СПОСОБ БЕЗРАЗБОРНОЙ ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ ИЗНОСА ПОДШИПНИКОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G01M15/04 G01M13/04 

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.

Изобретение может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ безразборной диагностики степени износа подшипников (ДВС) заключается в измерении количества воздуха, проходящего через неплотности в подшипниках кривошипно-шатунного механизма, на неработающем ДВС. ДВС ставят на картер маховика или обеспечивают его наклон в пределах 60-90° к горизонту. Герметизируют отверстия, соединяющие картер (2) двигателя с атмосферой. Устанавливают на место масляного фильтра маслоотделитель (4) с краном (4) регулировки уровня масла и расходомер (6), представляющие единый модуль. Заливают масло (7) в картер (2), не закрывая верхний коренной подшипник (8). К маслозаливной горловине присоединяют компрессор. Воздух подают через редуктор, обеспечивая единое значение давления. Измеряют количество воздуха, прошедшего через зазор в коренном подшипнике (8). Уменьшают постепенно уровень масла (7), освобождая поочередно от масла (7) шатунные (9) и коренные (8) подшипники. Измеряют количество воздуха, прошедшего через зазоры свободных от масла подшипников. Сравнивают измеренные значения с эталонными, определенными для нового ДВС. Определяют износ каждого подшипника и ресурс двигателя. Технический результат заключается в безразборном определении величины зазоров в коренных и шатунных подшипниках ДВС. 4 ил.

Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что на неработающем двигателе измеряют количество воздуха, истекающего через неплотности в подшипниках кривошипно-шатунного механизма, отличающийся тем, что 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.