Аппарат диагностики камеры сгорания Российский патент 2023 года по МПК G02B23/24 F02M19/00 

Изобретение относится к области оптико-механического приборостроения, а именно - к технической эндоскопии, и может быть использовано для диагностики состояния камер сгорания поршневых двигателей авто- и мототранспорта, бензопил и вспомогательного оборудования, поршневых генерационных установок.

Для диагностики внутренних полостей двигателя без его разборки могут использоваться эндоскопы (бароскопы). При диагностике поршневых систем двигателей внутреннего сгорания специалист погружает голову видоискателя эндоскопа в камеру сгорания через резьбовое отверстие гнезда свечи головки двигателя в ручном режиме. Видеоматериал, собранный одним специалистом, может кардинально отличаться от материала другого специалиста. Стандартов или системного подхода для исследования видеоэндоскопами камеры сгорания поршневых двигателей автотранспорта нет.

Известно изобретение «Технический видеоэндоскоп» (патент RU100305, МПК G02B23/00, опубл. 10.12.2010), содержащий дистальную часть в виде удлиненной цилиндрической пружины, на одном конце которой закреплена видеокамера с осветителем, а другой ее конец жестко скреплен с одним из концов несущей полугибкой секции в виде вытянутой и скрученной по спирали металлической ленты, на которую надета пластиковая оболочка, ряда одинаковых колец, каждое из которых имеет осевой и равномерно распределенные по окружности радиальные каналы, надетых на цилиндрическую пружину дистальной части и закрепленных неподвижно на одинаковом расстоянии друг от друга, а также приводных тросов, свободно пропущенных через соответствующие радиальные каналы всего ряда колец дистальной части, каждый из которых закреплен одним концом к поверхности кольца, смежной с видеокамерой, и управляющую часть в виде корпуса с осевым каналом, ручки управления с осевым гнездом и винтами натяжения приводных тросов, удлиненной цилиндрической пружины, на один конец которой одета и закреплена ручка управления, а другой ее конец вставлен и закреплен в осевом канале с одной стороны корпуса, а также ряда одинаковых колец управляющей части, каждый из которых имеет осевой и равномерно распределенные по окружности радиальные каналы, надетых на цилиндрическую пружину управляющей части и закрепленных неподвижно на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом в осевом канале с другой стороны корпуса закреплен неподвижно с помощью втулки другой конец несущей полугибкой секции, свободные концы приводных тросов, пропущенные через соответствующие радиальные каналы всех колец дистальной части. Данное решение позволяет проводить исследования камеры сгорания поршневого двигателя, но управление производится в ручном режиме, произвольно, что является недостатком данного изобретения, так как не обеспечивает полную повторяемость и воспроизводимость полученных данных, что соответственно снижает степень достоверности диагностики.

Известно изобретение «Устройство для диагностирования степени износа внутренних цапф поворотных лопаток кольцевой ступени турбомашины» (патент RU2193175, МПК G01M13/00, F01D25/00, опубл. 20.11.2002), включающем стержень. Стержень выполнен жестким, на нем закреплены коромысло, переходная втулка, снабженная кронштейном с индикатором, а также поворотная втулка с цанговым зажимом. При этом поворотная и переходная втулки, а также стержень и коромысло образуют между собой плоские шарнирные соединения, причем коромысло выполнено с фиксирующими выступами. Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении достоверности диагностирования за счет возможности количественной оценки степени износа элементов поворотных лопаток при остановке турбомашины или при регламентном обслуживании газотурбинных двигателей. Недостатком предложенного устройства является необходимость физического контакта измерительного прибора с лопаткой.

За прототип выбрано изобретение «Эндоскопическая система и способ для обследования газовых турбин» (патент RU 2610973, МПК F01D21/00, F01D25/00, G02B23/24, опубл. 17.02.2017), содержащая эндоскоп и устройство обработки данных, причем эндоскоп содержит устройство записи изображений и выполнен с возможностью передачи записей изображений от устройства записи изображений изнутри газовой турбины к устройству обработки данных. Эндоскопическая система выполнена с возможностью позиционирования и ориентирования в газовой турбине эндоскопа с устройством записи изображений, введенного в газовую турбину определенным образом. При этом эндоскопическая система содержит вращательное устройство для вращения по меньшей мере одного вала газовой турбины, управляемое устройством обработки данных, позиционирующее устройство с электронным управлением для позиционирования и/или ориентирования эндоскопа в газовой турбине определенным образом и выполнена с возможностью автоматического определения положения и/или ориентации эндоскопа в газовой турбине путем обработки записей изображений, при этом позиционирующее устройство выполнено с возможностью последующего использования полученных данных о положении для позиционирования и ориентирования эндоскопа. Однако в данном изобретении не раскрывается точность позиционирования исполнительных механизмов позиционирующего устройства и их датчиков, а также допустимые отклонения. Данное изобретение имеет погрешность в получении данных, что обусловлено наличием устройства компенсации нарушения масштаба, а обработка изображений предпочтительно включает в себя коррекцию записей изображений.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения, является недостаточная точность позиционирования эндоскопа, нестабильная воспроизводимость полученных данных обследования, зависимость полученных результатов от квалификации оператора, низкая возможность унифицирования и стандартизации процесса эндоскопии камер сгорания поршневых двигателей.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение достоверности и воспроизводимости получаемых результатов, повышение точности диагностики, повышение производительности, возможность унификации, стандартизации и автоматизации процесса эндоскопии камеры сгорания поршневых двигателей.

Технический результат достигается за счет того, что аппарат диагностики камеры сгорания, содержащий блок управления и эндоскопический зонд с устройством записи изображения, выполненный с возможностью передачи записи изображения в блок управления, согласно изобретению эндоскопический зонд выполнен в виде полой шпильки, наружная резьба которой соответствует стандартному шагу резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, на дистальном конце которой закреплены устройство записи изображения и осветитель, а на проксимальном конце которой расположены гайка, посредством которой производят опускание и подъем эндоскопического зонда по заданной траектории согласно шага резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, и блок управления.

Настоящее изобретение иллюстрируется чертежами на фиг. 1 (продольный разрез) и фиг. 2 (вид сверху).

Заявленный аппарат диагностики камеры сгорания представляет из себя эндоскопический зонд в виде полой шпильки 3, на дистальном конце которой жестко закреплены видеокамера 7 (или другое устройство записи изображения) и осветитель 8. При этом наружная резьба шпильки 3 соответствует стандартам резьбы для свечей автомобиля. На проксимальном конце шпильки 3 расположена гайка 2 для опускания и подъема эндоскопического зонда посредством вкручивания и выкручивания шпильки 3 в гнездо свечи двигателя гаечным ключом (не показано). В полости 4 шпильки 3 расположены силовой провод 5, который обеспечивает питание видеокамеры 7 и осветителя 8 от аккумулятора (не показан) и провод 6 для передачи изображения от видеокамеры 7 в блок управления 1. Над гайкой 2 располагается блок управления 1 с аккумулятором (не показан). Блок управления 1 содержит карту памяти для записи переданных изображений и разъем 10 для подключения к персональному компьютеру и вывода изображения на экран. Для удобства позиционирования эндоскопического зонда перед началом обследования и регистрации положения видеокамеры 7 в процессе обследования верхняя часть корпуса блока управления 1 от нулевой отметки 11 проградуирована на сектора 9 с шагом в 45°.

Пример осуществления изобретения.

Заявленное изобретение используют при обследовании камеры сгорания, которое проводят через резьбовое отверстие гнезда свечи головки двигателя. Применение заявленного изобретения позволяет плавно опускать эндоскопический зонд по заданной траектории, которую определяет шаг резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, фиксируя при этом положение устройства записи изображения. Перед проведением обследования предварительно подбирают размер и шаг резьбы полой шпильки 3 под данные конкретного двигателя - стандартизированные в автомобилестроении диаметры свечной резьбы: М10х1 (мотоциклы; бензопилы, газонокосилки), М12х1,25 (мотоциклы), М14х1,25 (автомобили, все свечи типа «А»), М18х1,5 (свечи типа «М», «тракторные» свечи, свечи для газопоршневых ДВС и др.). Длину эндоскопического зонда подбирают в зависимости от глубины стакана головки блока двигателя, длины резьбы свечи головки блока двигателя и высоты камеры сгорания. Длина резьбовой части зонда (длина шпильки 3) должна быть не меньше, чем сумма этих трех параметров для возможности обеспечения вращения, опускания и подъема аппарата диагностики.

Перед началом обследования аппарат диагностики камеры сгорания устанавливают в гнездо свечи головки двигателя и выставляют на нулевой градус 11 относительно передней части автомобиля. Опускание и подъем эндоскопического зонда (шпильки 3) в камеру сгорания производят путем поворота гайки 2 посредством гаечного ключа; целесообразно применять трещоточный динамометрический ключ. Шпильку 3 опускают в камеру сгорания путем поворота гайки 2 с определенным шагом, согласно существующего шага резьбы гнезда свечи, и фиксируют данные с видеокамеры 7 относительно проградуированных секторов 9, что позволяет идентифицировать повреждения в определенных точках и сравнивать с записями изображений, полученных при предыдущих обследованиях.

При вращательном опускании эндоскопического зонда (шпильки 3) подсветка 8 освещает камеру сгорания. Видеокамера 7 по проводу 6 передает данные в блок управления 1 для записи и архивирования. Силовой провод 5 обеспечивает питание осветителя 8 и видеокамеры 7 от аккумулятора. При необходимости к блоку управления 1 через разъем 10 подключают персональный компьютер и изображение от видеокамеры 7 по проводу передачи данных 6 транслируется на экран компьютера в режиме реального времени. Видеокамера 7 направлена на боковую стенку камеры сгорания и позволяет идентифицировать заводской хон, царапины и видимые повреждения. Расчет количества витков и угла вращения, фиксируемом по секторам 9, позволяет определить точное местоположения выявленных дефектов камеры сгорания. При подъеме эндоскопического зонда (шпильки 3) запись изображения дублируется в обратном порядке. Опускание и подъем заявленного аппарата диагностики по заданной траектории согласно стандартного шага резьбы свечного отверстия обеспечивает системность обследований, получение воспроизводимых и повторяющихся данных при многократных обследованиях камеры сгорания поршневого двигателя.

Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет создать точную картину повреждений камеры сгорания, например, автомобильного двигателя. На основе многократных исследований возможно оценить перспективы роста повреждений и планировать выполнение ремонтных работ в штатном режиме. Полученные данные результатов обследования не зависят от квалификации оператора, так как перемещение эндоскопического зонда относительно камеры сгорания производится по одной и той же траектории. Данные обследования могут быть обработаны цифровым программным продуктом для сравнения и поиска закономерностей как одного двигателя одного производителя, так и линейки двигателей различных производителей. Сравнение эталонных данных с записью изображения исследуемого объекта позволяет формировать динамику повреждаемости внутренней полости камеры сгорания двигателя.

Изобретение относится к области оптико-механического приборостроения, а именно - к технической эндоскопии, и может быть использовано для диагностики состояния камер сгорания поршневых двигателей авто- и мототранспорта, бензопил и вспомогательного оборудования, поршневых генерационных установок. Заявленный аппарат диагностики камеры сгорания содержит блок управления и эндоскопический зонд с устройством записи изображения, выполненный с возможностью передачи записи изображения в блок управления. Эндоскопический зонд выполнен в виде полой шпильки, наружная резьба которой соответствует стандартному шагу резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, на дистальном конце которой закреплены устройство записи изображения и осветитель, а на проксимальном конце которой расположены гайка, посредством которой производят опускание и подъем эндоскопического зонда по заданной траектории согласно шага резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, и блок управления. Технический результат - повышение достоверности и воспроизводимости получаемых результатов, повышение точности диагностики, повышение производительности, возможность унификации, стандартизации и автоматизации процесса эндоскопии камеры сгорания поршневых двигателей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат диагностики камеры сгорания, содержащий блок управления и эндоскопический зонд с устройством записи изображения, выполненный с возможностью передачи записи изображения в блок управления, отличающийся тем, что эндоскопический зонд выполнен в виде полой шпильки, наружная резьба которой соответствует стандартному шагу резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, на дистальном конце которой закреплены устройство записи изображения и осветитель, а на проксимальном конце которой расположены гайка, посредством которой производят опускание и подъем эндоскопического зонда по заданной траектории согласно шага резьбы резьбового отверстия гнезда свечи головки двигателя, и блок управления.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что устройство записи изображения направлено на боковую поверхность камеры сгорания.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит карту памяти и разъем для подключения к персональному компьютеру.