней поверхности наконечника совпадает с резьбой в свечном отверстии бензинового двигателя и равен М 14×1,25, а диаметр прижимного буртика меньше диаметра свечного колодца указанного двигателя и не превышает 16 мм, при этом длина рукава больше глубины свечного колодца - более 220 мм.6. Компрессометр по п.1, отличающийся тем, что переходный штуцер выполнен с образованием резьбы М 14×1,25 в его полости под наконечник и фаску под углом 45°, высота которой не превышает радиуса окружности, полученной в сечении кольца под прижимным буртиком наконечника.7. Компрессометр по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные кольца стержня, винта и наконечника выполнены из маслобензостойкой резины, а стержень и винт из латуни, бронзы или дюралюминия.8. Компрессометр по п.1, отличающийся тем, что манометр имеет верхней предел измерений 4 МПа (40 кгс/см²) - для дизельных двигателей, класс точности и цена деления которого не превышает соответствующих значений манометра с верхним пределом измерений 1,6 МПа (16 кгс/см²) для бензиновых двигателей.