УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01M15/04 G01M15/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для контроля угловых параметров газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) после его сборки на ремонтном предприятии и при ресурсном диагностировании.

Известно устройство для диагностирования газораспределительного механизма, например SU 1686332 А1, 23.10.1991, МПК G01M 15/00, включающее датчики положения коленчатого вала, усилия открытия и линейного перемещения клапанов. Получаемую с использованием этих устройств информацию в виде графиков аналоговых сигналов сравнивают с эталонными графиками и делают выводы о состоянии ГРМ.

Основным недостатком этого устройства является недостаточная полнота полученной информации о ГРМ в виде графика аналогового сигнала, последующего измерения линейных величин и пересчета их в угловые для сравнения с требованиями конструкторской документации.

Известно устройство для проверки угла опережения зажигания бензинового двигателя, основой которого является стробоскоп (например, стробоскоп автомобильный СТБ 0401 «Луч-к» или FOCUS F1, FOCUS F10) с питанием от бортовой сети 12 В. После подключения прибора к источнику питания и стробирующего входа стробоскопа к высоковольтному проводу свечи первого цилиндра запускают двигатель и на оборотах холостого хода подсвечивают установочные метки на шкиве коленчатого вала и на корпусе двигателя. По взаимному расположению установочных меток судят об угле опережения зажигания и (при необходимости) выполняют коррекцию этого угла.

Недостатком такого устройства при измерении угла опережения зажигания является отсутствие числового значения величины угла между положениями коленчатого вала двигателя в момент искрообразования в первом цилиндре и положением коленчатого вала в момент прихода поршня этого цилиндра в ВМТ, существенны значения погрешности измерения угловых величин, вызванные нанесением установочных меток на шкиве коленчатого вала и на корпусе двигателя, визуальной оценкой совпадения (несовпадения) подвижных и неподвижных установочных меток.

Наиболее близким по технической сущности и по достигаемому результату является устройство (ГОСНИТИ) для проверки фаз ГРМ двигателя «в статике» (Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве. Под ред. Черноиванова В.И. М., 2003), включающее угломер (например, КИ-13902) для измерения угла поворота коленчатого вала от момента начала открытия впускного клапана первого (опорного) цилиндра до положения вала, соответствующего верхней мертвой точке (ВМТ) поршня первого цилиндра. Измеренную с помощью угломера величину угла сравнивают с эталонным значением (заданным конструкторской документацией) и делают вывод о состоянии ГРМ.

Использование данного устройства трудоемко (операция измерения выполняется двумя рабочими), измерение проводится «в статике» (на неработающем двигателе), при этом не учитывается динамический фактор передачи движения от коленчатого вала к клапану, а использование несовершенных средств измерения приводит к существенным значениям погрешности измерения.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости процесса диагностирования, повышения точности измерения угловых величин при работе двигателя на холостом ходу.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для диагностирования ГРМ, содержащем угломер для измерения угла поворота коленчатого вала от момента начала открытия впускного клапана первого опорного цилиндра до положения вала, соответствующего верхней мертвой точке поршня первого цилиндра, в отличие от прототипа угломер содержит диск с градуированной шкалой, жестко соединенный с коленчатым валом двигателя, неподвижную стрелку-указатель, установленную на корпусе двигателя в положении, удобном для визуального наблюдения, так, чтобы острие стрелки-указателя находилось напротив градуированной шкалы вращающегося диска и по направлению совпадало со штрихами шкалы, кроме того, устройство дополнительно содержит датчик положения коленчатого вала, соответствующего верхней мертвой точке (ВМТ) первого цилиндра, установленный на корпусе двигателя, и датчик положения клапана, установленный на технологической крышке клапанной коробки двигателя, а также содержит технологический высоковольтный трансформатор, разрядник, стробоскоп, подключенный к блоку питания и через стробирующий вход - к проводу между технологическим высоковольтным трансформатором и разрядником, и управляемые датчиками положения коленчатого вала или датчиком положения клапана посредством блока управления. Стробоскоп служит для подсветки шкалы в зоне стрелки-указателя; момент возникновения светового импульса стробоскопа задается датчиком ВМТ и датчиком положения клапана. Включение питания датчиков осуществляется оператором вручную при поочередном их включении. Разность показаний измерительного устройства при работе датчика положения клапана и показаний шкалы при работе датчика ВМТ соответствует величине угла поворота коленчатого вала от момента начала подъема клапана (например, впускного) до положения коленчатого вала, соответствующего ВМТ поршня первого цилиндра.

В результате патентного поиска не выявлено технических решений, идентичных заявляемому, что соответствует критерию «новизна».

Новая совокупность признаков, а именно вращающаяся синхронно с коленчатым валом работающего ДВС градуированная шкала с неподвижной стрелкой-указателем, технологический высоковольтный трансформатор и разрядник, управляемые датчиком положения коленчатого вала и датчиком положения клапана в сочетании с используемым для подсветки градуированной шкалы стробоскопом, позволяет получить новый технико-экономический эффект - снижение трудоемкости и повышение точности измерения, что подтверждает причинно-следственную связь новой совокупности признаков и достигаемого результата, которая не была известна из уровня техники до создания данного технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство может применяться в машиностроении для измерения углов газораспределения ДВС при изготовлении, эксплуатации и ремонте двигателей, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение поясняется чертежом (Фиг. 1), где изображена принципиальная схема устройства для диагностирования газораспределительного механизма ДВС, работающего на холостом ходу. Устройство содержит вращающийся диск с градуированной шкалой 1, жестко соединенный с коленчатым валом двигателя, неподвижную стрелку-указатель 2, установленную на корпусе двигателя в положении, удобном для освещения и визуального наблюдения так, чтобы острие стрелки-указателя находилось напротив шкалы вращающегося диска и по направлению совпадало со штрихами диска; датчик положения коленчатого вала 3, соответствующего ВМТ поршня первого цилиндра, установленный на корпусе двигателя вблизи маховика или переднего конца коленчатого вала, датчик 4 положения клапана, установленный на технологической крышке клапанной коробки двигателя, блок управления 5, установленный в любом месте, удобном для работы оператора или прикрепленный к стробоскопу 6, соединенному с проводом между технологическим высоковольтным трансформатором 8 и разрядником 9, представляющими собой единый блок, расположенный удобно для подключения к источнику питания 7, например к аккумулятору транспортного средства.

Устройство работает следующим образом. На прогретом двигателе с отрегулированными тепловыми зазорами клапанов коленчатый вал устанавливается в положение, соответствующее ВМТ поршня первого цилиндра на такте «сжатие» (оба клапана закрыты) и монтируются датчик ВМТ 3, так чтобы его положение соответствовало началу подачи сигнала (например, на начало размыкания контактов); устанавливается технологическая крышка с датчиком положения клапанов 4 и выполняется регулировка (например, на начало размыкания (или замыкания) контактов датчика); датчик 4 подключают к блоку управления 5 и через него к источнику питания 7, стробоскоп 6 подключают к блоку питания, а стробирующий вход стробоскопа - к проводу между высоковольтным трансформатором 8 и разрядником 9. По завершении всех подключений двигатель запускают и устанавливают режим стабильной частоты вращения коленчатого вала на оборотах холостого хода. Включают на блоке управлении 5 питание датчика 3 ВМТ и световыми импульсами стробоскопа освещают шкалу вращающегося диска в зоне неподвижной стрелки-указателя, наблюдают и фиксируют числовое значение штриха шкалы, совпадающего с положением стрелки-указателя (при желании числовое значение шкалы, совпадающее с положение стрелки-указателя можно изменить с помощью фазовращателя, являющегося составной частью стробоскопа), далее переключают питание на датчик 4 положения клапана и аналогично фиксируют новое числовое значение штриха шкалы, совпадающего с положением стрелки-указателя. Разность показаний шкалы устройства при работе датчика ВМТ и при работе датчика положения клапана соответствует числовому значению угла поворота коленчатого вала от момента начала движения клапана до момента, соответствующего ВМТ поршня первого цилиндра. Полученные числовые значения сравнивают с требованиями конструкторской документации и делают выводы о состоянии ГРМ.

Применения данного устройства позволяет снизить трудоемкость работы по диагностированию ГРМ ДВС, повысить точность (уменьшить погрешность) измерения угловых перемещений коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу, расширить номенклатуру проверяемых двигателей за счет использование сменных технологических крышек клапанной коробки, проверить качество сборки ДВС при его ремонте.

Изобретение может быть использовано для контроля угловых параметров газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) при обкатке на стенде отремонтированного ДВС и при ресурсном диагностировании в эксплуатации. Устройство для диагностирования ГРМ ДВС содержит угломер для измерения угла поворота коленчатого вала (КВ) от момента начала открытия впускного клапана первого опорного цилиндра (ПОЦ) до положения вала, соответствующего верхней мертвой точке (ВМТ) ПОЦ, диск с градуированной шкалой, соединенный с КВ ДВС, неподвижную стрелку-указатель (СУ), установленную так, чтобы острие СУ находилось напротив градуированной шкалы вращающегося диска. Устройство содержит датчик положения КВ, соответствующего ВМТ ПОЦ, и датчик положения клапана, стробоскоп, с высоковольтным трансформатором и разрядником, управляемыми через блок управления (БУ) датчиком положения КВ. Каждый датчик положения клапана посредством БУ подключается к блоку питания (БП) и обеспечивает при смене своего положения формирования светового импульса стробоскопа относительно неподвижной СУ. Разность фиксированных значений при работе датчика клапана и при работе датчика ВМТ соответствует числовому значению угла поворота КВ от момента начала открытия клапана до момента, соответствующего приходу в ВМТ поршня первого цилиндра. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерений. 1 ил.

Устройство для диагностирования газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания, включающее угломер для измерения угла поворота коленчатого вала от момента начала открытия впускного клапана первого опорного цилиндра до положения вала, соответствующего верхней мертвой точке поршня первого цилиндра, отличающееся тем, что угломер содержит диск с градуированной шкалой, жестко соединенный с коленчатым валом двигателя, неподвижную стрелку-указатель, установленную на корпусе двигателя в положении, удобном для визуального наблюдения, так, чтобы острие стрелки-указателя находилось напротив градуированной шкалы вращающегося диска и по направлению совпадало со штрихами шкалы, кроме того, устройство дополнительно содержит технологический высоковольтный трансформатор, соединенный высоковольтным проводом с разрядником, стробоскоп, подключенный к блоку питания и через стробирующий вход - к проводу между технологическим высоковольтным трансформатором и разрядником, а также содержит датчик положения коленчатого вала, соответствующего ВМТ поршня опорного цилиндра, установленный на корпусе двигателя, и датчик положения клапана, установленный на технологической крышке клапанной коробки двигателя, причем датчик положения коленчатого вала и датчик положения клапана подключаются к источнику питания оператором поочередно через блок управления.