Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 01.02.1974 Opis patentowy opublikowano: 01.09.1975 79540 KI. 42k, 22/03 MKP G01m 15/00 CZYTELNIA Urredu Patentowego Twórcy wynalazku: Henryk Pelc, Iwan Raszków Uprawniony z patentu tymczasowego: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jaroslawa Dabrowskiego, Warszawa (Polska) Quasi dynamiczny diagnostyczny sposób badania ukladu tlokowo-korbowego i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest auasidynamiczny diagnostyczny sposób badania ukladu tlokowo-korbowego, zwlaszcza silnikowi urzadzenie do stosowania tego sposobu.Znane sposoby diagnostycznego badania ukladów tlokowo-korbowych, a zwlaszcza luzów tych ukladów, polegaja na rozbieraniu tych ukladów, wyjmowaniu ich z korpusu silnika i na dokladnym mierzeniu poszczegól¬ nych luzów tych ukladów, polegaja na rozbieraniu tych ukladów, wyjmowaniu ich z korpusu silnika i na doklad¬ nym mierzeniu poszczególnych luzów w nastepujacych skojarzeniach: tlok-sworzen, sworzeri-glówka korbo- wodu, stopka korbowodu-czop walu korbowego.Znane sa takze sposoby mierzenia luzów, za pomoca ukladów czujników bez wyjmowania ukladu tloko¬ wo-korbowego z korpusu silnika, jednak sposoby te ze wzgledu na skomplikowana geometrie glowicy silnika sa niedokladne poniewaz, przy takich pomiarach nalezy uwzglednic kat pochylenia otworu swiecy, przez który wprowadza sie czujnik, przy czym kat ten jest zwykle duzy dzieki czemu dokladnosc takich pomiarów jest mala. Jedynym urzadzeniem stosowanym dotychczas do takich pomiarów jest czujnik zegarowy przemieszczen.Luzy ukladu tlokowo-korbowego mierzy sie takze sposobami mikrometrycznymi, ale wszystkie te metody i sposoby maja podstawowa wade, polegajaca na tym, ze silnik trzeba rozbierac.Znane sposoby okreslania nieszczelnosci ukladu tlok-cylinder polegaja na pomiarze wielkosci cisnienia sprezania za pomoca manometru oraz spadku cisnienia doprowadzanego do cylindra sprezonego powietrza, a takze mierzac ilosc spalin przedostajacych sie do skrzyni korbowej. Do wad tych metod nalezy zaliczyc mala dokladnosc, mala powtarzalnosc wyników, duza pracochlonnosc tych pomiarów, a ponadto pomiar ilosci spalin daje wynik proporcjonalny do sumarycznych nieszczelnosci wszystkich cylindrów, bez mozliwosci okreslenia nieszczelnosci poszczególnych cylindrów.Wszystkie w/w metody pomiarowe winny byc stosowane w scisle okreslonych warunkach temperaturo¬ wych, wymagajacych uprzedniego wlaczenia i nagrzewania silnika.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu umozliwiajacego okreslenie luzów i nieszczelnosci ukladu tlokowo-korbowego bez rozbierania silnika zas celem urzadzenia jest realizacja tego sposobu.Quasi-dynamiczny diagnostyczny sposób badania ukladu tlokowo-korbowego wedlug wynalazku polega na2 79540 tym, ze kolejny tlok ukladu tlokowo-korbowego zatrzymuje sie w górnym zwrotnym punkcie i wymusza sie jego ruch poosiowy, uzalezniony od sumarycznego luzu w poszczególnych skojarzeniach, przy pomocy pojedyn¬ czego lub cyklicznego wywolywania cisnienia i podcisnienia w przestrzeni nadtlokowej z zerowa lub zadana czestotliwoscia i okreslona amplituda. Nastepnie rejestruje sie wypadkowe sygnaly wibroakustyczne pochodzace od impulsów uderzeniowych w punktach krancowych ruchu tloka okreslonego luzami, od ucieczki czynnika wymuszajacego przez nieszczelnosci badanego cylindra, oraz pochodzace od zjawiska tarcia elementów ukladu w poszczególnych skojarzeniach, przemieszczajacych sie wzajemnie wzgledem siebie, a nastepnie analizuje sie te sygnaly wibroakustyczne uwzgledniajac wyniki cechowania.Jednakze w czasie pojedynczego wymuszenia cisnienia lub podcisnienia w przestrzeni nadtlokowej rejes¬ truje sie sygnaly wibroakustyczne pochodzace tylko od ucieczki czynnika wymuszajacego przez nieszczelnosci •ukladu tlok-cylinder. Cechowanie urzadzenia wedlug wynalazku przeprowadza sie dla kazdego typu silnika indywidualnie, przy czym cechowanie to wykonuje sie selektywnie oddzielnie dla kazdego zródla sygnalów wibroakustycznych. Dla wyselekcjonowania tych sygnalów pochodzacych od poszczególnych zródel, najpierw mierzy sie luz sumaryczny przy pomocy czujnika zegarowego przemieszczen, podczas wywolywania zmiany czynnika wymuszajacego z okreslona czestotliwoscia, a nastepnie dla sygnalów pochodzacych od ucieczki czynnika wymuszajacego wywoluje sie zerowa czestotliwoscia wymuszen, natomiast dla wyróznienia sygnalów pochodzacych od zjawiska tarcia, wymusza sie ruch poosiowy tloka droga mechaniczna o wielkosc nie przekra¬ czajaca wielkosci sumarycznego luzu przy czym kolejnosc tych czynnosci moze byc dowolna.Urzadzenie wedlug wynalazku, zawierajace aparature rejestracji sygnalów wibroakustycznych i obróbki danych ma zawór sterujacy, obrotowy napedzany silnikiem, na przyklad elektrycznym o regulowanych obro¬ tach, do którego jednego wejscia jest podlaczone przez zawór redukcyjny wyposazony w manometry, zródlo sprezonego powietrza, na przyklad sprezarka lub butla sprezonego powietrza, a do drugiego wejscia — zródlo podcisnienia na przyklad pompa prózniowa, natomiast wyjscie zaworu obrotowego jest podlaczone przez róz¬ galeziacz wyjsciowy, wyposazony w manometr do komory spalania przy pomocy koncówki wkrecanej w otwór swiecy glowicy silnika, lub przy pomocy urzadzenia cechujacego zakladanego zamiast glowicy silnika, natomiast na komorze spalania jest umieszczony czujnik piezoelektryczny rejestrujacy sygnaly wibroakustyczne który jest polaczony ze znana aparatura rejestracji i obróbki danych. Natomiast urzadzenie cechujace jest umieszczone na korpusie silnika, zamiast glowicy silnika i ma wewnetrzny ksztalt tejze glowicy o objetosci równej objetosci rzeczywistej komory spalania, przy czym urzadzenie to ma dwa otwory, w jednym z nich jest zamocowany czujnik zegarowy przemieszczen oraz przewód doprowadzajacy czynnik wymuszajacy a w drugim jest umiesz czóny luzno uchwyt wymuszajacy mechaniczny ruch poosiowy tloka.Urzadzenie do badania ukladu tlokowo-korbowego wedlug wynalazku umozliwia badanie tylko jednego zródla sygnalów na przyklad jednego cylindra eliminujac wplyw innych, pozwala wykonywac badania w warun¬ kach zblizonych do rzeczywistych, poniewaz pomiary sa przeprowadzane w stanie quasi-dynamicznym.Ponadto urzadzenie to daje duza powtarzalnosc rejestrowanych parametrów przy wielokrotnym wykony¬ waniu pomiarów na tym samym obiekcie oraz ich indywidualnosc uzalezniona od stanu technicznego.Wynalazek zostanie blizej wyjasniony na przykladzie jego wykonania na rysunku na którym fig. 1 przed¬ stawia schematycznie urzadzenie wedlug wynalazku, a fig. 2 — urzadzenie cechujace. W sklad urzadzenia wchp- dzi: 1 -korpus silnika, 2 - glowica silnika, 3-urzadzenie cechujace, 4 - manometr, 5 - czujnik piezoelek¬ tryczny, 6 - przedwzmacniacz, 7- wzmacniacz, 8 — zestaw filtrów torcjowo-aktywowych, 9 — rejestrator. 10 — manowakumetr, 11 - rozgaleziacz wyjsciowy, 12 — zawór sterujacy, 13 - silnik elektryczny, 14 — obroto¬ mierz, 15 — regulator obrotów, 16 — manometr, 17 - zawór redukcyjny, 18 - manometr, 19 — zbiornik wyrównawczy nadcisnienia, 20 - sprezarka, 21 zbiornik*wyrównawczy, podcisnienia, 22 — pompa prózniowa, 23 i 24 - otwory urzadzenia cechujacego, 25 — uchwyt wymuszajacy ruch tloka, 26 - uchwyt do mocowania czuj¬ nika zegarowego oraz przewodu doprowadzajacego czynnik wymuszajacy.Urzadzenie do badania ukladu tlokowo-korbowego ma zawór 12 sterujacy — obrotowy napedzany silni¬ kiem 13 na przyklad elektrycznym o regulowanych obrotach, przy czym do jednego wejscia zaworu 12 jest podlaczone, przez zawór 17 redukcyjny wyposazony w manometry 16 i 18, zródla 20 sprezonego powietrza na przyklad sprezarka lub butla sprezonego powietrza, a do drugiego wejscia — zródlo 22 podcisnienia na przyklad pompa prózniowa, natomiast wyjscie zaworu 12 obrotowego jest podlaczone przez rozgaleziacz 11 wyjsciowy, wyposazony w manowakumetr 10 do komory spalania silnika 1, przy pomocy koncówki wkrecanej w otwór swiecy glowicy 2 silnika lub przy pomocy urzadzenia 3 cechujacego zakladanego zamiast glowicy silnika, natomiast na glowicy silnika jest umieszczony czujnik 5 piezoelektryczny rejestrujacy sygnaly wibroakustyczne, który jest polaczony ze znana aparatura 6,7,8,9 rejestracji i obróbki danych.Urzadzenie cechujace 3 jest umieszczane na korpusie silnika zamiast glowicy silnika i ma wewnetrzny79 540 3 ksztalt tejze glowicy o objetosci równej objetosci rzeczywistej komory spalania, przy czym urzadzenie to ma dwa otwory 23 i 24, przy czym w otworze 23 jest zamocowany uchwyt 26 z czujnikiem 4 zegarowym przemiesz¬ czen oraz przewodem doprowadzajacym czynnik wymuszajacy, a w drugim otworze 24 jest umieszczony luzno uchwyt 25 wymuszajacy mechaniczny ruch poosiowy tloka.W obiekcie 1, w przestrzeni nad tlokiem cyklicznie wytwarzane jest nadcisnienie lub podcisnienie. Wartosc tych wielkosci mierzy sie przy pomocy manowakumetru 10 umieszczonego w rozgaleziaczu wyjsciowym 11.Rozgaleziacz wyjsciowy jest polaczony z zaworem sterujacym 12, napedzanym silnikiem elektrycznym 13, w którym mozna zmieniac predkosc obrotowa. Zawór sterujacy 12 jest polaczony z dwoma zespolami: nadcis¬ nienia i podcisnienia. W zespole nadcisnienia znajduje sie sprezarka 20, która tloczy powietrze do zbiornika wyrównawczego nadcisnienia 19, skad przez zawór redukcyjny 17, ustalajacy wielkosc cisnienia, powietrze sprezone jest dostarczone do zaworu sterujacego. Manometr 18 mierzy cisnienie powietrza wychodzacego ze zbiornika, a monometr 16-pokazuje wielkosc zredukowana cisnienia powietrza. W zespole podcisnienia znajduje sie pompa prózniowa 22 i zbiornik wyrównawczy podcisnienia 21, który jest polaczony z zaworem sterujacym.Podczas pracy urzadzenia, zawór sterujacy jest obracany przy pomocy silnika elektrycznego, ze stala predkoscia, co daje zmienne cisnienie w przestrzeni nadtlokowej, wymuszajace ruch posuwistozwrotny tloka w granicach istniejacego luzu sumarycznego. Dla zmierzenia wielkosci tego luzu zostal skonstruowany specjalny przyrzad do cechowania. Sklada sie on z plyty 3, w której odwzorowano komore spalania oraz uchwytu 26, który sluzy do: mocowania czujnika 4, umozliwiania odpowiedniego ustawienia czujnika, umozliwienia doprowa¬ dzenia do przestrzeni nad tlokiem cisnienia i podcisnienia, umozliwia uszczelnienia polaczen.W wyniku cyklicznych zmian cisnienia w przestrzeni nad tlokiem wystepuja: uderzenia spowodowane luzami w wyzej wymienionych skojarzeniach oraz przenikanie powietrza przez nieszczelnosci. Zjawiska te powo¬ duja powstawanie impulsów wibroakustycznych, które sa przenoszone przez poszczególne elementy obiektu.Parametry tych impulsów moga byc zarejestrowane przy pomocy nizej wyszczególnionego zestawu aparatury: czujnik piezoelektryczny 5, przedwzamacniacz 6, wzmacniacz 7, zestaw filtrów tercjowo-aktywowych 8, rejestra¬ tor 9.Dzialanie ukladu tlokowo-korbowego wedlug wynalazku polega na tym, ze kolejny tlok ukladu tloko- wo-korbowego zatrzymuje sie, na przyklad w górnym zwrotnym punkcie i wymusza sie jego ruch poosiowy, uzalezniony od sumarycznego luzu w poszczególnych skojarzeniach, przy pomocy pojedynczego lub cyklicznego wywolywania cisnienia i podcisnienia w przestrzeni nadtlokowej z zerowa lub zadana czestotliwoscia i okreslona amplituda. Nastepnie rejestruje sie wypadkowe sygnaly wibroakustyczne pochodzace od impulsów uderzenio¬ wych w punktach krancowych ruchu tloka okreslonego luzami, od ucieczki czynnika wymuszajacego przez nieszczelnosci badanego cylindra, oraz pochodzace od zjawiska tarcia elementów ukladu w poszczególnych sko¬ jarzeniach, przemieszczajacych sie wzajemnie wzgledem siebie, a nastepnie analizuje sie te sygnaly wibroaku- styczne uwzgledniajac wyniki cechowania.Jednakze w czasie pojedynczego wymuszania cisnienia lub podcisnienia w przestrzenie nadtlokowej rejes¬ truje sie sygnaly wibroakustyczne pochodzace tylko od ucieczki czynnika wymuszajacego przez nieszczelnosci ukladu tlok-cylinder. Cechowanie urzadzenia wedlug wynalazku przeprowadza sie dla kazdego typu silnika indywidualnie, przy czym cechowanie to wykonuje sie selektywnie oddzielnie dla kazdego zródla sygnalów wibroakustycznych. Dla wyselekcjonowania tych sygnalów pochodzacych od poszczególnych zródel, najpierw mierzy sie luz sumaryczny przy pomocy czujnika zegarowego przemieszczen, podczas wywolywania zmiany czynnika wymuszajacego z okreslona czestotliwoscia, a nastepnie dla sygnalów pochodzacych od ucieczki czynnika wymuszajacego wywoluje sie zerowa czestotliwosc wymuszen, natomiast dla wyróznienia sygnalów pochodzacych od zjawiska tarcia, wymusza sie ruch poosiowy tloka droga mechaniczna o wielkosc nie przekra¬ czajaca wielkosci sumarycznego luzu przy czym kolejnosc tych czynnosci moze byc dowolna. PL PL