RU77962U1 - DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF CYLINDER-PISTON GROUP AND CRANKSHAFT MECHANISM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

Abstract

Устройство относится к области машиностроения, а именно моторостроения и может быть использовано для диагностирования цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания. Устройство содержит бесклапанный одноцилиндровый компрессор, трубопровод с краном для сообщения с атмосферным давлением, соединяющий полости компрессора и диагностируемого цилиндра, впускной наконечник с датчиком давления, датчик ускорения вибрации и измерительный прибор в виде аналого-цифрового преобразователя, соединенного с персональным компьютером с программным обеспечением для обработки поступающих сигналов. Устройство имеет простую конструкцию и обеспечивает возможность одновременного диагностирования при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания.The device relates to the field of mechanical engineering, namely, mechanical engineering and can be used to diagnose a piston-cylinder group and crank mechanism of internal combustion engines. The device contains a valveless single-cylinder compressor, a pipeline with a valve for communication with atmospheric pressure, connecting the cavity of the compressor and the diagnosed cylinder, an inlet tip with a pressure sensor, a vibration acceleration sensor and a measuring device in the form of an analog-to-digital converter connected to a personal computer with processing software incoming signals. The device has a simple design and provides the possibility of simultaneous diagnosis when the engine is not working cylinder-piston group and crank mechanism of internal combustion engines.

Description

Устройство относится к области машиностроения, а именно моторостроения и может быть использовано для диагностирования цилиндропорш-невой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания.The device relates to the field of mechanical engineering, namely, mechanical engineering and can be used to diagnose the cylinder-piston group and the crank mechanism of internal combustion engines.

Известно устройство для диагностирования кривошипно-шатунного механизма при неработающем двигателе, включающее компрессор, ресивер сжатого воздуха, ресивер вакуума, регулятор давления с манометром, регулятор вакуума с вакуумметром, предохранительный клапан на ресивере давления, регулятор вакуума на ресивере вакуума, всасывающий трубопровод, нагнетательный трубопровод, трубопровод, соединяющий всасывающий и нагнетательный трубопроводы с полостью цилиндра диагностируемого двигателя, трехходовые краны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах, распределительный кран и приспособление для измерения зазоров в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма с индикатором часового типа [1, с.135-139].A device for diagnosing a crank mechanism when the engine is idle, including a compressor, a compressed air receiver, a vacuum receiver, a pressure regulator with a manometer, a vacuum regulator with a vacuum gauge, a safety valve on the pressure receiver, a vacuum regulator on the vacuum receiver, a suction pipe, a discharge pipe, the pipeline connecting the suction and discharge pipelines with the cylinder cavity of the diagnosed engine, three-way valves on the suction and discharge m piping, valve and dispensing device for measurement gaps in the interfaces of the crank mechanism, with a dial indicator [1, s.135-139].

Недостатками устройства являются невозможность одновременного диагностирования кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы двигателя; сложность конструкции, что затрудняет управление подачей воздуха в полость цилиндра; неприспособленность к воспроизведению реального (синусоидального) цикла динамического нагружения деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, при применении устройства требуется частичная разборка двигателя (снятие поддона картера) и монтаж приспособления для измерения зазоров в сопряжениях кривошипно-шатунного механизма внутри картера, что приводит к потерям рабочего времени.The disadvantages of the device are the inability to simultaneously diagnose the crank mechanism and the cylinder-piston group of the engine; design complexity, which makes it difficult to control the air supply to the cylinder cavity; inability to reproduce the real (sinusoidal) cycle of dynamic loading of parts of the cylinder-piston group and the crank mechanism of the internal combustion engine. In addition, when using the device, partial disassembly of the engine is required (removal of the oil pan) and installation of a device for measuring gaps in the joints of the crank mechanism inside the crankcase, which leads to loss of working time.

Известно также устройство, содержащее вакуумный насос, компрессор, ресивер вакуума, ресивер давления, регулятор вакуума, регулятор давления, соединительные трубопроводы, воздухораспределитель с электрическим дистанционным управлением, впускной наконечник с датчиком давления, датчики ускорения вибрации, устанавливаемые: один на блоке цилиндров напротив поршневого пальца, другой - на торце коленчатого вала, и измерительный прибор в виде двух миллиамперметров с блоком питания [1, с.139-145].A device is also known comprising a vacuum pump, a compressor, a vacuum receiver, a pressure receiver, a vacuum regulator, a pressure regulator, connecting pipes, an electric remote control air distributor, an inlet nozzle with a pressure sensor, vibration acceleration sensors installed: one on the cylinder block opposite the piston pin , the other - at the end of the crankshaft, and a measuring device in the form of two milliammeters with a power supply [1, p.139-145].

Недостатками устройства являются: невозможность одновременного диагностирования кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы двигателя; неприспособленность к воспроизведению синусоидального цикла динамического нагружения деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, а также сложность снятия показаний миллиамперметров и трудность обработки полученной информации.The disadvantages of the device are: the inability to simultaneously diagnose the crank mechanism and the cylinder-piston group of the engine; the inability to reproduce the sinusoidal cycle of dynamic loading of parts of the cylinder-piston group and the crank mechanism of the internal combustion engine, as well as the difficulty of taking readings of milliammeters and the difficulty of processing the information received.

Целью создания предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности одновременного диагностирования при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма с воспроизведением близкого к реальному циклу нагружения деталей без разборки двигателя.The purpose of creating the proposed utility model is to enable simultaneous diagnosis of a cylinder-piston group and a crank mechanism with an idle engine with the reproduction of parts loading close to the real cycle without disassembling the engine.

Для достижения поставленной цели решается задача - разработать устройство, простое по конструкции и позволяющее обеспечить одновременное диагностирование при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма с воспроизведением близкого к реальному циклу нагружения деталей.To achieve this goal, the task is solved - to develop a device that is simple in design and allows for simultaneous diagnosis of a cylinder-piston group and a crank mechanism with an idle engine with the reproduction of parts loading close to the real cycle.

Указанная задача решается тем, что в устройстве, включающем одноцилиндровый компрессор, трубопровод, соединяющий полость компрессора с полостью диагностируемого цилиндра, впускной наконечник с датчиком давления, датчик ускорения вибрации и измерительный прибор с блоком питания, компрессор выполнен без клапанов, трубопровод снабжен краном для The indicated problem is solved in that in a device including a single-cylinder compressor, a pipeline connecting the compressor cavity to the cavity of the cylinder being diagnosed, an inlet tip with a pressure sensor, a vibration acceleration sensor and a measuring device with a power supply, the compressor is made without valves, the pipeline is equipped with a valve for

сообщения с атмосферным давлением, в качестве измерительного прибора использован аналого-цифровой преобразователь, соединенный с персональным компьютером с программным обеспечением для обработки поступающих сигналов. Объем цилиндра компрессора принимают равным или большим объема диагностируемого цилиндра, а компрессор снабжен приводом от регулируемого по частоте вращения двигателя.communication with atmospheric pressure, an analog-to-digital converter connected to a personal computer with software for processing incoming signals was used as a measuring device. The volume of the cylinder of the compressor is taken equal to or greater than the volume of the diagnosed cylinder, and the compressor is equipped with a drive from a variable speed engine.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для диагностирования цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания.The proposed technical solution is illustrated by a drawing, which shows a schematic diagram of a device for diagnosing a piston-cylinder group and a crank mechanism of internal combustion engines.

Устройство состоит из бесклапанного одноцилиндрового компрессора, включающего цилиндр 1, поршень 2 с компрессионными кольцами, изготовленными из маслостойкой резины (на чертеже не показаны), шатун 3 и кривошип 4, закрепленный на валу 5 регулируемого двигателя 6, трубопровод 7 с краном 8, впускной наконечник 9 с датчиком 10 давления, датчик 11 ускорения вибрации (акселерометр), аналого-цифровой преобразователь 12, персональный компьютер 13 с программным обеспечением, каналы 14 передачи сигнала с датчика 10 давления и датчика 11 ускорения вибрации на аналого-цифровой преобразователь 12 и канал 15 для передачи информации на персональный компьютер 13. Впускной наконечник 9 крепится в отверстие под свечу зажигания (в бензиновом двигателе) или топливную форсунку (в дизеле) диагностируемого двигателя 16. Датчик 11 ускорения вибрации размещается на блоке цилиндров диагностируемого двигателя 16. В качестве регулируемого двигателя 6 могут использоваться электродвигатель с изменяющейся частотой вращения вала, регулируемый гидронасос с гидромотором, двигатель внутреннего сгорания и т.п.The device consists of a valveless single-cylinder compressor, including cylinder 1, piston 2 with compression rings made of oil-resistant rubber (not shown in the drawing), a connecting rod 3 and a crank 4 mounted on the shaft 5 of the adjustable engine 6, a pipeline 7 with a valve 8, an inlet tip 9 with a pressure sensor 10, a vibration acceleration sensor 11 (accelerometer), an analog-to-digital converter 12, a personal computer 13 with software, signal transmission channels 14 from a pressure sensor 10 and a vibration acceleration sensor 11 to an analog-to-digital converter 12 and a channel 15 for transmitting information to a personal computer 13. The inlet tip 9 is mounted in the hole for the spark plug (in a gasoline engine) or the fuel nozzle (in diesel) of the engine being diagnosed 16. The vibration acceleration sensor 11 is located on the cylinder block of the diagnosed engine 16. As an adjustable engine 6, an electric motor with a variable shaft speed, an adjustable hydraulic pump with a hydraulic motor, an internal combustion engine, and the like can be used.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В отверстие под свечу зажигания или топливную форсунку диагностируемого двигателя 16, поршень которого выставляется в верхнюю мертвую точку, закрепляется наконечник 9 с датчиком 10 давления, например, МИДА In the hole for the spark plug or fuel injector of the diagnosed engine 16, the piston of which is set to the top dead center, a tip 9 with a pressure sensor 10 is fixed, for example, MIDA

ДИВ-13П, соединенный посредством трубопровода 7 с полостью над поршнем 2 компрессора. Поршень компрессора выставляют в среднее положение, равноудаленное от верхней и нижней мертвых точек, предварительно открыв кран 8 на трубопроводе 7, который закрывают после выравнивания давления в надпоршневых полостях компрессора и диагностируемого двигателя с атмосферным давлением. Датчик 11 ускорения вибрации, например, ВД 03 крепят на блоке диагностируемого двигателя с помощью магнита или с использованием резьбовых соединений картера. Датчик 10 давления и датчик 11 ускорения вибрации посредством каналов 14 соединяют с аналого-цифровым преобразователем 12, который соединяют каналом 15 с персональным компьютером 13. При включении двигателя 6 одноцилиндрового компрессора в пространстве над поршнем 2 диагностируемого двигателя 16 попеременно создается давление и разрежение по зависимости, близкой к синусоидальной, что характерно для работы поршневых двигателей. Давление и разрежение, зависящие от герметичности пространства над поршнем 2, и ускорение вибрации, характеризующее энергию соударений в изношенных сопряжениях кривошипно-шатунного механизма, регистрируются, соответственно, датчиками 10 и 11, в виде электрических сигналов передаются по каналам 14 на аналого-цифровой преобразователь 12 и в виде цифровой информации по каналу 15 поступают на компьютер 13, где с помощью специальных программ преобразуются в соответствующие графические зависимости в координатах: давление (разрежение) - время; ускорение вибрации - время. На основе полученных зависимостей выполняется оценка изношенности цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма диагностируемого двигателя.DIV-13P, connected through a pipeline 7 with a cavity above the piston 2 of the compressor. The compressor piston is set in the middle position equidistant from the top and bottom dead points, having previously opened the valve 8 on the pipeline 7, which is closed after equalizing the pressure in the piston cavities of the compressor and the diagnosed engine with atmospheric pressure. The vibration acceleration sensor 11, for example, VD 03, is mounted on the block of the diagnosed engine using a magnet or using threaded crankcase connections. The pressure sensor 10 and the vibration acceleration sensor 11 are connected via channels 14 to an analog-to-digital converter 12, which is connected by a channel 15 to a personal computer 13. When the engine 6 of the single-cylinder compressor is turned on in the space above the piston 2 of the diagnosed engine 16, pressure and vacuum are alternately created depending on close to sinusoidal, which is typical for piston engines. Pressure and rarefaction, depending on the tightness of the space above the piston 2, and acceleration of vibration, which characterizes the energy of collisions in worn joints of the crank mechanism, are recorded by sensors 10 and 11, respectively, in the form of electrical signals transmitted via channels 14 to an analog-to-digital converter 12 and in the form of digital information on channel 15 they are sent to computer 13, where they are converted using special programs into the corresponding graphical dependencies in coordinates: pressure (rarefaction) - time; vibration acceleration - time. Based on the obtained dependences, the deterioration of the cylinder-piston group and the crank mechanism of the diagnosed engine is evaluated.

Именно выполнение устройства для диагностирования изношенных сопряжении двигателя с использованием одноцилиндрового компрессора без клапанов с объемом цилиндра, равным или большим объема цилиндра двигателя, трубопровода с краном для выравнивания давления с атмосферным, датчиков давления и ускорения вибрации в качестве средств регистрации, Namely, the implementation of a device for diagnosing worn engine mates using a single-cylinder compressor without valves with a cylinder volume equal to or greater than the volume of the engine cylinder, a pipeline with a tap to equalize pressure with atmospheric, pressure sensors and vibration acceleration as a means of recording,

аналого-цифрового преобразователя и компьютера с программным обеспечением в качестве измерительного средства, а в качестве привода компрессора - регулируемого по частоте двигателя, обеспечивает простоту конструкции устройства и одновременное диагностирование при неработающем двигателе цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма с воспроизведением близкого к реальному циклу нагружения деталей.an analog-to-digital converter and a computer with software as a measuring tool, and as a compressor drive - adjustable in frequency of the engine, ensures the simplicity of the device design and simultaneous diagnosis of a piston-cylinder group and crank mechanism with an idle engine with the reproduction of parts that are close to the real load cycle .

Пример применения. В Калининградском пограничном институте ФСБ России устройство использовалось при диагностировании двигателей ЗИЛ-130, ЗМЗ-66, УМЗ-451, УМЗ-414 для определения их технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса.Application example. At the Kaliningrad Border Institute of the FSB of Russia, the device was used to diagnose the ZIL-130, ZMZ-66, UMZ-451, UMZ-414 engines to determine their technical condition and predict the residual life.

ЛитератураLiterature

1. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973.1. Belsky V.I. Diagnostics of technical condition and adjustment of tractors. - M .: Kolos, 1973.

Claims (1)

Устройство для диагностирования цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания, включающее одноцилиндровый компрессор, трубопровод, соединяющий полость компрессора с полостью диагностируемого цилиндра, впускной наконечник с датчиком давления, датчик ускорения вибрации и измерительный прибор с блоком питания, отличающееся тем, что одноцилиндровый компрессор выполнен без клапанов, трубопровод снабжен краном для сообщения с атмосферным давлением, измерительный прибор выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, соединенного с персональным компьютером.

A device for diagnosing a piston-cylinder group and a crank mechanism of internal combustion engines, including a single-cylinder compressor, a pipeline connecting the compressor cavity to the cavity of the diagnosed cylinder, an inlet tip with a pressure sensor, a vibration acceleration sensor and a measuring device with a power supply, characterized in that the single-cylinder compressor made without valves, the pipeline is equipped with a valve for communication with atmospheric pressure, the measuring device is made in the form of analog to-digital converter connected to a personal computer.