Способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин Российский патент 2020 года по МПК G01B13/12 G01M15/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к этапу жизненного цикла изделий машиностроения, области эксплуатации автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин, включающих в себя такие транспортные средства (ТС), как сельскохозяйственные, строительные, дорожные, погрузочно-разгрузочные машины, бронетехнику, специальные машины и может быть использовано при диагностике, обслуживании и ремонте двигателей внутреннего сгорания транспортных средств в автотранспортных предприятиях, в сервисных предприятиях, в технических центрах заводов изготовителей двигателей и ТС.

Техническое обслуживание ТС проводится в установленные сроки и с определенной периодичностью, обусловленной действующими стандартами, инструкциями и правилами, а ремонт осуществляется по потребности, в большинстве своем по результатам технической диагностики. Производители, как правило, совершенствуют конструкцию ТС, повышают качество производства, обеспечивают надежность и ресурс ТС и их двигателей агрегатов, узлов механизмов, систем и деталей между ремонтами и в целом за весь жизненный цикл изделия. Но несмотря на это на этапе эксплуатации жизненного цикла изделия машиностроения с течением времени снижаются параметры ТС такие, как топливная экономичность двигателя, экологические показатели, техническое состояние снижаются и вырабатывается заложенный в них ресурс.

Применение диагностики технического состояния предполагает, что в период эксплуатации ТС по их назначению, можно будет находить отклонения и несоответствия деталей и узлов требованиям, износы, изменения формы и взаимодействия деталей в соединениях, в системах и механизмах двигателя, в том числе, изменение величины зазоров в подшипниках коленчатого вала двигателя, прогнозировать их остаточный ресурс или определять необходимость выполнения ремонтных воздействий, в том числе по восстановлению технического состояния изношенных поверхностей скольжения шатунных и коренных шеек коленчатых валов двигателей ТС.

Разработчик и производитель двигателей внутреннего сгорания (ДВС) обеспечивает выполнение требований владельцев ТС относительно эксплуатационной технологичности и ремонтной пригодности своей продукции, для этого в ремонтно-эксплуатационной документации по ДВС устанавливает количество ремонтов двигателей, ремонтные размеры деталей, например, ремонтные размеры шатунных и коренных подшипников коленчатого вала для первого и последующих ремонтов и, соответственно, устанавливает выпуск и поставку в эксплуатацию нескольких, от двух до восьми, комплектов вкладышей ремонтных размеров шатунных и коренных подшипников коленчатого вала. Ремонтный интервал зависит от величины износа поверхностей цилиндрической части шатунных и коренных шеек коленчатого вала за межремонтный пробег, припуска на механическую обработку, значения ремонтных интервалов регламентируются соответствующими техническими условиями или руководствами по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту транспортных средств.

При наличии ремонтных размеров шеек коленчатых валов и комплектов вкладышей ремонтных размеров у такой дорогостоящей детали, как коленчатый вал в сборе появляется возможность устранения дефектов изношенной поверхности трения обработкой до заранее заданного ремонтного размера, например шатунные и коренные шейки, а другие детали шатунные и коренные вкладыши в сотни раз более дешевые, чем коленчатый вал, заменять на новые, что в свою очередь определяет с одной стороны уровень техники и с другой стороны определяет назначенный ресурс коленчатого вала, наработку, пробег ТС от начала эксплуатации до замены вкладышей первого ремонтного размера, и ресурс от ремонта коленчатого вала и замены вкладышей до очередной шлифовки коленчатого вала и последовательной замены вкладышей коленчатого вала. Полностью использовать назначенный ресурс в эксплуатации можно только последовательно производя восстановление шатунных и коренных шеек коленчатого вала под следующий ремонтный размер и осуществляя замену изношенных вкладышей на новые вкладыши следующего очередного размера.

Ресурс (Useful life, life) - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. [1, с.272, с.12, Термин 4.5]. Назначенный ресурс (Assigned operating teim) [1] - суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния. [1, с.272, с.12, Термин 4.9]. Коленчатый вал, кривошипно-шатунный механизм и шатунно-поршневая группа, в состав которых входит коленчатый вал, как и двигатель в целом являются ремонтируемыми объектами.

Ремонтируемый объект (Repairable item) [1] - объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или) конструкторской или (проектной) документацией [1, с.272, с.13, Термин 5.8]. Неремонтируемый объект (Nonrepairable item) [1] - объект, ремонт которого не возможен или не предусмотрен нормативно-технической, ремонтной и (или) конструкторской (проектной) документацией [1, с.272, с.13, Термин 5.9]. Двигатели внутреннего сгорания, их коленчатые валы, шатунные и коренные подшипники и другие детали относятся к ремонтируемым объектам. Шатунные и коренные вкладыши относятся к неремонтируемым объектам.

Фактическая величина ресурса от начала эксплуатации и до первого ремонта коленчатого вала путем восстановления шатунных и коренных шеек коленчатого вала под первый ремонтный размер и установки шатунных и коренных вкладышей первого ремонтного размера, для большинства ТС выражается в километрах пробега, и называется межремонтный пробег, а для некоторых машин выражается в мотор часах работы. Первоначальный ресурс от начала эксплуатации до первого ремонта коленчатого вала и замены вкладышей подшипников коленчатого вала двигателя, так и ресурсы между последующими ремонтами имеют различные значения для каждой единицы подвижного состава. Решение о ремонте коленчатого вала и замене вкладышей должно приниматься до наступления отказа на основании результатов диагностики и определения зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала двигателя. Такая диагностика может производиться c использованием бортовой диагностики, установленной в автомобиле, диагностики в автотранспортных предприятиях и диагностики в сервисных центрах заводов-производителей автомобильной техники, заводов производящих двигатели, автомобильные компоненты [2].

В автомобильной промышленности имеется опыт организации изготовителем автомобильной техники своей фирменной системы ремонтно-эксплуатационного обслуживания, например, путем создания сети автомобильных центров в стране и соседних странах и ремонтных заводов [2]. Заводы-изготовители автомобильных компонентов, таких, как топливная аппаратура, тормозная аппаратура, гидромеханические рулевые механизмы, стартеры, генераторы имеют свои специализированные технические центры [2].

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящее описание в целом относится к способам эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике технического состояния двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Двигатели внутреннего сгорания служат для приведения в движение сухопутных транспортных средств, в частности грузовых, специализированных и прочих коммерческих транспортных средств, а также и легковых автомобилей. Двигатель внутреннего сгорания, работающий, например, на дизельном топливе, имеет камеру сгорания с форсунками для впрыска топлива в камеру сгорания, в двигателях с наддувом сжатый воздух подается при помощи компрессора, который приводится в действие турбиной, использующей энергию отработавших газов [3]. В условиях современного экономического развития многие страны мира уделяют повышенное внимание вопросам ресурсосбережения и экологии. Разработка экономичных, дизельных двигателей и эксплуатация их в техническом исправном и экологическом состоянии является важным фактором, потому что спрос на транспортные средства растет.Многие страны уделяют внимание производству, развитию и эксплуатации, техническому обслуживанию, диагностированию и ремонту дизельных транспортных средств в связи с их эффективностью, экономичностью и высокими экологическими показателями [4].

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Аспекты изобретения способа эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания в основном касаются способа более точного определения зазора в шатунных вкладышах подшипников коленчатого вала двигателя вследствие их износа и деформации и направлено на выполнение важной технической задачи предприятий, имеющих автомобили, транспортные и транспортно-технологические машины - полную выработку назначенного ресурса коленчатого вала, а также назначенного ресурса двигателя в целом между ремонтами и назначенного ресурса за весь жизненный цикл, используя все комплекты шатунных и коренных вкладышей, предусмотренных нормативно-технической документацией, предотвращая и не допуская аварийные отказы, такие, как проворачивание вкладышей, при которых могут стать не пригодными к восстановлению такие, как блок двигателя, коленчатый вал, шатуны.

Организация эксплуатационного и ремонтного обслуживания определяется в основном способами поддержания транспортных средств в технически исправном состоянии на требуемом уровне. Все это зависит от разработки и освоения способов эксплуатационного контроля, диагностики технического состояния, развития методов восстановления деталей, в первую очередь таких, как коленчатый вал двигателя. Система технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) имеет высокий уровень управления поддержанием транспортных средств (ТС) в исправном состоянии на требуемом уровне.

Как показывает практика, принципы системы ТО и Р не всегда работают достаточно эффективно. В реальных условиях эксплуатации между техническим состоянием ТС, двигателей, агрегатов, узлов и наработкой или пробегом на отказ строгой зависимости нет. На это явление оказывают влияние многие обстоятельства. Отметим только главные из них, многообразие условий и режимов эксплуатации. Многообразные условия эксплуатации и современные усложняющиеся режимы движения влияют на протекание рабочих процессов двигателя, трансмиссии, ходовой части, рулевого управления, тормозных механизмов. Возрастающие мощности двигателей транспортных средств, переменный режим движения значительно повышает интенсивность износа деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания, в состав которых входит коленчатый вал с шатунными и коренными подшипниками. В связи с этим двигатели в целом и в первую очередь шатунные подшипники ДВС должны регулярно подвергаться эксплуатационному контролю, обслуживаться, диагностироваться. В частности, во время функционирования двигателей ТС происходит истирание и изнашивание материала контактирующих поверхностей не только деталей подшипников, но и других деталей, что приводит к изменению смазочного масла, поэтому периодически требуется выполнять техническое обслуживание при необходимости производить замену элементов фильтров и замену смазки.

Для анализа уровня техники, поставленной настоящей заявкой был произведен патентный поиск.

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Из исследованного уровня техники авторами данного изобретения выявлено изобретение - "Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания", патент RU №2006811, кл. G01M 15/00, опубл. 30.01.1994, авторы Костин В.М., Шутков Е.А., Юз Л.Д., Глухов В.М., Трихлеб А.А., Бабкин Г.А. Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания, заключается в измерении давления по меньшей мере в двух точках системы смазки двигателя, первая из которых расположена на выходе из нагнетательного насоса, преобразовании этих давлений и сравнении их с эталонными величинами, отличающийся тем, что в качестве второй точки измерения принимают точку на входе в диагностируемый участок, для эталонного двигателя определяют зависимость отношения величины первого давления к величине второго от степени износа подшипников или отношение разности величин первого и второго давлений к величине второго от степени износа, на неработающем двигателе при чистых фильтрах определяют отношение разности величин первого и второго давлений к величине второго давления и сравнивают величину этого отношения с эталонной зависимостью от степени износа подшипников, причем рост этого отношения соответствует росту степени износа. Рассмотрим этот способ и определим, возможно ли его применить для оценки износа подшипников. Первое, по изобретению первая точка установки манометра перед диагностируемым участком. Не указывается, что принято понимать под термином диагностируемый участок в данном случаи. Допустим двигатель, четырехтактный восьмицилиндровый, то устанавливать перед каждым из четырех каналов подводящих смазку к коренным подшипникам, а от них к шатунным. Диагностика предлагается безразборная, а для установки манометра требуется выполнять сверления в блоке. Если устанавливать манометры как показано на схеме, после насоса и перед подшипниками, в таком положении определяются потери давления на сопротивление движению смазки на этом участке [5].

Несмотря на всю свою простоту, не позволяет определить износ конкретного подшипника, не предоставляет возможности установить состояние подшипников коленчатого вала двигателя и принять решение эксплуатировать двигатель или ремонтировать. Система смазки двигателей внутреннего сгорания достаточно сложная, чтобы этим методом произвести диагностику. Малая информационная емкость способа, не достаточно направленный способ диагностирования на отдельные элементы функционирования системы смазки и сопряжения шатунных и коренных шеек коленчатого вала и соответствующих подшипников скольжения не позволяют установить состояние подшипников.

Из исследованного авторами данного заявления выявлено изобретение - "Стенд для исследования напряженно-деформируемого состояния двигателей внутреннего сгорания", патент RU №2105963, кл. G01M 15/00, опубл. 27.02.1995, бюл. №2, авторы Терехин А.Н., Абрамишвили М.М., Метелкин В.А.) Стенд снабжен закрепленной на основании тензометрической муфтой для соединения с установленным в картере блока исследуемым коленчатым валом и возможностью фиксации последнего в одном из заданных положений. Устройство для нагружения состоит из силовой рамы и винтовых пар по числу цилиндров. Силовая рама имеет верхнюю плиту, связанную с технологической головкой блока и блок-картером, и нижнюю плиту, расположенную между верхней плитой и головкой и связанную посредством стоек с основанием. Гайка каждой винтовой пары имеет опорные поверхности, расположенные между этими плитами напротив них, и привод, а винт выполнен из двух соединенных между собой с возможностью углового перемещения один относительно другого элементов, верхний из которых пропущен через прорезь в днище поршня и зафиксирован от углового перемещения при вращении гайки, а нижний выполнен в виде вилки, кинематически связанной с шатуном [4]. При таком выполнении стенда обеспечивается возможность с наибольшей полнотой и достоверностью моделировать напряженно-деформированное состояние коленчатого вала, но не позволяет определить состояние фрикционных поверхностей шатунных и коренных шеек коленчатого вала и поверхностей шатунных и коренных вкладышей подшипников скольжения, определить величину зазора в подшипниках [6].

Из исследованного уровня техники авторами данного заявления выявлено изобретение "Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания", патент RU №2259549 кл. G01M 15/00, опубл. 27.08.2005, бюл. №24, Атрощенко В.А. Шевцов Ю.Д., Лысенко М.П., Кокорев В.В., Василенко Н.В., Дьяченко Р.Л. Этот способ предусматривает установку двух измерителей давления масла на входе и выходе из фильтра. При использовании метода задают режимы работы двигателя, измеряют показатели состояния диагностируемых систем двигателя, определяют отклонения показателей состояния, проводят вычисления и по результатам оценивают техническое состояние двигателя. Причем в качестве показателей состояния принимают параметры пульсаций давления среды. Способ отличается тем, что кривую пульсаций давления на входе и выходе фильтрующего элемента диагностируемой системы раскладывают в гармонический ряд. Строят амплитудные и фазовые частотные характеристики в заданном диапазоне частот, а сравнение проводят в диапазоне наибольшей чувствительности измеряемых частот, в качестве результата определяют величину и скорость отклонения амплитудных и фазовых частотных характеристик от эталонных, полученных при условии наиболее эффективной работы системы, и по ним определяют остаточный ресурс работы двигателя [7]. Данный способ не позволяет определить неисправности отдельных элементов системы смазки, а также фактический износ подшипников коленчатого вала.

Из исследованного уровня техники авторами данного заявления выявлено изобретение - "Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания и фильтроэлементов", патент RU №2398200, опубл. 27.08.2008, бюл. №24, авторы Куков С.С., Грищенко А.В. Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностики степени износа подшипников ДВС и фильтроэлементов заключается в том, что задают перепад давления на фильтре на заданную величину, периодически мгновенно перекрывают сечение напорного трубопровода после фильтра, создавая гидравлический удар, и определяют величины перепадов давления. Диагностика проводится без разборки двигателя. При измерении величины перепада давления на фильтроэлементе определяют ее знак. Степень загрязнения фильтроэлемента считают достигшей максимального значения, а фильтроэлемент выработавшим свой ресурс при неизменности знака величины перепада давления. Степень износа подшипников ДВС определяют по отношению величин давлений обратной волны. При определении берется отношение величины давлений обратной волны, измеряемое дополнительным измерителем давления, установленным в зоне формирования гидроудара, к давлению обратной волны, измеряемому датчиком давления после масляного фильтра. Чем больше величина отношения давлений, тем больше зазор в подшипниках. Отношение величин давлений обратной волны, измеряемой датчиком, установленным в зоне формирования гидроудара (в патенте не указано, где эта зона), к величине давления обратной волны, измеряемое датчиком, установленным после масляного фильтра, может показать такой результат по другим несоответствиям функционирования различных элементов в масляных каналах системы смазки. Способ не позволяет определить степень износа подшипников коленчатого вала, изношены подшипники на 10%, 20, 30 или 50-70 процентов. Решению задач по диагностике технического состояния двигателей внутреннего сгорания, испытаниям и диагностике технического состояния механизмов и систем двигателей посвящены патенты на изобретения по совершенствованию стендов для испытания двигателей, которые могут приняты за аналог настоящей заявки на изобретение [8].

Из исследованного уровня техники авторами данного заявления выявлено изобретение - "Способ оценки надежности работы шатунных и коренных подшипников коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания", патент РФ 2278366, опубл. 10.12.2005, бюл. №17, авторы Кулаков А.Т., Светличный Н.И., Денисов А.С., Тазеев Р.Т., Сафиуллин Т.Г.). Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для использования в двигателестроении, в частности, для оптимизации работы системы смазки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Изобретение направлено на разработку возможности оценки надежности работы шатунных и коренных подшипников коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, позволяющей оптимизировать параметры системы смазки, чтобы предотвратить аварийные отказы шатунных и коренных подшипников из-за обеднения смазки по номерам цилиндров на всех эксплуатационных режимах по полной выработки ресурса коленчатого вала двигателя. Результат обеспечивается за счет того, что способ оценки надежности шатунных и коренных вкладышей коленчатого вала при критических режимах работы двигателя включает измерение и корректировку расходов масла через коренные и шатунные подшипники коленчатого вала. При измерении расхода масла через коренной подшипник масляный канал шатунного подшипника закрыт, а при измерении расхода масла через шатунный подшипник закрыт пробкой масляный канал коренного подшипника. При этом количество масла, прокачиваемого через коренной подшипник должно быть больше количества масла прокачиваемого через шатунный подшипник или как минимум равно [9]. Недостатком данного способа при использовании его в целях диагностирования технического состояния двигателя внутреннего сгорания путем замера расхода масла через коренной подшипник является сложность. После замера расхода масла через масляный канал блока, подводящий смазку к первой коренной шейке и к первой шатунной, необходимо последовательно всю аппаратуру настроить на второй, третий и четвертый масляные каналы.

Из исследованного уровня техники авторами данного заявления выявлено изобретение - "Способ измерения зазоров в подшипниковых узлах шатуна двигателя внутреннего сгорания", патент РФ №2295703, кл. G01B 13/12, опубл. 20.03.2007, бюл. 8, авторы Данковцев В.Т., Овчаренко С.М.). Установка по данному способу измерения зазоров в подшипниковых узлах и на основании этих измерений диагностики технического состояния двигателя состоит из вакуум-компрессора, двухходового пробкового вентиля, резинового рукава, переходного патрубка, устанавливаемого вместо форсунки или свечи зажигания, измерительного индикатора для фиксации величины перемещения поршня, измерительного индикатора для фиксации величины перемещения шатуна, указателя давления и разрежения, перепускных вентилей и приспособлений для установки индикаторов. В качестве дополнительного пояснения конструкции установки следует отметить, что двухходовой пробковый вентиль имеет два положения "Д" и "Р". В положении "Д" вакуум-компрессор обеспечивает через открытый впускной вентиль, резиновый рукав и переходной патрубок избыточное давление в камере сгорания цилиндра двигателя в пределах 1,8-2 атм, а в положении "Р" вакуум-компрессор обеспечивает, при закрытом впускном вентиле и открытом, выпускном обеспечивает разрежение в камере сгорания в пределах 380-420 мм рт. столба.

В процессе измерения зазоров предварительно устанавливают поршень в верхней мертвой точке и посредством приспособления устанавливают измерительный индикатор к штоку шатуна в вертикальной плоскости напротив поршня и индикатор, также в вертикальной плоскости напротив головки шатуна. После этого рукоятку пробкового вентиля переводят в положение "Д" и посредством вентилей переключают установку в режим подачи сжатого воздуха в цилиндр двигателя и далее, после включения вакуум-компрессора создают в цилиндре избыточное давление в пределах 1,8-2 атм. При таком состоянии установки стрелки измерительных индикаторов настраивают на нуль шкалы. Затем отключают вакуум-компрессор, переводят рукоятку пробкового вентиля в положение "Р" и также посредством вентилей переключают установку в режим - разрежение. После включения вакуум-компрессора создают в цилиндре разрежение в пределах, как уже отмечалось, 380-420 мм рт. столба. При таком состоянии установки по измерительным индикаторам фиксируют зазоры между подшипником верхней головки шатуна и пальцем поршня и зазор между шатунным подшипником и вкладышем.

Способ измерения зазоров в подшипниковых узлах шатуна двигателя внутреннего сгорания путем создания разрежения в камере сгорания цилиндрами фиксации посредством измерительных индикаторов, величины перемещений относительно корпуса двигателя, вначале перемещение поршня, затем поршня совместно с шатуном и раздельно - шатуна, отличающийся тем, что в начале в камере сгорания цилиндра создают избыточное давление в пределах 1,8-2 атм. и после этого стрелки измерительных индикаторов, установленных в вертикальной плоскости напротив поршня с противоположной стороны его головки и нижней головки шатуна, настраивают на нуль шкалы, а затем в цилиндре создают разряжение в пределах 380-420 мм рт.ст. и по индикаторам раздельно фиксируют величину перемещения поршня относительно его шатуна и перемещения шатуна относительно блока двигателя, то есть в результате фиксируют зазоры [10]. Недостатком этого способа диагностирования и определения зазора между шатунной шейкой и вкладышем является то, что необходимо устанавливать измерительные индикаторы с приспособлениями для измерения перемещений поршня и шатуна внутри картерной части двигателя, что делает невозможным измерения зазоров без разборки двигателя.

Известно изобретение - способ определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при испытаниях и диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин патент 2691259 РФ, G01M 15/06, G01B 13/12 опубл. 11.06.2019, авторы Макушин А.А., Кулаков, А.Т., Кулаков О.А., Илюхин А.Н. - 2018105459 заявл. 13.02.2018; опубл. 11.06.2019, бюл №17). В коленчатом валу двигателя выполнялись необходимые доработки по изготовлению канала подвода воздуха и каналов подвода воздуха соответственно к верхнему и нижнему вкладышам шатунных подшипников шатуна первого цилиндра и такие же работы выполнялись для шатунных подшипников пятого цилиндра, установленных на первой шатунной шейке коленчатого вала, монтажу измерительной системы сопло-заслонка на шатунную шейку коленчатого вала двигателя. На одной шатунной шейке устанавливались две системы сопло-заслонка, в данном случаи на первую шатунную шейку, диаметрально противоположно друг другу по центру шейки в плоскости 30 градусов от оси кривошипа после верхней мертвой точки 5-го цилиндра. Воздух подводится после преобразователя и переходной муфты, после по каналу к двум соплам одновременно путем раздвоения канала и подвода воздуха по каналу к верхней системе сопло-заслонка и по каналу к нижней системе сопло-заслонка.

После сборки двигателя и установки его на стенд для холодной и горячей обкатки, испытания и диагностики двигателя подключались головка подачи воздуха, переходная муфта, преобразователь давления, и через воздушный редуктор, настроенный на давление 0,2 МПа, к воздушной магистрали и блоку подготовки сжатого воздуха. После предварительной холодной прокрутки до запуска двигателя открывалась подача воздуха на измерительную систему и стрелка индикатора устанавливалась на отметку 100%, показывая исходный зазор.

Положение коленчатого вала должно соответствовать проходу верхней мертвой точки (ВМТ) шатунно-поршневого комплекта пятого цилиндра, на 30 градусов по направлению вращения в такте впуска и определяемого двумя метками: на приводе топливного насоса высокого давления (ТНВД) и маховике. В таком положении оси шатунов в сборе первого и пятого цилиндров двигателя установленные на первой шатунной шейке располагались по оси системы сопло-заслонка, благодаря чему фиксировался максимальный прогиб (вкладыши имеют максимальный прогиб в центре, снижающийся до «0» к стыкам). Затем двигатель запускался и работал кратковременно при различных нагрузочных режимах и параметрах (температура охлаждающей жидкости, давление в системе смазки, продолжительность и другие, определенные методикой). После чего двигатель останавливался, по меткам устанавливался коленчатый вал в исходное положение, и при этом фиксировались показания индикатора. Индикатор по фактическому расходу воздуха, преобразованному в электрический сигнал через перепад давления на мембране преобразователя, показывал величину зазора в процентах. Произведя измерения, сравнивали, произошло или нет уменьшение зазора между шейкой коленчатого вала и вкладышами. Таким образом, были обнаружены режимы, способствующие образованию прогиба, изучен механизм деформирования вкладыша. Причинами отказов двигателей в большинстве случаев является износ основных групп сопряжений: шатунно-кривошипного механизма и цилиндро-поршневой группы. Многими исследованиями установлено, что изменение технического состояния ТС и их агрегатов вызывается различными причинами: изнашиванием, усталостным разрушением, пластическими деформациями, коррозией [11].

Пластическая деформация и разрушение являются следствием либо конструктивно-технологических недоработок, либо нарушения правил эксплуатации. В данном случае речь пойдет о шатунных вкладышах, изучению особенностей работы которых посвящено множество исследований. Отказы двигателей вызываются именно проворачиванием шатунных подшипников, чему предшествует критическое уменьшение зазора в сопряжении шатун - вкладыш - коленчатый вал из-за образования прогиба вкладыша.

Для этого было разработано устройство для измерения величины зазора в шатунном подшипнике. Зазор в шатунном подшипнике определяется после кратковременной работы на критических режимах работы ДВС, при этом измерение зазора в шатунном подшипнике производится в плоскости проходящей через ось шатуна сразу после остановки двигателя подачей воздуха в зазор через диаметрально расположенные жиклеры на шатунной шейке. Воздух под давлением 0,2 МПа, пройдя через регулируемые и нерегулируемые дросселирующие устройства и преобразователь давления, поступает на измерительное устройство. Из измерительного устройства поток воздуха поступает в головку подачи воздуха через приемный штуцер. Устройство приемного штуцера позволяет проводить прохождение воздуха из не вращающейся части во вращающуюся [11].

Внутри шатунной шейки просверлены два диаметрально противоположных отверстия в плоскости 30° от оси кривошипа, в которые вставляются трубки. Выходное отверстие трубок оканчивается точным жиклером диаметром 1 мм. Входные отверстия трубок соединяются в одну. Воздух из штуцера поступает на входные отверстия трубок, здесь поток разделяется и по трубкам подается к месту измерения зазора. Воздух подается в полость между шатунной шейкой и шатунным подшипником, и шкала измерительного прибора фиксирует по перепаду давления зазор. Количество воздуха поступающего в зазор шатунного подшипника настраивается подбором давления воздуха, изменением положения дросселей при начале испытаний Калибровка шкалы измерительного прибора на "100%" осуществляется подачей воздуха в зону зазора на остановленном двигателе, когда зазор между шатунной шейкой и вкладышем постоянный. Деформация шатунных вкладышей с образованием прогиба приводит к изменению зазора с шатунной шейкой, что и должен зафиксировать прибор. Изобретение по патенту РФ №2691259 - способ определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания имеет промышленную применимость, использование этого способа в эксплуатации затруднено, так как двигатель подвергался частичной разборке перед диагностикой и осуществляться этот способ может только в промышленных условиях в тех случаях, когда необходимо проведения исследовательских и опытно-конструкторских работ по двигателю двигателям внутреннего сгорания. Таким образом, выполненный анализ уровня техники и всех рассмотренных авторами данной заявки способов определения технического состояния шатунных вкладышей коленчатого вала двигателя показал, что не обеспечивается достаточно точный способ определения величины зазора в шатунных подшипниках кривошипно-шатунного механизма каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания, что не позволяет определить остаточный ресурс коленчатого вала и принять обоснованное решение о продолжении эксплуатации двигателя или о его ремонте.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача настоящей заявки разработать способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, который позволил бы определять возможность дальнейшей эксплуатации двигателя или обоснованно принимать решение о ремонте двигателя и не требовал бы сверления каналов подвода воздуха в подшипник коленчатого вала и мог найти применение в условиях эксплуатации ТС, в практике работы автотранспортных предприятий, сервисных предприятий, автомобильных центрах изготовителей транспортных средств и в технических центрах изготовителей двигателей и силовых агрегатов [2]. Рассмотренный перечень патентов на изобретения позволил в качестве основного прототипа для настоящей заявки на получения патента на изобретение принять патент РФ №2691259.

Общими признаками заявленного изобретения и прототипа "Способ определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при испытании и диагностике двигателя внутреннего сгорания", патент 2691259 РФ, G01M 15/06, G01B 13/12 опубл. 11.06.2019, авторы Макушин А.А., Кулаков, А.Т., Кулаков О.А., Илюхин А.Н. - 2018105459 заявл. 13.02.2018; опубл. 11.06.2019, бюл. №17). являются признаки о том, что способ контроля зазора в шатунных подшипниках двигателя внутреннего сгорания включает замеры зазоров между шейкой коленчатого вала и шатунными вкладышами.

Практика применения планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта в предприятиях в отношении восстановления работоспособности двигателя, как и другого агрегата или узла для каждой единицы парка подвижного состава конкретного предприятия - величина, можно сказать, случайная и требует для своего решения наличия значительного объема информации о техническом состоянии.

Техническая задача настоящей заявки на изобретение как следует из анализа уровня техники, патентного поиска и изучения опыта эксплуатации ТС - это разработка способа эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике технического состояния двигателей внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин и необходимости принятия решения о дальнейшей эксплуатации ТС на основании результатов эксплуатационного контроля при диагностике технического состояния или принятия решения о прекращении эксплуатации ТС и ремонте двигателя на основании результатов эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала и фактического технического состояния двигателя внутреннего сгорания.

Ресурс шатунных подшипников коленчатого вала, а также ресурс коренных подшипников и в целом ресурс двигателя полностью использовать возможно только при ремонте, который выполняется с учетом фактического его технического состояния и восстановление технического состояния осуществляется двигателя осуществляется путем устранения последствий изнашивания шатунных и коренных шеек коленчатого вала, шлифования шеек под ремонтные размеры для установки вкладышей шатунных и коренных шеек очередного ремонтного размера, предусмотренного эксплуатационно-ремонтной документаций завода-изготовителя, не допуская достижения зазора между шатунной шейкой и вкладышем величины превышающей предельно-допустимые размеры, и тем более, не допускать повреждений деталей из-за проворота вкладышей, который намного снижают ресурс коленчатого вала, а также может приводить в неремонтируемый объект коленчатый вал, что в свою очередь ведет к выбраковке и утилизации коленчатый вал, шатунов, а иногда и блока двигателя ТС.

Принятие раннего решения о прекращении работы автомобиля на линии и демонтаже двигателя для ремонта, без проведения диагностики технического состояния, приводят к перерасходу запасных частей, трудовых и материальных ресурсов. Принятие решения о постановке на ремонт только в зависимости от межремонтных пробегов без учета действительного технического состояния, ведет не только к снижению эксплуатационной надежности и эффективности работы транспортных средств, но может вызвать аварийное разрушение крупных базисных деталей, таких как блок, картеры, коленчатый вал двигателя, резко снизит общий ресурс двигателя, но и приведет к резкому увеличению расходов материалов, запасных частей, финансовых средств.

Объем и вид технического обслуживания, ремонта, диагностики определяются по среднестатистическим данным для каждого вида транспортных средств. Последовательность выполнения работ, нормы времени, контрольно-измерительная и диагностическая аппаратура, оборудование, инструмент и эксплуатационные материалы указываются в технологических картах и соответствующих инструкциях изготовителя и уточняются эксплуатационными предприятиями с учетом климатических, производственных условий, продольного профиля и плана дорог, состояния дорожного покрытия, интенсивности дорожного движения, квалификации водителей автомобилей.

Много факторов влияют на ресурс транспортного средства (ТС), в том числе и на ресурс двигателя, а после первого ремонта и ресурс между очередными ремонтами, которые осуществляются шлифованием шеек коленчатого вала, заменой вкладышей, в первую очередь, влияет качество управления ТС, умение выбирать оптимальные скорости и режимы движения транспортных средств. Чем меньше на конкретном маршруте движения ТС количество разгонов, торможений, движение с торможениями, переключений передач, что облегчает работу самих водителей, тем больше ресурс двигателя, агрегатов трансмиссии, ходовой части и механизмов и систем управления ТС.

В практике имеют место случаи внезапного возникновения отказов в работе и эксплуатации автомобилей и транспортных и транспортно-технологических машин. Основная причина, кроме вышесказанного, не высокий уровень диагностики и контроля фактического технического состояния двигателей, агрегатов и узлов в конкретный период времени каждого единицы парка подвижного состава автомобилей и ТС предприятия. Для решения проблемы предотвращения внезапных отказов требуется повышение уровня информированности инженерного и технического персонала обеспечивающего управление техническим процессом обслуживания и ремонта двигателей, агрегатов и узлов транспортных средств повышение уровня информированности о процессах, которые происходят в указанных системах, подсистемах, фрикционных контактах этих транспортных средств. Требование повышения информации и базы знаний о процессах, происходящих в системах, подсистемах и фрикционных контактах в двигателях и агрегатах машин обусловило широкое развитие научных, исследовательских, конструкторских и изобретательских поисков, направленных на разработку способов определения технического состояния элементов машин без их разборки, создание, изготовление и применение приборов, стендов, систем и оборудования технической диагностики, призванных обеспечить, испытания, углубленный эксплуатационный контроль, определение действительного и прогнозирование остаточного ресурса двигателя, агрегата или узла транспортного средства.

ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача предлагаемого изобретения способ эксплуатационного контроля зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания транспортных средств в отличии от прототипа, когда имеется возможность определить зазор в шатунных подшипниках только для первой шатунной шейки коленчатого вала, заключается в определении зазора между шейкой коленчатого вала и вкладышем шатунного подшипника при диагностике двигателя внутреннего сгорания для каждой шейки коленчатого вала, для каждого кривошипа, каждого шатуна всех цилиндров двигателя, так как величины зазоров различные и решение о техническом состоянии коленчатого вала и двигателя в целом будет приниматься по максимальной величине зазора.

Техническая задача предлагаемого изобретения рассматривается в основном на примере наиболее сложного по конструкции и по особенностям эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, дизельного с воспламенением от сжатия, фиг. 1, с числом тактов 4, восьмицилиндрового, с V-образным расположением цилиндров, порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8, направление вращения правое, диаметр и ход поршня, мм 120×120, рабочий объем 10,85 л., давление масла в системе смазки двигателя в прогретом состоянии кПа (кгс/см²) 400,2-550,4 (4.0-5.5) при номинальной частоте вращения [3], необходимо отметить, что предлагаемый способ может быть использован и для контроля зазоров в шатунных подшипниках других типов двигателей, в том числе и с рядных расположением цилиндров.

Раскрытие сущности изобретения поясняется чертежами, схемами и фотографиями. На фиг. 1 приведен чертеж продольного разреза двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который показывает особенности расположения основных узлов и деталей двигателя и их взаимодействие при работе. В блоке 100 двигателя имеются опоры коренных подшипников коленчатого вала 200. Блок 100 двигателя, который является основной корпусной деталью двигателя, воспринимает нагрузки от вращающихся и поступательно движущихся деталей. В стенках блока 100 имеются масляные каналы 110, по которым смазка подается масляным насосом 400 из картера к коренным опорным шейкам 210 коленчатого вала 200, смазывает коренные вкладыши верхний 211a и нижний 211b (фиг. 2). Способствует полному использованию ресурса подшипников коленчатого вала, а следовательно, и ресурса самого коленчатого вала и ресурса двигателя качество масла и соблюдение требуемой периодичности замены масла для каждых конкретных условий эксплуатации. На фиг. 1 в разрезе представлена первая коренная шейка и первая шатунная шейка. Из чертежа видны каналы по которым при работе ДВС масло от коренных шеек 210 по каналам в коленчатом валу 200 двигателя поступает к шатунным шейкам 220 и к шатунным вкладышам 221, к верхнему шатунному вкладышу 221a, установленному с натягом в кривошипной головке шатуна 310 и к нижнему вкладышу 221b, установленному с натягом в крышке шатуна 320. В верхней части блока отлиты два ряда цилиндров двигателя, расположенные под углом 90 градусов один к другому, левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм., что обусловлено установкой на каждую шатунную шейку 220 двух шатунов 300 рядом (фиг. 2).

Техническое решение изобретения способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания в значительной степени раскрывается на фиг. 2, где приведен чертеж коленчатого вала 200, имеющего пять коренных шеек 210 и четыре шатунные шейки для рассматриваемого двигателя. На первую шатунную шейку 220 установлены шатун 300 поршня первого и шатун поршня пятого цилиндров двигателя, на фиг. 2 показана гарантированная монтажная величина, номинальная или начальная величина зазора между шатунной шейкой 220 и вкладышем 221 шатунного подшипника, и с началом эксплуатации двигателя и транспортного средства величина этого зазора вследствие изнашивания поверхности шатунной шейки 220 и поверхности шатунного вкладыша начнет изменяться от номинальной величины зазора после сборки нового двигателя или сборки отремонтированного двигателя до предельной величины зазора, определяемой разработчиком конструкторской документации или изготовителем двигателя, и при достижении предельной величины зазора эксплуатация двигателя ТС должна быть прекращена.

Для рассматриваемого в качестве примера в данной заявке двигателя величина этого зазора в пределах 0,070-0,160 мм. В эксплуатации при использовании и функционированию ТС величина этого зазора увеличивается и настоящая заявка посвящена изобретению способа определения зазора и не допущения превышения предельной величины. На фиг. 2 также показана гарантированная монтажная величина, номинальная или начальная величина зазора между коренной шейкой 210 коленчатого вала и вкладышами 211 коренного подшипника и номинальные размеры зазоров в полукольцах 212.

Технический результат изобретения способ эксплуатационного контроля определения величины зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала двигателя подтверждается, в варианте, если по результатам диагностики установлено, что величина зазора в шатунных подшипниках является предельной тем, что осуществляется ремонт двигателя путем шлифовки не только всех шатунных 220, но и всех коренных 210 шеек под определенный ремонтный размер, а также заменой шатунных 221, коренных 211 вкладышей подшипников и полуколец 212, ограничивающих продольное перемещение коленчатого вала. Замена полуколец обеспечивает ресурс вкладышей шатунных и коренных подшипников коленчатого вала, а использование изношенных полуколец 212 резко снизит ресурс вкладышей шатунных 221 и коренных 211. При эксплуатации автомобилей и ТС, при ремонте и, в частности, при разработке настоящей заявки на изобретение необходимо учитывать, что в нижней, картерной части блока имеются опоры под вкладыши коренных подшипников 221 коленчатого вала 200, которые закрываются крышками 120.

На фиг. 3 показан коленчатый вал 200. При достижении предельных износов шатунных шеек 220, размер обозначен B и шатунных вкладышей 221 производится разборка двигателя, шлифовка шатунных 220 и коренных шеек 210 под очередной ремонтный размер и производится замена всех изношенных шатунных вкладышей на новые шатунные вкладыши 221 очередного ремонтного размера и всех изношенных коренных вкладышей, размер обозначен А - на новые коренные вкладыши 211 очередного ремонтного размера. Расточка блока 100 под вкладыши коренных подшипников 221 производится в сборе крышками 120, которые показаны на фиг 4. Поэтому крышки опор коренных подшипников 120 невзаимозаменяемые, на каждой крышке нанесен номер опоры, нумерация начинается с переднего торца блока 100. Коленчатый вал 200, изготовлен из кованной заготовки высококачественной стали, имеет пять коренных шеек 210 и четыре шатунных шейки 220. Коленчатый вал упрочен азотированием или закалкой токами высокой частоты шеек. На фиг. 3 видно, что осевые перемещения коленчатого вала ограничены четырьмя полукольцами 212, установленными в проточках пятой коренной опоры 210 так, чтобы сторона с канавками прилегала к торцам вала, а ус входил в паз в крышке коренного подшипника этой опоры.

Технический результат изобретения способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала предоставляет возможность продлить ресурс ДВС заменой изношенных вкладышей как шатунных и коренных подшипников коленчатого вала, так и заменой изношенных полуколец 212. На фиг. 4 показано трехмерное изображение коленчатого вала 200, коренных шеек 210, шатунных шеек 220, крышек 120 коренных подшипников, вкладышей коренных подшипников 211a и 211b.

Шатун в сборе 300 показан на фиг. 5, частично показан на фиг. 1, фиг. 2. Шатун в сборе 300 - стальной, двутаврового сечения, нижняя кривошипная головка 303 выполнена с прямым и плоским разъемом. Шатун 310 окончательно обработан в сборе с крышкой 320. поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемые. На шатуне 310 и на крышке 320 нанесены метки совместимости в виде трехзначных порядковых номеров. При сборке метки на шатуне и крышки должны находиться на одной стороне. На крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра. На каждой шатунной шейке 220 коленчатого вала 200 установлено по два шатуна. Шатун в сборе 300 и в сборе с поршнем 501, поршневым пальцем 502, стопорными кольцами 503, компрессионными кольцами, маслосъемным кольцом 505 показаны вместе как шатунно-поршневая группа 500. В поршневую головку шатуна запрессовывается сталебронзовая втулка 301 (фиг.5), а в кривошипную головку шатуна устанавливается с натягом шатунный вкладыш 211 коленчатого вала 200. При решении технической задачи изобретения способ определение зазора в шатунных подшипниках, коленчатого вала двигателя, учитываем следующее.

Вкладыши 211a коренных подшипников установлены в опорах блока с натягом, а вкладыши 211b коренных подшипников установлены в крышках опор также с натягом. Вкладыши шатунных подшипников также установлены с натягом 221a - в шатун 310, 221b - в крышку 320 шатуна в сборе. Натяги при установке необходимы для предотвращения вкладышей от проворота, а при износах шеек и рабочих поверхностей вкладышей приводят их к деформации и прогибу.

На фиг. 5 показан шатунно-поршневой комплект. Поршень 501 в сборе с компрессионными кольцами 504, маслосъемным кольцом 505 соединяется при помощи пальца 502 и стопорных колец 503 с шатуном. Через поршень 500, шатун в сборе 300 ударная нагрузка от давления газов, образовавшихся при сгорании топлива во время рабочего хода передается на шатунные подшипники, шатунные вкладыши 221, шатунную шейку 220 и кривошип коленчатого вала, которая передает создаваемые усилия на шатун, шатунные, коренные подшипники и коленчатый вал двигателя и в основном и определяет ресурс всех деталей и двигателя в целом. Вкладыши 211 коренных подшипников коленчатого вала не взаимозаменяемые: верхний вкладыш 211a коренного подшипника, устанавливаемый в блок двигателя 100, имеет отверстие для подвода масла из масляного канала 110 блока двигателя 100 и канавку для распределения масла, нижний вкладыш 221b коренного подшипника, устанавливаемый в крышку 120 коренного подшипника, отверстия и канавки не имеет. Вкладыши шатунные и коренные подшипников коленчатого вала сменные, тонкостенные, трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Для рассматриваемого ДВС с целью восстановления технического состояния двигателя в эксплуатации предусмотрено восемь ремонтных размеров вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала.

Технический результат настоящей заявки на изобретение состоит в разработке способа эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания транспортных средств (ТС) автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин, который в реальном времени позволяет определять фактическую величину зазора между шатунными вкладышами 221 и шатунной шейкой 220 коленчатого вала 200 ДВС, который позволяет бы без разборки двигателя не допустить превышения предельного значения величины зазора, и этим самым позволяет полностью использовать межремонтный ресурс коленчатого вала и позволяет предотвратить аварийный отказ двигателя "проворот вкладышей" и предотвратить повреждение коленчатого вала или блока.

Технический результат патентуемого способа эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках при диагностике ДВС при варианте, когда зазор в допустимых пределах, определяется остаточный ресурс подшипников коленчатого вала, предотвращается преждевременная разборка двигателя, что позволяет полностью использовать ресурс коленчатого вала 200, блока 100 и шатунно-поршневых комплектов и двигателя в целом. При диагностике двигателя при следующем техническом обслуживании, при подтверждении предельной величины зазора в шатунных вкладышах можно последовательно заменяя изношенные шатунные вкладыши 221 и коренные 211 новыми, сменными очередного ремонтного размера продолжить эксплуатацию двигателя ТС.

Отрицательный технический результат возможен при отсутствии эксплуатационного контроля за величиной зазора а шатунных подшипниках, изнашивание шатунных шеек и рабочей поверхности шатунных вкладышей до предельных размеров может привести к проворачивания вкладышей и повреждению поверхности шатунных шеек 220 коленчатого вала 200. Проворачивание вкладышей и как следствие, повреждение рабочей поверхности шатунной шейки 220 коленчатого вала 200 не позволит произвести шлифовку шатунных шеек коленчатого вала под следующий ремонтный размер. Какое количество вкладышей подшипников коленчатого вала не будет использовано за весь жизненный цикл коленчатого вала, на столько межремонтных пробегов будет снижен ресурс коленчатого вала и двигателя в целом.

Новизна патентуемого изобретения способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания и отличительная особенность изобретения является контроль и учет выявленного при исследованиях факта начального уменьшения зазора в шатунном подшипнике из-за образования прогиба шатунных вкладышей 221, установленных с натягом при монтаже и деформации в процессе эксплуатации, на фиг. 6 показан процесс деформации и образования прогиба.

В качестве дополнительного пояснения следует отметить, что зазор в шатунном подшипнике по всем известным законам должен увеличиваться из-за износов шатунной шейки 220 коленчатого вала 200 и износов рабочей поверхности шатунных вкладышей 221, и это происходит в процессе длительной эксплуатации. Из анализа уровня техники выявлено, что уменьшение зазора, деформация вкладышей ранее не описывалось и не фиксировалось. Однако, обнаруженный на вкладышах прогиб фиг. 6, свидетельствует о том, что он образуется при работе двигателя и шатунные подшипники работают в условиях уменьшенного зазора, не являясь идеально цилиндрическими, что является признаком новизны изобретения.

На фиг. 7 показан вкладыш шатунного подшипника 221 после эксплуатации ТС. Разборка двигателя проведена в его ремонтном состоянии, на правом фото показана рабочая поверхность шатунного вкладыша 221, на которой по середине вдоль рабочей поверхности глубокие следы от интенсивного износа вследствие прогиба аналогичного, показанному на фиг. 6в. На обратной стороне поверхности вкладыша левое фото на фиг. 7 блестящие следы износа крайних поверхностей вкладыша от их перемещений вдоль оси шатунной шейки 220 коленчатого вала. при рабочем такте шатунный вкладыш от усилия, передаваемого через шатунно-поршневую группу выпрямляется, а при остальных тактах рабочего хода двигателя совершаемого за два оборота коленчатого вала, приобретает деформированную форму, показанную на фиг. 6.

Техническое результат изобретения способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках при диагностике двигателя заключается в расширении функциональных возможностей непосредственного измерения зазора изменившегося вследствие износа шатунных подшипников скольжения с учетом сложного процесса изменения величины зазора в продолжении всего межремонтного периода, практически в первой половине периода происходит износ поверхностей трения шатунного вкладыша и рабочей поверхности шейки коленчатого вала, возрастает величина зазора, снижается давление в системе смазки, как общепринято, деформирование вкладыша шатунного подшипника не учитывается; затем по мере износа рабочей поверхности шатунного вкладыша и шатунной шейки начинается деформация вкладыша, зазор уменьшается. Показано на фиг. 6; 6а - это начальная фаза деформации, 6б - более значительно возрастает деформация фиг. 6в - предельное состояние вкладыша шатунного подшипника.

Новизна предлагаемого способа эксплуатационного контроля зазора в шатунном подшипнике при диагностике двигателей заключается в непосредственном измерении величины зазора между поверхностью трения шатунной шейки и поверхностью трения вкладыша шатунного подшипника с учетом исследованного и выявленного формоизменения вкладышей с образованием прогиба и обеспечение возможности предотвращения отказов по причине превышения предельной величины зазора между шейкой и вкладышем шатунного подшипника. Такие отказы приводят к повреждению шеек коленчатого вала и не обеспечивают использование комплекта вкладышей всех ремонтных размеров при ремонте коленчатого вала и двигателя в целом в течении всего жизненного цикла двигателя.

В ходе испытаний и диагностики ДВС на моторном стенде, схема которого приведена на фиг. 9 и фото на фиг. 10, была поставлена цель определять и контролировать фактическую величину зазора в шатунном подшипнике относительно первоначального состояния. Контроль осуществлялся без разборки на остановленном двигателе.

Патентуемое изобретение способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания выполняется с использованием измерительного устройства, разработанного и изготовленного авторами настоящей заявки.

На фиг. 13 показана схема измерительного устройства 1000 для определения зазора в шатунном подшипнике. К подводящей трубке 1110 в верхней части корпуса 1100 крепится пневмопровод 21 подвода сжатого воздуха (вакуума); сжатый воздух по каналам в корпусе 1100 поступает в камеру сгорания. Давление воздуха, подаваемого в камеру сгорания, контролируется при помощи манометра 13 блока системы подготовки сжатого воздуха (вакуума) (фиг. 11). Измерительное устройство 1000 крепится на ввернутую в головку цилиндров шпильку 1500 с помощью скобы 1510, опоры 1530 скобы и гайки 1520 (фиг. 12). В корпусе 1100 установлена направляющая 1300, и толкатель 1330, наконечник толкателя 1321 опирается на вершину (конуса) поршня 501 (фиг. 15), подъем толкателя осуществляется пружиной 1310, на верхний конец иглы опирается ножка индикатора с ценой деления 1 мкм. Сброс давления осуществляется открытием крана 12 (фиг. 11).

РАСКРЫТИЕ ПОРЯДКА ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА

Способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин, как техническая задача в общем виде выполняется в следующей последовательности, покажем выполнение на примере двигателя внутреннего сгорания, дизельного с воспламенением от сжатия, фиг. 1, с числом тактов 4, восьмицилиндрового, с V-образным расположением цилиндров, порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8, направление вращения правое, диаметр и ход поршня, мм 120 × 120, рабочий объем, л 10,85, давление масла в системе смазки двигателя в прогретом состоянии кПа (кгс/см²) 400,2-550,4 (4.0-5.5) при номинальной частоте вращения, при минимальной частоте вращения 98,1 (1,0).

Способ эксплуатационного контроля зазоров в шатунных подшипниках коленчатого начинают выполнять с первого цилиндра двигателя, поршень первого цилиндра путем поворачивания коленчатого вала за маховик устанавливается в верхнюю мертвую точку (ВМТ) камеры сгорания при такте сжатия, после демонтажа топливной форсунки с головки блока проверяемого цилиндра, а затем осуществляют замеры зазоров в шатунных подшипниках кривошипов и шатунов других цилиндров в последовательности по порядку работы цилиндров двигателя.

1. Способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин, отличающийся тем, что для эксплуатационного контроля и измерение зазора в шатунном подшипнике осуществляется по перемещению поршня вверх и вниз в пределах зазора с применением измерительного устройства 1000 с индикатором часового типа, у которого нижняя часть 1130 корпуса измерительного устройства с направляющей 1300, толкателем 1320, наконечником толкателя 1321 через гнездо 150 топливной форсунки головки 140 блока 100 двигателя вводится в цилиндр в пространство над поршнем, а наконечник толкателя упирается в поршень 501, находящийся в верхней мертвой точке при такте сжатия, измерительное устройство закрепляется на шпильке 1500 головки блока 140 с помощью зажимов 1510 и гайки 1520.

2. Способ по пункту 1 отличается тем, что перемещение поршня в сборе с шатуном по оси цилиндра осуществляется подачей сжатого воздуха в корпус 1000, затем, по его каналам в камеру сгорания до необходимого давления 0,6 МПа, которое оказывает давление на поршень 501, поршень 501 передает усилие на шатун 310 и воздействует на шатунные вкладыши 221, преодолевает усилие деформированных шатунных вкладышей 221 и поверхность трения шатунного вкладыша 221 соприкасается с поверхностью трения шатунной шейки 220 до прекращения движения стрелки индикатора и установки шкалы индикатора по стрелке на ноль, после чего давление полностью стравливается и шатунный поршневой комплект 500 поршень 501 с шатуном 310 перемещается вверх на величину упругого распрямления измененной формы шатунного вкладыша, величина отхода поршня по показанию стрелки индикатора определяет величину прогиба шатунного вкладыша при его наличии, а отсутствие отхода поршня по индикатору близким к нулю указывает на исправность вкладышей.

3. Способ по пункту 2 отличается тем, что после контроля вкладышей на наличие прогиба и стравливания воздуха из цилиндра с пространства над поршнем шкала индикатора измерительного устройства устанавливается на ноль по стрелке, а зазор в шатунном подшипнике коленчатого вала определяется подачей последовательно разрежения и низкого избыточного давления 0,04 МПа, при которых шатунный поршневой комплект 500 поршень 501 с шатуном 310 и подвижная часть измерительного устройства направляющая 1300, толкатель 1320 с наконечником толкателя перемещаясь вверх и вниз на величину зазора в шатунном подшипнике оказываются в крайних положениях, а разница в показаниях стрелки по шкале индикатора измерительного устройства 1000 в реальном времени определяет величину истинного зазора в шатунном подшипнике без учета величины деформации вкладыша, увеличение измеренного истинного зазора относительно начального номинального указывает на изнашивание, а уменьшение на формоизменение и деформацию вкладыша.

Другие достоинства предлагаемого способа в дополнение к ранее отмеченным по ходу раскрытия существа изобретения можно отметить следующее:

1. Повышение точности эксплуатационного контроля зазора и его изменения в шатунных подшипниках двигателя;

2. Возможность эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках для кривошипно-шатунного механизма каждого цилиндра двигателя;

3. Учитывая неравномерность износа шатунных подшипников шатунно-поршневых комплектов различных цилиндров решение о ремонте двигателя или о продолжении эксплуатации принимается по наибольшей величине зазора и величине деформации вкладышей.

Совокупность приведенных признаков авторам при анализе уровня техники не встречалась, что является дополнительным признаком доказательством новизны предлагаемого изобретения и каждый из указанных признаков со всей очевидностью не следует из уровня техники, что является доказательством изобретательского уровня. При этом авторы подчеркивают наличие причинно-следственных связей между существующими признаками и достигнутым техническим эффектом.

Предлагаемое изобретение актуально, так как причинами отказов двигателей в большинстве случаев является износы основных механизмов групп сопряжений, деталей, в том числе, износы шатунных и коренных подшипников, кривошипно-шатунного механизма, гильзы, поршня, поршневых колец. Исследованиями установлено, что изменение технического состояния ТС и их агрегатов вызывается различными причинами: изнашиванием, усталостным разрушением, пластическими деформациями, коррозией. Пластическая деформация вкладышей и отказ являются следствием либо конструктивно-технологических недоработок, либо нарушения правил эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. В данном изобретении способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала двигателя авторы подтверждают эффективность и значимость разработки, на основании исследований большого количества двигателей принятых в ремонт тем, что отказы двигателей вызываются именно проворачиванием шатунных подшипников, чему предшествует критическое уменьшение зазора в сопряжении шатун - вкладыш - коленчатый вал из-за образования прогиба вкладыша. Таким образом, предложенное изобретение обеспечивает исследование деформации вкладышей 221 шатунных подшипников, износ вкладышей 221 шатунных подшипников и шатунных шеек 220 коленчатого вала 200 и позволяет осуществлять на практике способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин. Для заявленного технического решения подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке методов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сущность изобретения поясняется чертежами, схемой и фотографиями.

Фиг. 1 Продольный разрез двигателя внутреннего сгорания. Особенности расположения основных узлов и деталей и их взаимосвязь.

100 - блок двигателя внутреннего сгорания, 110 - масляный канал в перегородках блока для подвода смазки от масляного насоса 400 к коренным подшипникам, 200 - коленчатый вал, 200 - коленчатый вал, 210 - коренная шейка коленчатого вала, 220- шатунная шейка коленчатого вала, 300 - шатун, 400 - масляный насос.

Фиг. 2 Чертеж коленчатого вала 200 двигателя.

210 - коренная, опорная шейка, 5 опор, 220 - шатунные шейки 4 штуки, 300 - шатун в сборе, на каждой шатунной шейке установлено по два шатуна всего 8 шатунов, имеющие шатунные вкладыши верхние 221a и нижние 221b, в вкладыш 211a установлен в промежуточную опору выполненную в блоке 100, в вкладыш 211b крышки коренного подшипника 120, показана величина номинальных зазоров в шатунных вкладышах и в коренных подшипников коленчатого вала, показана схема контроля зазора в продольном перемещении коленчатого вала полукольцами 212a и 212b указан номинальный размер 0,1-0,3 мм.

Фиг. 3 Чертеж коленчатого вала 200 двигателя

210 - коренная шейка, 220 - шатунная шейка, А - номинальный или ремонтный размер коренной шейки (документацией предусмотрено восемь размеров вкладышей коренных подшипников), B - номинальный или ремонтный размер шатунной шейки (документацией предусмотрено восемь размеров вкладышей шатунных подшипников), С - предельная величина прогиба коленчатого вала 0,03.

Фиг. 4 Трехмерное изображение коленчатого вала

210 - коренная шейка, 211a - вкладыш верхний коренного подшипника, 211 вкладыш нижний коренного подшипника, 220 - шатунная шейка, 212a и 212b - полукольца для предотвращения осевого смещения коленчатого вала

Фиг. 5 Шатунно-поршневой комплект,

501 - поршень, 502 - поршневой палец,503 - стопорное кольцо два, 504 - поршневое компрессионное кольцо, 550 - маслосъемные кольцо, 310 - шатун 310, 300 - шатун в сборе, который имеют в своем составе 310 - шатун, 301 - втулка шатуна, 302 - болт шатуна, 303 - гайка, 320 - крышка шатуна, 221a - вкладыш шатунного подшипника верхний, 221b - вкладыш шатунного подшипника нижний

Фиг. 6 Процесс образования деформации и прогиба вкладышей шатунных подшипников коленчатого вала двигателя в эксплуатации.

220 - шатунная шейка, 221a - вкладыш шатунного подшипника верхний, 221b - вкладыш шатунного подшипника нижний, 310 - шатун, 320 - крышка шатуна, 6а -начальная фаза образования прогиба, 6б - средняя фаза развития прогиба, 6в - критическая фаза прогиба вкладыша.

Фиг. 7 График износа шатунной шейки коленчатого вала.

Фиг. 8 Фото вкладыша шатунного подшипника, с указанием размеров, внутренней поверхности вкладыша, износов.

Фиг. 9 Схема моторного стенда.

1 - двигатель внутреннего сгорания испытываемый, 2 - фрикционный механизм сцепления, 3 - муфта переключения, 4 - нагрузочное устройство, 5-рама

Фиг. 10 Фото моторного стенда

1 - двигатель внутреннего сгорания испытываемый, 2 - фрикционный механизм сцепления, 3 - муфта переключения, 4 - нагрузочное устройство, 5- рама.

Фиг. 11 Схема системы подготовки сжатого воздуха (вакуума). 11 - магистраль сжатого воздуха, 12 - трехпозиционный кран на магистрали сжатого воздуха, 13 - манометр, 14 - фильтр, 15 - осушитель воздуха, 16 - ресивер со сжатым воздухом, 17 - компрессор-вакууммашина, 18 - ресивер с вакуумом, 19 - вакуумметр, 20 - вакуумная магистраль, 21 - пневмопровод, 22 - трехпозиционный кран на вакуумной магистрали

Фиг. 12 Схема измерительного устройства для определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при испытаниях и диагностике двигателя внутреннего сгорания. 140 - головка блока цилиндров, 150 - гнездо топливной форсунки, 1100 - корпус устройства, 1110 - трубка подводящая, 1111 - кольцо, 1120 - кольцо уплотнительное, 1200 - цанга, 1210 - зажим, 1300 - направляющая, 1320 - толкатель индикатора, 1321 - наконечник иглы, 1330 - игла.

Фиг. 13 Схема установки измерительного устройства в головку блока цилиндров. 1100 - корпус устройства, 1110 - трубка подводящая, 1111 - кольцо, 1120 - кольцо уплотнительное, 1200 - цанга, 1210 - зажим, 1300 - направляющая, 1310 - пружина, 1311-шайба, 1320 - толкатель индикатора, 1321 - наконечник иглы, 1330 - игла, 1400 - гайка устройства, 1410 - шайба, 1420 - проставка в сборе, 1500 - шпилька крепления скобы, 1510 - скоба крепления устройства, 1520 - гайка, 1530 - опора скобы.

Фиг. 14 Фото измерительного устройства для определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при испытаниях и диагностике двигателя внутреннего сгорания с индикатором часового типа. 1100 - корпус устройства, 1220 - индикатор часового типа, 1330 - игла.

Фиг. 15 Устройство установлено в головку цилиндра при конусной поверхности поршня. 1000 - устройство, 501 - поршень, 200 - коленчатый вал.

Фиг. 16 Устройство установлено в головку цилиндра при плоской поверхности поршня. 1000 - устройство, 501-поршень, 200-коленчатый вал.

ПОЗИЦИИ НА ЧЕРТЕЖАХ И ФОТОГРАФИЯХ

Позиция Обозначение 1 Двигатель испытываемый 2 Фрикционный механизм сцепления 3 Муфта 4 Нагрузочное устройство 5 Рама моторного стенда 6 Стенд моторный в сборе 10 Блок подготовки сжатого воздуха (вакуума) 11 Магистраль сжатого воздуха 12 Трехпозиционный кран на магистрали сжатого воздуха 13 Манометр 14 Фильтр 15 Осушитель воздуха 16 Ресивер со сжатым воздухом 17 Компрессор-вакууммашина 18 Ресивер с вакуумом 19 Вакуумметр 20 Вакуумная магистраль 21 Пневмопровод 22 Трехпозиционный кран на вакуумной магистрали 100 Блок двигателя внутреннего сгорания 110 Масляный канал в перегородке блока для подвода смазки коренным шейкам коленчатого вала и от них к шатунным 120 Крышка коренного подшипника коленчатого вала 121 Болт крепления крышки коренного подшипника 122 Шайба болта крепления крышки коренного подшипника 130 Опора коренной шейки коленчатого вала в блоке 140 Головка блока цилиндров 150 Гнездо топливной форсунки 200 Коленчатый вал двигателя 210 Коренная шейка коленчатого вала 211 Коренной вкладыш коленчатого вала, a-верхняя часть, b-нижняя часть 212 Полукольца коленчатого вала a-верхняя часть, b-нижняя часть 220 Шатунная шейка коленчатого вала 221 Шатунный вкладыш коленчатого вала, a-верхняя часть, b нижняя часть 300 Шатун в сборе 301 Втулка верхней головки шатуна 302 Шатунный болт 303 Гайка шатунного болта 310 Шатун 400 Масляный насос 500 Поршень в сборе 501 Поршень 502 Поршневой палец 503 Стопорное кольцо поршневого пальца 504 Компрессионное кольцо поршня 505 Маслосъемное кольцо поршня 1000 Измерительное устройство с индикатором 1100 Корпус измерительного устройства (верхняя часть) 1110 Трубка подводящая 1111 Кольцо 1120 Кольцо уплотнительное 1130 Корпус измерительного устройства (нижняя часть) 1200 Цанга 1210 Зажим 1300 Направляющая в сборе с толкателем и иглой 1310 Пружина 1311 Шайба 1320 Толкатель индикатора 1321 Наконечник иглы 1410 Шайба 1420 Проставка в сборе 1500 Шпилька крепления скобы 1510 Скоба крепления устройства 1520 Гайка 1530 Опора скобы

ПРОМЫШЛЕННАЯ (ПРОИВОДСТВЕННАЯ, ТРАНСПОРТНАЯ. СЕРВИСНАЯ) ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Выполненный анализ различных способов диагностики технического состояния двигателей внутреннего сгорания и практический опыт их применения на ремонтных заводах и автомобильных центрах изготовителей [1], позволил сделать выводы, что существующие способы обладают рядом недостатков и для эксплуатационного контроля зазора в шатунным подшипнике коленчатого вала при диагностике двигателей для получения правильного диагноза о техническом состоянии необходимо учитывать имеющуюся инфраструктуру, а именно моторные стенды для диагностики двигателей, и использовать предлагаемый настоящим изобретением способ эксплуатационного контроля зазора в шатунном вкладыше двигателя внутреннего сгорания, отличающееся новизной, но в тоже время приближающийся к реальным возможностям эксплуатации, обслуживания и ремонта ТС в предприятиях.

Техническая задача изобретения способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя решается с использованием имеющихся в предприятиях-производителях автомобильной техники, двигателей, в ремонтных предприятиях, сервисных центрах стендов для обкатки и испытания поршневых двигателей внутреннего сгорания и применение их для испытания и диагностики технического состояния двигателей непосредственно на ТС.

Технический результат - полное использование ресурса коленчатого вала двигателя на основании патентуемого способа эксплуатационного контроля зазора в шатунном вкладыше, фактически непосредственного измерения зазора между шатунной шейкой коленчатого вала и рабочей поверхностью шатунного вкладыша при диагностике технического состояния двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивается принятием решения о ремонте коленчатого вала двигателя и замене изношенных вкладышей на вкладыши следующего ремонтного размера. Поставленная патентуемым изобретением задача осуществляется, а результат достигается тем, что способ эксплуатационного контроля зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания позволяет дать обоснованную оценку по величине зазора в шатунном подшипнике о величине остаточного ресурса двигателя и принять решение о продолжении эксплуатации или ремонте двигателя автомобиля или другой транспортной или транспортно-технологической машины. Характерным примером испытаний серийной продукции могут служить испытания двигателей, коробок передач, главных передач, ведущих мостов на отечественных заводах автомобилестроения, двигателестроения, такие стенды используются на ремонтных заводах и в сервисных автоцентрах [1]. Стенды для испытания и диагностики двигателей внутреннего сгорания предназначены для холодной и горячей обкатки, приемочного контроля и проведения регламентных работ на всех: модификациях дизельных двигателей, выпускаемых отечественными заводами. Авторами патентуемого способа эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгорания принято условие, что способ осуществляется с использованием стенда для холодной и горячей обкатки и испытаний дизельных двигателей внутреннего сгорания с теми изменениями, которые описаны в настоящей заявке. На фиг. 1-16 представлены чертежи, схемы, фотографии элементов разработанного изобретения, процессов выполнения основных операций способа эксплуатационного контроля зазоров в шатунных подшипниках, оборудования, измерительного устройства, которые подтверждают, что разработанный способ определения зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания применим в условиях автотранспортных предприятий, сервисных предприятий, автомобильных центрах заводов производящих двигатели и автомобили. Стенды, оборудование, устройства для способа определения зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателей, как и стенды для обкатки и испытания двигателей необходимо устанавливать в изолированных от шума боксах. Проверку двигателя на герметичность и его регулировку оператор осуществляет со вспомогательного пульта управления стендом, имеющего информационное табло, информирующее о параметрах двигателя.

В свою очередь, заявленное изобретение, способно обеспечить достижение усматриваемое заявителями технического результата, следовательно оно соответствует критерию "промышленная применимость".

Таблица 2. Параметры работы двигателя, в пределах которых осуществляются эксплуатационный контроль зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при диагностике технического состояния двигателя на стенде.

Параметр Значение Погрешность, % регулирования измерения Частота вращения коленчатого вала, мин-1 0-3000 - ±1,5 Момент двигателя, Н-м 0-1400 ±1 ±0,5 Температура,°С: воздуха перед фильтром 0-50 - ±0,5 масла 0-150 ±2,5 ±1,5 воды на выходе из двигателя 0-150 ±5,0 ±1,5 топлива перед насосом 0-50 - ±1,0 отработанных газов 300-750 - ±1,5 Давление масла, МПа 0-1 - ±1,0 Расход топлива, кг/ч 0-50 - ±1,0

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Межгосударственный стандарт ГОСТ 27.001-95 СИСТЕМА СТАНДАРТОВ "НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ", Москва, ИПК Издательство стандартов, 2002.

2. Макушин А.А. Фирменная система ремонта и обслуживания автомобилей КамАЗ.// Автомобильная промышленность. 1986. №3, с.24-26.

3. Кулаков А.Т., Денисов А.С., Макушин А.А. Особенности конструкции, эксплуатации, обслуживания и ремонта силовых агрегатов грузовых автомобилей.: учеб. пос./ А.Т. Кулаков, А.С.Денисов, А.А. Макушин. - М,: Инфра-Инжененрия, 2013-448 с.

4. Диагностирование автомобилей. Практикум: учеб. пособие / А. Н. Карташевич (и др.); под ред. А. Н. Карташевича. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА -М, 2011. - 208 с.:ил. - (высшее образование).

5. Патент 2006811 Российская Федерация, МПК G01M 15/00. Способ безразборной диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания, [Текст] / Костин В.М., Шутков Е.А., Юрьев Л.Д., Глухов В.М., Трихлеб А.А., Бабкин Г.А. опубл. 30.01.1994.

6. Патент 2105963 Российская Федерация, МПК G01M 15/00. Стенд для исследования напряженно-деформируемого состояния двигателей внутреннего сгорания [Текст] / Терехин А.И., Абрамишвили М.М., Метелкин Е.А. - 95110559 заявл. 27.06.1995; опубл. 27.02.19988, бюл. №2.

7. Патент 2259549 Российская Федерация, МПК G01 15/00. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания. [Текст] / Атрощенко В.А., Шевцов Ю.Д., Лысенко М.П., Кокорев В.В., Василенко Н.В., Дьяченко Р.Л. - 2003138200 заявл. 31.12.2003; опубл. 27.08.2005, бюл. №24.

8. Патент 2398200 Российская Федерация, МПК G01 15/00. Способ безразборной диагностики подшипников двигателя внутреннего сгорания и фильтроэлементов. Куков С.С., Грищенко А.В. - 2009123745 заявл. 22.06.2009; опубл. 27.08.2010, бюл. №24.

9. Патент 2278366 Российская Федерация, МПК G01M 13/04. Способ оценки надежности работы шатунных и коренных подшипников коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. [Текст] / Кулаков А.Т., Светличный Н.И., Денисов А.С., Тазеев Р.Т., Сафиуллин Т.Г. - 2004118136 заявл. 15.06.2004; опубл. 10.12.2005,бюл. №17.

10. Патент 2295703 Российская Федерация, МПК G01B 13/12. Способ измерения зазоров в подшипниковых узлах шатуна двигателя внутреннего сгорания. [Текст] / Данковцев В.Т. Овчаренко С.М. - 2005116816/28 заявл. 01.06.2005; опубл. 20.03.2007, бюл. №8.

11. Патент 2691259 Российская Федерация, МПК G01M15/06, G01B13/12. Способ определения зазора в шатунном подшипнике коленчатого вала при испытании и диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин [Текст] / Макушин А.А., Кулаков, А.Т., Кулаков О.А., Илюхин А.Н. -2018105459 заявл. 13.02.2018; опубл. 11.06.2019, бюл №17.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин заключается в том, что для эксплуатационного контроля измерение зазора в шатунном подшипнике осуществляют по перемещению поршня вверх и вниз в пределах зазора с применением измерительного устройства (1000) с индикатором часового типа. Нижняя часть корпуса измерительного устройства (1000) с направляющей, толкателем, наконечником толкателя через гнездо топливной форсунки головки блока двигателя вводят в цилиндр в пространство над поршнем (501). Наконечник толкателя упирают в поршень (501), находящийся в верхней мертвой точке при такте сжатия. Измерительное устройство закрепляют на шпильке головки блока с помощью зажимов и гайки. Технический результат заключается в повышении точности определения величины зазора в шатунных подшипниках кривошипно-шатунного механизма каждого цилиндра двигателя внутреннего сгорания. 2 з.п. ф-лы, 16 ил., 2 табл.

1. Способ эксплуатационного контроля зазора в шатунных подшипниках коленчатого вала при диагностике двигателя внутреннего сгорания автомобилей, транспортных и транспортно-технологических машин, заключающийся в том, что для эксплуатационного контроля измерение зазора в шатунном подшипнике осуществляется по перемещению поршня вверх и вниз в пределах зазора с применением измерительного устройства (1000) с индикатором часового типа, у которого нижняя часть (1130) корпуса измерительного устройства с направляющей (1300), толкателем (1320), наконечником толкателя (1321) через гнездо (150) топливной форсунки головки (140) блока (100) двигателя вводится в цилиндр в пространство над поршнем, а наконечник толкателя упирается в поршень (501), находящийся в верхней мертвой точке при такте сжатия, измерительное устройство закрепляется на шпильке (1500) головки блока (140) с помощью зажимов (1510) и гайки (1520).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемещение поршня в сборе с шатуном по оси цилиндра осуществляется подачей сжатого воздуха в корпус (1000) измерительного устройства, который по каналам корпуса с необходимым давлением 0,6 МПа поступает в пространство над поршнем, которое оказывает давление на поршень (501), передает усилие на шатун (310) и воздействует на шатунные вкладыши (221), преодолевает усилие деформированных шатунных вкладышей (221) и поверхность трения шатунного вкладыша (221) соприкасается с поверхностью трения шатунной шейки (220) до прекращения движения стрелки индикатора и установки шкалы индикатора по стрелке на ноль, после чего давление полностью стравливается и шатунный поршневой комплект (500) - поршень (501) с шатуном (310) - перемещается вверх на величину упругого распрямления измененной формы шатунного вкладыша, величина отхода поршня по показанию стрелки индикатора определяет величину прогиба шатунного вкладыша при его наличии, а отсутствие отхода поршня по индикатору близким к нулю указывает на исправность вкладышей.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что после контроля вкладышей на наличие прогиба и стравливания воздуха из цилиндра с пространства над поршнем шкала индикатора измерительного устройства устанавливается на ноль по стрелке, а зазор в шатунном подшипнике коленчатого вала определяется подачей последовательно разрежения и низкого избыточного давления 0,04 МПа, при которых шатунный поршневой комплект (500) - поршень (501) с шатуном (310) - и подвижная часть измерительного устройства - направляющая (1300), толкатель (1320) с наконечником толкателя, перемещаясь вверх и вниз на величину зазора в шатунном подшипнике, оказываются в крайних положениях, а разница в показаниях стрелки по шкале индикатора измерительного устройства (1000) в реальном времени определяет величину истинного зазора в шатунном подшипнике без учета величины деформации вкладыша, увеличение измеренного истинного зазора относительно начального номинального указывает на изнашивание, а уменьшение - на формоизменение и деформацию вкладыша.