Способ определения технического состояния цилиндра двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к определению технического состояния цилиндров двигателей и может быть использовано при техническом обслуживании автомобильных ДВС.

Известны способы определения технического состояния цилиндров двигателя внутреннего сгорания по величине компрессии при прокрутке двигателя стартером 1.

Компрессию измеряют при помощи компрессометра или компрессогрэфа.

Однако точность измерений при использовании этого способа небольшая, так как невозможно обеспечить работу двигателей одной марки с одинаковым числом оборотов, которые зависят от потерь на трение, состояние аккумуляторной батареи, проводов и стартера, температуры двигателя, инерционности манометра.

Наиболее близким техническим решением заявляемому и который принят за прототип является способ, реализуемый в

устройстве для диагностирования двигателя внутреннего сгорания 2.

Суть известного способа заключается в том, что на рабочих режимах работы двигателя измеряют давление в его объемах (впускной, выпускной трубопроводы, картер), в спектре колебаний давления цилиндра выделяют основную и низкочастотную гармоники и по отношению амплитуд колебаний давления низкочастотной и основной гармоник цилиндра определяют его техническое состояние. Известный способ дает обобщенный диагностический параметр для оценки технического состояния цилиндра и позволяет выявить неисправный цилиндр в двигателе.

Целью изобретения является повышение точности определения технического состояния цилиндра.

Цель достигается тем, что на рабочих режимах работы двигателя измеряют давление в объеме, определяют отношение амплитуд гармонических составляющих колебаний и сравнивают его с эталонным

(Л

С

vj

v| vj

О

ю ел

значением, согласно изобретению на уста- новиашемся скоростном режиме работы двигателя перемещают по синусоидальной зависимости орган управления подачей топлива в диапазоне эксплуатируемых частот объекта, измеряют амплитуду колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя и амплитуду моделирующих колебаний давления в камере сгорания при отсутствии воспламенения смеси в проверяемом цилиндре и по отношению максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала определяют техническое состояние цилиндра, а также определяют техническое состояние цилиндра пп величи не отношений максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала на минимальных и максимальных часто ах перемещения органа управления подачей топлива,

Изобретение отличается от известною технического решения тем, что на установившемся скоростном режиме работы двигателя перемещают по синусоидальной зависимости орган управления подачей топлива в диапазоне эксплуатируемых частот объекта, измеряют амплитуду колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя и амплитуду моделирующих колебаний давления в камере сгорания при отсутствии воспламенения смеси в проверяемом цилиндре, и по отношению максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты

вращения коленчатого вала определяют техническое состояние цилиндра, а также тем, что техническое состояние цилиндра определяют по величине отношений максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала на минимальных и максимальных частотах перемещения органа управления подачей топлива

Способ осуществляется следующим образом.

Автомобиль устанавливается, например, задними ведущими колесами на барабаны тягового стенда. Двигатель и агрегаты трансмиссии автомобиля прогревают до рабочей температуры жидкости в системе охлаждения двигателя и м§сла в картерах двигателя, коробки передач и ведущем мосту. Проверяют правильность установки момента опережения зажигания, качество

смесеобразования и сгорания, добиваются путем прогрева масла в картере двигателя, в коробке передач и заднем мосту минимального момента механических потерь в

трансмиссии автомобиля и двигателе. Выбирают, исходя из максимальной величины амплитуды гармонического воздействия подаваемого на орган управления подачей топлива, минимальный установившийся

скоростной режим. На прямой передаче выводят автомобиль на выбранный установившийся скоростной режим перекатывания ведущих колес по барабанам стенда.

Подают на орган управления подачей топлива гармонические воздействия максимально возможной амплитуды, начиная с малых, постоянно повышают частоту воздействий до максимальных в диапазонеэксплуатируемых частот объекта.

Частота вращения коленчатого вала двигателя, моделирующие колебаний давления в камере сгорания при отсутствии воспламенения смеси в цилиндре после затухания свободных колебаний, через некоторый промежуток времени также будут изменяться по гармоническому закону стой же частотой, что и колебания органа управления подачей топлива. Измеряют частоты

и амплитуды колебаний органа управления подачей топлива, частоты вращения коленчатого вала двигателя и амплитуды моделирующих колебаний давления в камере сгорания. Определяют при соогветствующей частоте колебаний органа управления подачей топлива максимальные амплитуды колебаний частоты вращения коленчатого вала и максимальные амплитуды моделирующих колебаний давления в камере сгорания, при отсутствии воспламенения смеси в проверяемом цилиндре. Определяют величины отношения максимальных амплитуд моделирующих колебаний давления к максимальным амплитудам колебаний частоты

вращения при минимальной и максимальной частотах перемещения органа управле- ния подачей топлива в диапазоне эксплуатируемых частот двигателя, и по полученным величинам в сравнении с эгалонными значениями оценивают техническое состояние цилиндра двигателя.

Согласно изобретению предлагается новый диагностический параметр для оценки технического состояния цилиндра по ве5 личине давления, создаваемого при отключенном зажигании и основное преимущество которого в том, что он учитывает влияние частоты вращения коленчатого вала. Другое существенное отличие предложенного способа в том, что

диагностирование цилиндра производится не на установившемся режиме, а на изменяющемся по гармоническому закону скоростном режиме. Это позволяет более точно с большей достоверностью определить техническое состояние цилиндра по величине создаваемого им давления. Определение диагностического параметра на минимальных и максимальных частотах воздействия позволяет повысить чувствительность предлагаемого способа.

Пример. Автомобиль ГАЗ-53А устанавливается ведущими колесами на бараба- ны тягового стенда КИ-4856. Заводят двигатель, включают передачу в коробке передач и, например, прокручивая колесами барабаны стенда, прогревают двигатель и агрегаты трансмиссии до нормативного значения температуры жидкости в системе охлаждения двигателя, коробки передач и заднего моста. Нормативное значение температуры масла в картере двигателя 80- 90°С, температуры масла в коробке передач 70°С, в заднем мосту 60°С, что соответствует минимуму момента механических потерь. Проверяют правильность установки момента опережения зажигания, например, мотор-тестером на стенде в режиме максимальной мощности на колесах. Качество смесеобразования и сгорания определяют посредством измерения соотношения воздух-бензин и содержание окиси углерода в отработанных газах приборами типа AST, Инфралит,

В кабине автомобиля устанавливается автомат, соединенный тягой с осью дроссельной заслонки для перемещения ее по синусоидальной зависимости во всем диапазоне эксплуатируемых частот двигателя автомобиля от 0,01 до 6 Гц, определяемых по каналу изменения частоты вращения коленчатого вала. Перемещение оси дроссельной заслонки регистрируется датчиком потенциометрического типа. Частота вращения коленчатого вала измеряется тахо- метрическим преобразователем типа ТГП. В проверяемый цилиндр вместо свечи зажигания ввертывается на резьбе переходнике датчиком давления типа ДИ-10. Сигналы с потенциометрического, техометрического и датчика давления регистрируются на шлей- фовом осциллографе типа Н-115.

На прямой передаче автомобиль выводится на установившийся скоростной режим, который контролировался по частоте вращения коленчатого вала двигателя, например, 1700 об/мин. Амплитуду синусоидального перемещения дроссельной заслонки (по частоте вращения коленвала) выбирают максимальной, исходя из условия, чтобы амплитуда синусоидального изменения частоты вращения коленчатого вала была максимально возможной и колебалась около 1700 об/мин, как около 5 средней величины, и при наименьшем зна-чении частоты вращения коленчатого вала, чтобы двигатель не заглох, а при наибольшем значении не превысила 3200 об/мин - начало работы ограничителя оборотов,

0 Включают автомат перемещения дроссельной заслонки начиная с частоты перемещения 0,1 Гц, и постепенно увеличивают частоту перемещения дроссельной заслонки до 5 Гц. На шлейфовом осциллографе

5 Н-115 регистрируют сигналы перемещения дроссельной заслонки, частоту вращения коленчатого вала и давление в камере сгорания проверяемого цилиндра номер восемь.

0 Амплитуда частоты вращения коленчатого вала при минимальной частоте входного воздействия, равной 0,1 Гц, была равна 1270 об/мин, то есть около установившегося значения 1700 об/мин изменялась от 430

5 до 2970 об/мин, максимальная величина амплитуды моделирующих колебаний давления в восьмом цилиндре при этом была равна 8,5 атм. То есть отношение макси-мальной амплитуды моделированных коле- 0 баний давления к максимальной амплитуде

колебаний частоты вращения коленчатого вала (двойной амплитуде, равной 2400 об/мин) равно 0,00033 атм/об/мин (номинальное значение). То есть этим диагности5 ческим параметром учтено влияние на техническое состояние цилиндра изменяющегося по синусоидальной зависимости скоростного режима работы двигателя.

Амплитуда (двойная) изменения часто0 ты вращения коленчатого вала при максимальной частоте входного синусоидального воздействия, равной 5 Гц, была равна 160 об/мин. Максимальная величина амплитуды моделирующих колебаний давления 7,7

5 атм. Отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала равно 0,048 атм/об/мин (номинальное значе0 ние).

То есть замеряемый диагностический параметр при максимальной частоте входного синусоидального воздействия на орган 5 управления подачей топлива увеличился более чем на порядок в связи с тем, что при этом существенно уменьшилось показание амплитуды частоты вращения коленчатого вала и в меньшей степени компрессия в проверяемом цилиндре.

При уменьшении величины давления в цилиндре диагностический параметр - отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний к максимальной амплитуде колебаний коленчатого вала уменьшится на минимальных частотах воздействия и особенно сильно уменьшится при максимальных частотах воздействия на орган управления подачей топлива.

Полученные диагностические парамет- ры сравнивают с полученными номинальными значениями и оценивают техническое состояние цилиндра.

Формула изобретения

1. Способ определения технического со- стояния цилиндра двигателя внутреннего сгорания, при котором запускают двигатель, устанавливают заданный режим испытаний, измеряют величину давления во внутреннем объеме двигателя, регистриру- ют измеренные сигналы, выделяют амплитуду гармонических колебаний измеренного сигнала, определяют отношение амплитуд гармонических колебаний измеренных сигналов, сравнивают их с эталонным значением и по результатам сравнения производят оценку технического состояния цилиндра двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, устанавливают начальный скоро- стной режим работы двигателя, отключают зажигание в контролируемом цилиндре, перемещают орган управления подачи топлива в двигатель по гармоническому закону с частотой, выбранной в диапазоне эксплуатируемых частот двигателя, измеряют частоту вращения коленчатого вала и давление в контролируемом цилиндре, регистрируют измеренные сигналы,выделяют гармонические составляющие колебаний измеренных сигналов и их амплитуды, определяют отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения, полученное значение принимают в качестве диагностического параметра.

2,Способ по п. 1,отличающийся тем, что определяют два значения диагностического параметра соответственно при минимальной частоте воздействия на орган управления подачей топлива и частоте воздействия на орган управления подачей топлива, при которой величина амплитуды колебаний частоты вращения коленчатого вала составляет заданную величину в диапазоне 5-10% от номинального значения последней.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что начальный установившийся скоростной режим работы двигателя принимают

равным сумме минимально устойчивой частоты вращения вала и половине диапазона от минимального до максимального значений частоты вращения вала.

Сущность изобретения: обеспечивает повышение точности диагностирования за счет учета скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. В качестве диагностического параметра использовано отношение максимальной амплитуды моделирующих колебаний давления при отсутствии воспламенения в цилиндре к максимальной амплитуде колебаний частоты вращения коленчатого вала двигателя. 2 з.п. ф-лы.