RU2433381C2

RU2433381C2 - Method for diagnostics of engine operation

Info

Publication number: RU2433381C2
Application number: RU2009145836/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Михайлович Аршинин (RU); Андрей Михайлович Аршинин; Олег Михайлович Демин (RU); Олег Михайлович Демин; Андрей Александрович Никулин (RU); Андрей Александрович Никулин; Сергей Александрович Резин (RU); Сергей Александрович Резин; Марат Мухамедкаримович Нукенов (RU); Марат Мухамедкаримович Нукенов; Владимир Николаевич Самарин (RU); Владимир Николаевич Самарин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Омское производственное объединение "Иртыш"
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-11-10
Also published as: RU2009145836A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: compressed air cylinder is connected to the engine via an air manifold, and the engine is rotated without fuel supply. The engine is rotated with compressed air from the cylinder of the air start-up system, pressure is measured in the air start-up system cylinder before the start and after the end of rotation. The air flow from the balloon is determined with account of air pressure difference in the cylinder prior to rotating and after rotating and with account of cylinder volume. The difference is determined between air flow from the cylinder and the rated amount of air for the engine with the available volume of the cylinder, at the same time the produced difference represents a leakage value.

EFFECT: reduced labour intensiveness of engine diagnostics.

1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности устройствам для диагностики двигателей.The invention relates to engine building, in particular to devices for diagnosing engines.

Известен способ оценки пневмоплотности конкретного цилиндра путем принудительной его опрессовки сжатым воздухом (принцип пневмокалибратора) [1]. Способ позволяет выявить конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра при медленном прокручивании коленчатого вала выставляется на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр под определенным давлением подается сжатый воздух и по времени падения давления оценивается пневмоплотность цилиндра. Этот способ имеет существенные недостатки и ограничения применения. Способ требует применения приспособлений для поворота и фиксации в заданном положении коленчатого вала и установки воздухопроводов. Большое количество ручных операций по подключению и отключению воздухопроводов к каждому цилиндру, по установке коленчатого вала в заданное положение и его фиксации для исключения его поворота под воздействием давления воздуха ограничивает применение данного способа. Кроме того, измерение падения давления только в одном положении цилиндра, например, при конусном или неравномерном его износе, снижает достоверность оценки, при этом клапанные устройства диагностируются лишь частично.A known method for evaluating the pneumatic density of a particular cylinder by forcing it by crimping with compressed air (the principle of a pneumatic calibrator) [1]. The method allows to identify a specific faulty cylinder. The piston of the cylinder under test when slowly cranking the crankshaft is set to the working compression or expansion stroke (with valves closed). Compressed air is supplied to the cylinder under a certain pressure, and the pneumatic density of the cylinder is estimated from the time the pressure drops. This method has significant disadvantages and limitations of use. The method requires the use of devices for turning and fixing in a predetermined position of the crankshaft and the installation of air ducts. A large number of manual operations to connect and disconnect air ducts to each cylinder, to install the crankshaft in a predetermined position and fix it to prevent it from turning under the influence of air pressure limits the application of this method. In addition, the measurement of the pressure drop in only one position of the cylinder, for example, with conical or uneven wear, reduces the reliability of the assessment, while valve devices are only partially diagnosed.

Способ не поддается автоматизации за счет большого количества ручных операций, и неоднозначности результатов.The method is not amenable to automation due to the large number of manual operations, and the ambiguity of the results.

Известен также способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания. При реализации этого способа перекрывают впускной и выпускной каналы цилиндра, затем с определенной скоростью проворачивают коленчатый вал, тем самым перемещают поршень проверяемого цилиндра от верхней мертвой точки (в.м.т.) до нижней мертвой точки (н.м.т.) на такте впуска. При этом определяют расход воздуха, поступающего в цилиндр. Далее перекрывают выход воздуха из цилиндра, с определенной скоростью перемещают поршень от н.м.т. к в.м.т., и через заданный промежуток времени открывают выход воздуха из цилиндра, определяя его расход. Диагностирование осуществляют по соотношению расходов [2].There is also a method for diagnosing an internal combustion engine. When implementing this method, the inlet and outlet channels of the cylinder are closed, then the crankshaft is rotated at a certain speed, thereby moving the piston of the cylinder under test from top dead center (bm) to bottom dead point (bm) intake stroke. In this case, the flow rate of air entering the cylinder is determined. Then, the air outlet from the cylinder is blocked, and the piston is moved from the NMT with a certain speed. to bmw, and after a specified period of time open the air outlet from the cylinder, determining its flow rate. Diagnosis is carried out by the ratio of costs [2].

Рассматриваемому способу также присущи недостатки представленного ранее способа оценки пневмоплотности цилиндров:The considered method also has the disadvantages of the previously presented method for evaluating the pneumatic density of cylinders:

ограничение применения и высокая трудоемкость за счет большого количества ручных операций.limitation of application and high complexity due to the large number of manual operations.

Дополнительными недостатками этого способа является ограниченная информативность диагноза, т.к. оценивается только сопряжение поршень-кольцо-цилиндр-двигатель, при полном отсутствии информации по состоянию клапанного механизма.Additional disadvantages of this method is the limited information content of the diagnosis, because only the piston-ring-cylinder-engine coupling is evaluated, with complete absence of information on the state of the valve mechanism.

Наиболее близким к предлагаемому способу диагностики работы двигателя является способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что отключают подачу топлива в цилиндры, герметизируют впускной коллектор, двигатель прокручивают от внешнего источника, устанавливают определенный скоростной и тепловой режимы, подключают к впускному коллектору через регулирующий орган источник сжатого газа, измеряют показатель сравнения и сравнивают его с эталонным, полученным на эталонном двигателе при тех же скоростном и тепловом режимах. Дополнительно герметизируют выпускной коллектор, измеряют давление газа во впускном коллекторе, добиваются путем изменения расхода из источника сжатого газа определенного давления во впускном коллекторе, соответствующего давлению в эталонном двигателе, в качестве показателя сравнения принимают расход газа из источника сжатого газа [3].Closest to the proposed method for diagnosing engine operation is a method for diagnosing a reciprocating internal combustion engine, which consists in turning off the fuel supply to the cylinders, sealing the intake manifold, scrolling the engine from an external source, setting a certain speed and thermal conditions, and connecting it to the intake manifold via a control the source of compressed gas, measure the comparison index and compare it with the reference obtained on the reference engine at the same speed ostnom and thermal modes. Additionally seal the exhaust manifold, measure the gas pressure in the intake manifold, achieve by changing the flow rate from the source of compressed gas a certain pressure in the intake manifold corresponding to the pressure in the reference engine, take the gas flow rate from the source of compressed gas as a comparison indicator [3].

Недостатком способа-прототипа является высокая трудоемкость дополнительной герметизации впускного и выпускного коллектора, необходимость прокрутки двигателя от внешнего источника энергии.The disadvantage of the prototype method is the high complexity of the additional sealing of the intake and exhaust manifold, the need to scroll the engine from an external energy source.

Задача изобретения - снижение трудоемкости диагностики двигателя.The objective of the invention is to reduce the complexity of engine diagnostics.

Поставленная задача достигается тем, что с помощью системы воздушного пуска двигателя без подачи топлива прокручивают двигатель, измеряют давление в баллоне системы воздушного пуска до начала и после окончания прокрутки, при этом расход воздуха из баллона на прокрутке двигателя определяют из разности давления воздуха в баллоне до начала прокрутки и после окончания прокрутки и известного объема баллона определяют разность между расходом воздуха из баллона и расчетным количеством воздуха для теоретического двигателя без утечки воздуха (двигатель без утечки) с известным объемом цилиндра, при этом полученная разность представляет собой величину утечки.The task is achieved by the fact that using the engine air start system without fuel supply, the engine is scrolled, the pressure in the cylinder of the air start system is measured before and after the end of the scroll, while the air flow from the cylinder on the engine scroll is determined from the difference in air pressure in the cylinder before the start scroll and after the end of the scroll and the known volume of the cylinder determine the difference between the air flow from the cylinder and the estimated amount of air for a theoretical engine without air leakage (Engine without leakage) from the known volume of the cylinder, wherein the obtained difference is the amount of leakage.

Технический результат достигается за счет уменьшения ручных операций по герметизации впускного и выпускного коллектора и исключения внешнего источника энергии прокрутки двигателя.The technical result is achieved by reducing manual operations to seal the intake and exhaust manifold and eliminating the external source of energy of the scroll engine.

На чертеже представлена схема автоматизированного устройства диагностики работы для осуществления предлагаемого способа, содержащая датчик давления 1, блок сопряжения датчиков с персональным компьютером (ПК) 2, ПК 3, датчик положения коленчатого вала 4, соединенный с двигателем 5, и баллон со сжатым воздухом 6, подключенный через воздушную магистраль 7 к двигателю 5.The drawing shows a diagram of an automated device for diagnosing work for the implementation of the proposed method, comprising a pressure sensor 1, a block for interfacing sensors with a personal computer (PC) 2, PC 3, a crankshaft position sensor 4 connected to the engine 5, and a cylinder with compressed air 6, connected through the air line 7 to the engine 5.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Устанавливают датчик давления 1 в магистраль системы воздушного пуска, на двигатель устанавливают датчик положения коленчатого вала 4. Оба датчика подсоединяют к электронному блоку сопряжения датчиков 2. Без подачи топлива прокручивают двигатель сжатым воздухам из баллона 6 через воздушную магистраль 7 и систему воздушного запуска двигателя. Блок сопряжения датчиков 2 регистрирует сигналы с датчиков и после преобразования выдает информацию на ПК 3.A pressure sensor 1 is installed in the air start system trunk, a crankshaft position sensor 4 is installed on the engine. Both sensors are connected to the sensor interface electronics 2. Without fuel, the engine is scrolled by compressed air from cylinder 6 through the air line 7 and the engine air start system. The sensor interface unit 2 registers signals from the sensors and, after conversion, provides information to PC 3.

Способ основан на применении уравнение состояния идеального газаThe method is based on applying the ideal gas equation of state

где Р - давление газа; V - объем газа; Т - температура газа; m - масса газа; R - универсальная газовая постоянная; М - молярная масса.where P is the gas pressure; V is the volume of gas; T is the gas temperature; m is the mass of gas; R is the universal gas constant; M is the molar mass.

Объем баллона известен, величины давления до начала прокрутки и после окончания прокрутки двигателя замеряются датчиком давления. На основании уравнения состояния идеального газа можно вычислить количество израсходованного воздуха W из баллона за прокрутку двигателя.The cylinder volume is known, the pressure values before the start of scrolling and after the end of scrolling of the engine are measured by a pressure sensor. Based on the equation of state of an ideal gas, it is possible to calculate the amount of expended air W from the cylinder for scrolling the engine.

Зная объем двигателя, количество оборотов коленчатого вала и давление в баллоне, можно рассчитать количество тактов каждого цилиндра и количество израсходованного воздуха из баллона на каждом такте. Сумма расходов по каждому такту будет равна количеству израсходованного воздуха W₁ за прокрутку для двигателя без утечки.Knowing the engine volume, the number of revolutions of the crankshaft and the pressure in the cylinder, it is possible to calculate the number of ticks of each cylinder and the amount of expended air from the cylinder at each tick. The sum of expenses for each cycle will be equal to the amount of consumed air W ₁ per scroll for the engine without leakage.

Разность между количеством израсходованного воздуха из баллона W и расчетным количеством воздуха W₁ для двигателя с известным объемом цилиндра за прокрутку представляет собой величину утечки воздуха за счет износа узлов двигателя и характеризует этот износ.The difference between the amount of expended air from the cylinder W and the estimated amount of air W ₁ for an engine with a known cylinder volume per scroll represents the amount of air leakage due to wear on the engine components and characterizes this wear.

Источники информацииInformation sources

1. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. - М.: Колос, 1973. - 495 с., с.120.1. Belsky V.I. Diagnostics of technical condition and adjustment of tractors. - M .: Kolos, 1973.- 495 p., P. 120.

2. А.с. СССР №17/4412, G01M 15/00.2. A.S. USSR No. 17/4412, G01M 15/00.

3. Патент №2028499 РФ «Способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания», G01M 15/00, опубл. 1995 г.3. Patent No. 2028499 of the Russian Federation "Method for diagnosing a piston internal combustion engine", G01M 15/00, publ. 1995 year

Claims

A method for diagnosing an engine, which consists in connecting a cylinder of compressed air to the engine through an air line and, without supplying fuel, cranking the engine, characterized in that the engine is being scrolled by compressed air from the cylinder of the air starting system, measuring the pressure in the cylinder of the air starting system before and after the end of the scroll, while the air flow from the balloon is determined taking into account the difference in air pressure in the balloon before the start of the scroll and after the end of the scroll and the volume of the balloon, the separation is determined between the air flow from the cylinder and the estimated amount of air for an engine with a known cylinder volume, and the difference obtained is the leakage value.