Способ оценки технического состояния цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытаниям двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для провер технического состояния цилиндропоршневой группы двигателей, тракторов, автомобилей, тепловозов, морских и речных судов, известны способы оценки техниче кого состояния цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгора ния путем определения разрежения во впускном воздушном тракте . Однако известные способы не обе печивают достаточной точности оцен ки технического состояния цилиндро поршневой группы. Цель изобретения - повышение точ ности, Для достижения поставленной цели согласно способу оценки техническо состояния цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания путем определения разрежения во впуск ном воздушном тракте перекрывают впускной воздушный тракт двигателя и осуществляют прокручивание колен чатого вала последовательно на холо ном и горячем двигателе, после чего определяют разрежение во впускном воздуи:ном тракте при прокручивании коленчатого вала горячего и холодно го-двигателя, вычисляют разность и сравнивают ее с эталоном. Сущность предлагаемого способа заключается в следукндем. При прокручивании коленчатого вала двигателя с перекрытым впускным воздушным трактом поршни цилинд ров на тактах впуска всасывают воздух из впускного тракта, создавая в нем резрежение. Поступивший в цилиндр воздух сжимается на следу1дем такте (такте сжатия). При этом часть его просачивается в картер двигателя через неплотности цилиндро-поршневой группы. Затем -во время рабочего хода прсгисходит расширение оставшегося воздуха и удаление его из цилиндра при такте BtmycKa, Далее процесс в цилиндре поаторяется. Аналогичные процессы протекают в остальных цилиндрах, Таким образсяи, за два оборота коленчатого вала каждый цилиндр забирает из впускного тракта порцию воздуха теряет часть ее и удаляет- оставшуюся часть через выпускной коллектор Разрежение, создаваемое всеми цилиндрами во впускном тракте может быть рассчитано по формуле ai, cLN fO к Srn21iz.. (-1/ NS-r-n-(|, (2) где К - координатная функция (приведенное давление), кГ МИН/см -л; Q - расход воздуха двигателя при открытом впускном тракте, Л/МИН; N - количество цилиндров в двигателе; j S - площадь цилиндра, мм; г - радиус кривошипа коленчатого вала, мм; Ч - объемный КПД i-ro цилиндра;Ч - среднее значение объемного КПД цилиндра. Но разрежение Рд может быть создано лишь при отсутствии неплотностей во впускном тракте, В общем виде разрежение во впускном тратите равно Р PO(I - К Q,,), (3) где У-у координатная функция,мин/л; - скорость поступления воздуха во впускной тракт через место неплотности при нормированном значении раз« режения во впускном тракте, л/мин, . Величину Q целесообразно нормировать при значении разрежения во впускном тракте, соответствующем реальным условиям работы двигателя без перекрытия впускного тракта. Из зависимости (З) с учетом (2) следует, что величина разрежения во впускном тракте непосредственно зависит при прочих равных условиях (тип двигателя, режимы прокручивания и т,п,) от разрежения Р, создаваемого цилиндрами, и величины неплотности впускного тракта, Значение величины Рд существенно зависит от объемного КПД цилиндров, являющегося функцией технического состояния клапанов и цилиндро-поршневой группы сопряжений поршень кольца - гильза цилиндра. Что касается влияния клапанов на объемный КПД, то ими практически можно пренебречь по следующим причинам. Ео-первых, проверка герметичности впускного тракта выполняется при плановом техническом обслуживании машины, в процессе которого проверяют зазоры в клапанах, и, следовательно, возможность полного незакрытия клапанов практически отсутствует. Кроме того,если в процессе проверки возникли сомнения, зазоры в клапанах можно быстро проверить. Наличие при этом возможной неплотности посадки впускных клапанов в гнезде-не оказывает влияния на результат проверки и может привести лишь к некоторому увеличению ее длительности за счет меньшего циклового удаления цилиндром воздуха (в связи с утечкой небольшой части его через неплотности клапана обратно во впускной тракт) Возможная неплотная посадка выпускного клапана также не влияет на результаты проверки, так как выходящий через выпускной тракт воздух обеспечивает эффект эжекции - отсоса газов из цилиндра, препятствуя проникновению их в обратном направлении. Техническое состояние цилинд ро-поршневой группы может существенно влиять на объемный КПД. Чтобы исключить это влияние и обеспечить сопоставимость проверки герметичности впускного тракта у новых и изношенных двигателей, проверку следует выполнять на холодном двига теле (при температуре масла не выше 40 С). В этом случае масло достаточно вязкое и выполняет роль дополнительного уплотнения, компенсирующего износ цилиндров, и обеспечивает получение сопоставимых результатов. При необходимости в цилиндры специально можно ввести че рез впускной тракт высоковязкое масло. Таким образом, выполнение всех перечисленных технологических приемов обеспечивает возможность получения сопоставимых результатов проверки герметичности впускного тракта двигателей, несмотря на их конст руктивные особенности и различия в техническом состоянии. I Для определения технического сое тояния цилиндро-поршневой группы необходимо проверить разрежение во впускном тракте горячего двигателя (при номинальной температуре масла и охлаждающей жидкости). При этом эффект уплотняющей функции масла ис чезает за счет резкого уменьшения его вязкости при номинальной темпе ратуре (вБ-ЭЗ С в зависимости от типа двигателя ) и объемный КПД каж дого цилиндра полностью отражает износное состояние последнего. Чем больше износ цилиндра, тем меньше разрежение он может создать во впускном тракте. Установив разность разрежений во впускном тракте при прокручивании коленчатого вала холодного и горячего двигателя, определяют общее состояние цилиндропоршневой группы двигателя. При зтсям холодный двигатель (при необходимости с дополнительной герметизацией высоковязким маслом ) обеспечивает номинальное разрежение,соответствующее новому двигателю, а горячий - разрежение, пропорциональ ное техническому состоянию цилиндропоршневой группы. На чертеже представлена номограмма, характеризующая зависимость величины разрежения в перекрытом герметичном впускном тракте холодного и горячего исправного (нового ) двигателя от прокручивания-его коленчатого вала. При этом различным конструкциям двигателей соответствуют свои характерные зависимости разрежения во впускном тракте от частоты прокручивания коленчатого вала: 1 кривая для холодного двигателя соответствующая новому исправному двигателю одного типа: 2 - то же, другомутипу двигателя} 3 - то же, третьему типу двигателей} 4 - то же, четвертому типу двигателей, В реальных условиях эксплуатации двигатели могут иметь различные неисправности, такие ,как заедание, пониженная мощность пускового устройства и т.п., в связи с чем их действительные зависимости (а) могут соответствовать любой из зависимостей, показанных тонкими -линиями на чертеже. Указанные зависимости строят методом экстраполяции относительно базовых кривых 1-4 без каких-либо дополнительных экспериментов . Для проверки технического состояНИН цилиндро-поршневой группы двигателей каждого типа устанавливают эталонные нормативные значения разрежения Р . при соответствующей частоте прокручивания коленчатого вала п-. Причем величина Pj, должна соответствовать новому исправному холодному двигателю. Для предельно изношенных двигателей каждого типа устанавливают граничные условия значения Р горячего двигателя при той же частоте h j, Получив эти данные, можно прово дить Проверку цилиндро-поршневой группы двигателя. На чертеже показана иллюстрация обработки данных и пользования номограммой при такой проверке; при проверке холодного двигателя получено значение Р разрежения во впускном тракте при прокручивании коленчатого вала с частотой п. Проведя линии п const и Р const до пересечения, находят зависимость (кривую) ), соответтвующую данному проверяемому двигателю. Смещаясь по этой кривой до ересечения с линией п const, аходят значение разрежения Р„ приеденное для данного двигателя к талонной частоте прокрутки коленатого вала. Затем повторяют эту роверку для горячего двигателя и налогично предыдущему случаю нахОят разрежение во впускном тракте Далее сопоставляя полученную

разность разрежений с эташоном

(И

щ- Р. Р

или

15)

РМ

определяют техническое состояние цилиндро-поршневой группы двигателя. Если выполняется условие (Д), двигатель оставляют в эксплуатации. Если

выполняется условие (5)/ цилнндро- ., поршневая группа квалифицируется как предельно-изношенная, и двигатель направляют в ремонт,

Относительная проверка технического состояния цилиндро-поряиневой группы обеспечивает повышение точности, так как при этом исключается влияние возможной негерметичности

впускного тракта и других факторов.

СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРО-ПОРЙШЕВОЙ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем определения разрежения во впускном воздушном тракте, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, перекрывают впускной воздушный тракт двигателя и осу ществляют прокручивание коленчатого вала последовательно на холодном и горячем двигателе, после чего определяют разрежение во впускнсян воздушном тракте при прокручивании коленчатого вала горячего и холодного двигателя вычисляют разность и сравнив-ают ее с эталоне.