CN101025101A - 内燃机故障检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机故障检测仪。在内燃机曲轴箱底部或机油滤网上安装一个金属接收装置，当内燃机曲轴箱内发生了故障，产生的金属异物随机油运动至金属接收装置上时，利用金属物体的导电性，触发显示报警电路工作。该故障检测仪能广泛应用于汽车、火车、船舶、航空等工业、交通运输行业，在内燃机故障发生的初期，通过检测内燃机机油中的金属异物来判断内燃机是否发生了故障，提醒驾乘人员注意，及时采取有效措施，避免故障扩大。对减少内燃机故障损失，提高运用安全性，保障人身安全具有重大的作用。

Description

内燃机故障检测仪

所属技术领域

本发明涉及一种内燃机曲轴箱内一旦发生故障就能立即进行检测的仪器，及时提醒驾驶员注意，采取相应措施，避免故障扩大。

背景技术

目前，对内燃机故障的检测主要着重于曲轴箱外部。比如空气、供油、点火、水温、油温等系统，仅对曲轴箱内部压力进行检测保护，但在这些系统都正常工作时，一旦曲轴箱内活塞连杆组、轴瓦、缸套、曲轴等其中有一种零部件发生故障，因曲轴箱为一密闭系统，不可能及时被发现，待故障扩大后导致内燃机不能正常工作时才会被感知，此时内燃机已严重损坏。特别对大、中型多缸内燃机，往往由于一个很小的故障而引起很大的故障损失，据不完全统计，曲轴箱内故障的发生率占整个内燃机故障的6.3％，而造成的经济损失却占整个内燃机故障经济损失的67％；而对于一些应用在航空领域的内燃机，一旦发生故障，将导致机毁人亡的严重事故。由于受多种因素的影响，内燃机会发生轴瓦碾瓦、剥离，连杆裂纹，连杆螺栓断，连杆铜套开裂，活塞的销座孔裂纹，曲轴裂纹等故障，这些故障都有一个发展过程，在故障发生初期都会有金属物体进入机油，如果这时能及时发现故障，驾驶员将会有一定的时间应对目前的情况，不会导致内燃机发生重大故障。因此，在一些大型船用柴油机上采用轴温报警装置来检测柴油机主轴承瓦的温度来判断其是否正常工作，因为轴瓦剥离、碾瓦到一定程度会造成曲轴轴颈与轴瓦钢背直接接触磨擦而产生高温，但这种检测方法风险很大，而且有局限性，因为对连杆瓦故障还不能检测，而对于曲轴来说，不管是主轴瓦还是连杆瓦故障，其导致后果的严重性都一样，都会造成曲轴轴颈的损伤而报废，经济损失极大，而对于曲轴箱内发生的其它故障目前还不能检测。

发明内容

为了克服现有对内燃机曲轴箱内发生的故障不能检测而造成重大损失的不足，本发明提供一种内燃机故障检测仪，通过检测内燃机机油中的金属物体来判断内燃机是否发生故障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在内燃机曲轴箱底部或机油滤网上安装有2个电极(A、B)及环氧树脂板(1)、(4)组成的一个金属接收装置(如图2所示)。按图1所示，电极(B)接电源负极，电极(A)一方面通过分压(限流)电阻(R1)接电源正极，另一方面通过限流电阻(R2)接反相器(CMOS)输入端，而反相器(CMOS)输出端通过限流电阻(R3)接三极管(T1)基极，三极管(T1)发射极接电源负极，集电极通过限流电阻(R4)接双向可控硅(T2)的触发极。当机油中无金属物体与(A、B)2个电极相接触时，(A、B)2个电极之间的电阻值近似无穷大，所以电极(A)的电位为高电位，反相器(CMOS)输入端也为高电位，则反相器(CMOS)输出低电位(近似零)，三极管(T1)因无基极电流而截止，双向可控硅(T2)因无触发电流也截止，则继电器(J)线圈因无电流流过而不吸合，其辅助触头(J1)不能接通报警电路(报警电路略)；当内燃机发生故障有金属物体进入机油，随着内燃机振动和机油的流动，金属物体与(A、B)2个电极相接触，虽然在机油中存在一定的接触电阻，但因分压(限流)电阻(R1)阻值很大(十几兆欧)，远远大于机油中金属物体的接触电阻，所以电极(A)上高电位转为低电位，反相器(CMOS)输入端也为低电位，则反相器(CMOS)输出高电位，三极管(T1)因有基极电流而导通，双向可控硅(T2)因有触发电流也导通，继电器(J)线圈因有电流流过而吸合，其辅助触头(J1)接通报警电路 工作，即使因振动有可能导致金属物体又不与(A、B)2个电极相接触，使电极(A)上为高电位，反向器(CMOS)输出低电平，三极管(T1)截止，由于双向可控硅(T2)的阳极有电压存在，仍能维持继电器(J)线圈吸合，因为电子元器件的响应速度远远大于金属接收装置上金属物体的运动速度，电阻(R5)、二极管(D)用来吸收继电器(J)线圈释放时的能量，保护电子元器件不受损坏。

本发明的有益效果是，在内燃机故障发生的初期就能检测到并显示报警，提醒驾驶员注意，避免故障扩大，减少经济损失，避免人员伤亡，而且检测装置结构简单，仅用几个常用电子元件就能实现此功能。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

图2是金属接收装置的装配图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是图2中底板(4)的零件图。

图5是图4的B-B剖面图。

图6是图4的C-C剖面图。

图7是图2中电极(2)的零件图。

图8是图2中面板(1)的零件图。

图1中R1是分压(限流)电阻，通常取十几兆欧，R2通常取10K-15K，R3通常取1.5K左右，R4、R5通常取200欧姆左右，CMOS反相器采用CD4011B与非门，T1是三极管9013，T2是双向可控硅BT136，J是小型继电器(DC12V)线圈，J1是继电器的一对长开辅助触头，D是1N4007二极管，A、B是金属接收装置的2个电极。

图2中1.面板，2.电极，3.接线柱，4.底板，5.标准螺栓联结件，面板上φ6.4的4个孔为金属接收装置的安装孔。

图4中2mm厚、4mm间距的隔条起阻挡金属物体的作用，直径1.5mm的半圆槽用来嵌电极，槽与槽之间的距离为3mm。

图7中电极的直径为1.5mm。

具体实施方式

在图1中，分压(限流)电阻(R1)的一端接电源的正极，另一端与限流电阻(R2)及金属接收装置的电极(A)相连，而电极(B)与电源负极相连；限流电阻(R2)的另一端与反相器(CMOS)的输入端相连；限流电阻(R3)的一端接反相器(CMOS)输出端，另一端接三极管(T1)的基极，三极管(T1)的发射极接电源负极，集电极通过限流电阻(R4)接双向可控硅(T2)的触发极，双向可控硅(T2)的阴极接电源负极，阳极接继电器(J)线圈的一端，线圈的另一端接电源正端，这样，用双向可控硅(T2)来控制继电器(J)线圈吸合，再有继电器(J)的辅助触头(J1)来控制报警电路的工作。由于在机油中金属物体与(A、B)2个电极接触时存在接触电阻，有时较大，为了在电极(A)上得到低电位且通过电极的电流极小(μA级)，使接触时不会产生火花，通常(R1)取值为十几兆欧，电源电压可采用直流12V。

在图2中，底板(4)为绝缘的环氧树脂板，用不锈钢丝做的电极(2)嵌在底板的槽内，由螺栓(3)紧固电极并作为电极的接线引出端，面板(1)也是绝缘的环氧树脂板，上面也有嵌电极的槽子，这样面板与底板就把电极嵌在中间，最后用螺栓(5)把面板和底板紧固为一体。为了能接收到较小的金属物体(轴瓦的碎片等)，(A、B)2个电极之间的距离及底板隔条的间距要小(设计为3-4mm)，这样才能检测到曲轴轴瓦的合金片，面板与底板都用环氧树脂整体结构，这样制作方便，结构强度高。在具体应用到大型内燃机上时，根据大型内燃机的实际结构，图2中除电极(2)之间的距离及底板(4)中隔条的距离不变外，其它所示结构尺寸要放大，并且多个金属接收装置组合使用才能达到效果，同样，应用在小型内燃机上时也要根据小型内燃机的实际结构来制作，或与机油滤网做成一体。

Claims (2)

1.一种内燃机故障检测仪，分压(限流)电阻(R1)的一端接电源正极，另一端与限流电阻(R2)及金属接收装置的一个电极(A)相连，而金属接收装置的另一个电极(B)与电源负极相连，限流电阻(R2)的另一端与反相器(CMOS)的输入端相连，当内燃机发生故障，机油中有金属异物，而金属异物随机油运动至金属接收装置上与(A、B)2个电极相接触时，由于接触电阻远远小于分压(限流)电阻(R1)，则电极(A)上的高电位转为低电位，使反相器(CMOS)输入端也为低电位，则反相器(CMOS)输出高电位，三极管(T1)导通，触发双向可控硅(T2)导通，继电器(J)线圈因有电流流过而吸合，其辅助触头(J1)控制报警电路工作，其特征是：分压(限流)电阻R1的取值很大(十几兆欧)，金属接收装置上(A、B)2个电极之间的电位差较小，使流过2个电极的电流极小(μA级)，不会产生接触火花，反相器采用(CMOS)压控型器件，使反相器输入端在输入电流极小的情况下该故障检测仪能正常可靠工作，而采用双向可控硅(T2)，能使内燃机在振动严重的情况下故障检测仪能可靠检测到金属异物，这样，通过检测内燃机机油中的金属物体来判断内燃机是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的内燃机故障检测仪，其特征是：金属接收装置的面板(1)和底板(4)皆为绝缘的环氧树脂整体结构，用不锈钢丝做的(A、B)2个电极(2)嵌在面板和底板的槽内，由螺栓紧固电极并作为电极的接线引出端(3)，(A、B)2个电极之间的距离及底板(4)中隔条之间的距离较小(3-4mm)，在应用到大型内燃发动机上时，根据大型内燃机的实际结构，图2中除电极(2)之间的距离及底板(4)中隔条之间的距离不变外，其它结构尺寸要放大，而用同样的检测原理，采用多路检测并且多个金属接收装置组合使用才能达到效果，而应用在小型内燃机上时，图2中除电极(2)之间的距离及底板(4)中隔条之间的距离不变外，其它结构尺寸要根据小型内燃机的实际结构来制作，或与机油滤网做成一体。

Images