(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1
Изобретение относится к диагностированию технического состояния двигателей внутреннего сгорания.
Известны способы диагностики двигателей внутреннего сгарания путем опре-5 деления компрессии в цилиндре, которые основаны на сопоставлении величины сопротивления движению, оказываемого поршнями отдельных цилиндров при вращении двигателя с пониженной отно- О сительно номинальной частотой и зависящего от существующей утечки сжатого над ними воздуха через зазоры и неплотности прилегания комплекта поршневых колец l.15
Такие способы на практике сложны применительно к крупным двигателям и не обеспечивают непрерывного контроля .
Известны способы диагностики дви- 20 гателей внутреннего сгорания путем определения компрессии в цилиндре, saкJШчa oщиecя в том, что измеряют параметры при диагностике, обрабатывают их и сравнивают результаты с 25 эталонными 2.
Недостатком известных способов и устройств контроля компрессии является то, что они направлены на диагностику технического состояния 30
преимущественно четырехтактных автотракторных двигателей. Компрессию мощных средне- и малооборотных судовых двигателей, имеющих большие габариты, определить известными способами невозможно из-за отсутсвия привода соответствующего размера и мощности.
Известны также способы диагностики двигателей внутреннего сгорания путем определения компрессии в цилиндре, заключающиеся в том, что многократно осуществляют режим выбега, измеряют параметры выбега, обрабатывают их и сравнивают результаты с эталонными з.
Однако такие способы не позволяют определить состояние отдельных цилиндров, что снижает эффективность диагностики. Необходимость повторных выбегов с одного и того же режима снижает их оперативность, а необходимость измерителей времени и частоты повышает их сложность.
Цель изобретения - повшаение эффективности при снижении сложности и повыщении оперативности диагноза.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве параме- пд выбега измеряют угловое поло- ние остановки
кривошипа, ближайшего к направлению хода сжатия, относительно верхней мертвой точки (ВМТ) его цилиндра, при обработке cy tмиpyroт количество измереных угловых положений, расположенных в пределах заданного сектора, размещенного симметрично -относительно теоретически нормального положения кривошипа, причем, величину сектора выбирают не более угла заклинки кривошипов вала.
На фиг. 1 представлена функциональ пая схема одного из вариантов осуществления способа; на фиг, 2 - схема поперечного сечения двигателя внутреннего сгорания; на фиг, 3 - траектория выбега двигателя перед остановкой; на фиг. 4 - конечные фазы остановки коленчатого .вала местицилиндрового двигателя, свидетельствующие о пониженной компрессии в цилиндре f- 2; на фиг. 5 - конечные участки траекторий двигателя, совершаемых коленчатыг валом двигателя Зульцер 6РД56 относительно направления к ВМТ.
Сущность способа поясняется с помощью варианта устройства его осуществления (фиг. 1).
Устройство содержит датчик-отметчи 1 остановки двигателя, смонтированный на соответствующем механизме или узле системы управления или блокировки, контактное электрическое устройство 2, состоящее из кольцевой металлической ленты, расположенной на выходном участке коленчатого вала двигателя, и электроприводного контактирующего механизма, размещенного в любом положении по окружности, блок 3 распознавания принадлежности входного сигнала определенному цилиндру посредством сравнения с заданными установками и угловым смещением относительно истинного направления хода сжатия, суммирующий счетчик 4 имульсов для каждого цилиндра, блок5 сравнения сумм и выделения наибольшей, табло 6 обозначения цилиндра с наименьшей компрессией, блок 7 ограничения угла сектора, симметрично расположенного по отношению к кривошипу, в пределах которого измеряется угловое положение остановки, блок 8 запоминания последовательности поступивших в счетчики сигналов углов остановки и общий для всех счетчиков блок 9 ввода-вывода сигналов.
Сигнал остановки от датчика 1 вызывает срабатывание контактного устроПства 2, которое измеряет величину угла остановки в соответствии с круговой градуировкой на маховике и подает пропорциональньай ему сигнал в блоке 3 для сравнения с установками, необходимыми для распознавания принадлежности угла определенному номеру цилиндра, оказавшемуся в момент измерения ближайшим к направлению хода сжатия поршней, то есть к положению ВМТ, после чего импульс посту
пает в суммирующий счетчик 4 соответствующего цилиндра. Показания счетчиков сравниваются между собой в блоке 5, и на табло б высвечивается номер цилиндра, в секторе кривошипа которого зарегистрировано наибольшее количество остановок и который имеет соответственно наименьшую компенсацию. Как вариант, можно высвечивать с понижающейся яркостью ламп номера всех цилиндров двигателя в порядке возрастания их компрессии.,В блоке 7 задают ограничение величины сектора,расположенного сиг«-1етрично относительно каждого кривошипа,в пределах которого отсчитываются углы,поступающие на суммирование. Текущее количество измеренных углов, необходимое для контроля компресии, подбирают экспериментально и ограничивают по общему числу, например 100, для чего применяют блок 8 запоминания последовательности поступления замеров в счетчики, в результат чего одновременно с поступлением сто первого отсчета происходит сбрасьлванме,, первого посредством блока 9 ввода-вывода сигналов.
Изложенный способ контроля компрессии наиболее просто и доступно реализуется на базе ЭЦВМ, обладающей, примерно, 100 ячейками, наобходимыми Д.1ЛЯ заполнения величин углов.
Физическая сутдность процессов, положенных в основу предлагаемого способа, поясняется фиг. 2, на которой схематично представлено поперечное сечение двигателя 10 внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом 11 и поршнем 12, совершающим ход сжатия. Перемещаясь по часовой .стрелке, кривошип цилиЕЧДра 13 приближается к направлению движения, совпадающему с направлением хода сжатия и обозначенному метвой14, и всртечает возрастающее сопротивление движению. Чем меньше суммарная величина зазора между поршнем 12 и цилиндром 13, тем сопротивление движению выше Ввиду этого в останавливающемся при выдаче двигателе, частота вращения которого постепенно падает, замедление, вызываемое отдельными цилиндрами при совершении хода сжатия, различно. Частота понижается в большей степени при переходе через положение максимального сжатия поршня, имеющего малую компрессию, поскольку процесс сжатия сопровождается потерей энергии с воздухом, перетекающим из объема сжатия через неплотности, образованные комплектом поршневых колец. Поскольку. на протяжении одного оборота вала сопротивление .движению меняется несколько раз в соответствии с числом цилиндров, то в конечной стадии перед остановкой вращение переходит в затухающее колебательное движение (фиг. 3). Очевидно, что после остановки двигателя кривошипы могут занять окончательное.поло жение, симметричное относительно ход сжатия (линии 15 и 16) или смещенное (линии 17 и 18). Обращаясь к второму случаю углового расположения, можно утверждать, что поршневая группа вто рого цилиндра обладает малой компрессией, так как после остановки кривошип занимает положения, преимущественно приближенные к направлению хода сжатия, которое для шестицилинд рового двигателя иллюстрируется фиг. 4, Признаком наличия низкой компрес;-; сии цилиндра является то, что его кривошип после остановки- чаще других оказывается вблизи положения, совпадающего по направлению с ходом сжатия, причем, угловое отстояние у него оказывается меньшим, чем у других и меньше половины сектора угла закли ки кривошипов. Силовые установки теплоходов отечественного и зарубежного морского флота оборудованы исключительно мощными крупноразмерными малооборотными и среднеоборотными дизелями.Механиче кое раскручивание двигателя производится при пуске не механическим приводом, аналогичным стартеру, а подачей непосредственно в цилиндр предва рительно сжатого воздуха. Ввиду этого применение известных способов кон троля компрессии в современных мощных )ВС технически, невозмонжно и нецелесообразно. На фиг. 5 показано, что траектории движения, совершаемые кривошипами коленчатого вала относительно хода сжатия в направлении к ВМТ, представ ляют собой затухающие колебания, пред шествующие остановке двигателя. В риле случаев соседние по углу заклин ки поршни совершают неоднократные малые хода вблизи ВМТ. В теоретическом случае, соответствующем хорошей и равной компрессии всех цилиндров, коленчатый вал должен останавливаться так, чтобы середина сектора угла заклинки кривошипов оказалась напротив метки ВМТ. Чем больше величина отклонения измеренного углового поло жения остановки от середины сектора, тем вероятнее наличие в цилиндре пониженной компрессии. Примером этому служит преобладающее расположение углов остановки вблизи ВМТ цилиндра №4 В заключении можно сказать, чтоп ложение угла остановки кривошипов коленчатого вгша относительно направления к ВМТ характеризует компрессионные свойства близлежащих к нему по заклинке цилиндров. Для проведения анализа компрессионной способности необходима реализация не более ста последовательных измерений, способ выделения цили дра, поршневая группа которого нуждается прежде других в профилактическом осмотре, применим в первую очередь к тем цилиндрам, котбрые потеряли компрессию вследствие естественного износа или появления малой подвижности поршневых колец. Предлагаемый способ контроля по-мимо вышеуказанных достоинств не требует применения вспомогательного привода при диагностировании, исключает выделение процедуры измерения в самостоятельную операцию и привлечение для ее -выполнения специалистаоператора. Необходимость расширения внедрения систем диагностики на основе.контроля компрессии вытекает из сопоставления мощности, приходящей на один цилиндр, которая для автотранспортных двигателей составляет до 30 э.л.с., а в судовых малооборотных двигателя-х достигает 3500 э.л.с. Очевидно, что своевременная проверка двигателей, дающая возмож:юсть поддерживать их в хорошем техническом состоянии, позволяет экономить только на расходе запасных частей 5%, снижая одновременно трудозатраты на обслуживание и продлевая время нахождения судна в эксплуатации. В автотракторном хозяйстве применение систем безразборной диагностики технического состояния двигателей позволяет вдвое увеличить срок службы основных деталей и, следовательно - период без-i ремонтной эксплуатации. Формула изобретения Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания путемопределения компрессии в цилиндре, заключающийся -в том, что многократно осущестйляют режим выбега, измеряют параметры выбега, обрабатывают их и сравнивают результаты с эталонны1 1И, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности при сложности и повышении оперативности диагноза, в качестве параметра выбега измеряют угловое положение остановки кривошипа, ближайшего к напразлениюхода относительно верхней мертвой точки его цилиндра ,.приобра:5отке суммируют количество измеренных угловых положений , расположенных в. пределах заданного сектора,разметен-. Horo симетрично относительно теоретически нормального положения кривошипа причем величину сектора выбирают не более угла заклинки кривошипов валаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе-- 1. Патент ФРГ 2007806, кл. кл. G 01 М 15/00, 1975. 2.Патент Австрии ( 313607, кл. 42 к 12, 1974. 3.Ждановский Н.С. Неустановившие- ся режимы работы поршневых и газотурбинных двигателей внутреннего сгорания, Л., Машиностроение, 1974, с. 95-105.
IP
S
-/J
111
Цаяиндр
Фаг./
f Nf
М
/15
Вреня,с
Фш.д
Кб
