RU2550235C2

RU2550235C2 - Diagnostic device of gas distributing mechanism of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2550235C2
Application number: RU2013131610/06A
Authority: RU
Inventors: Василий Андреевич Борисенко; Сергей Александрович Барышников
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-05-10
Also published as: RU2013131610A

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention can be used to test angular parameters of a gas distributing mechanism (GDM) of an internal combustion engine (ICE) at test bench running-in of the repaired ICE and at life diagnostics in operation. An ICE GDM diagnostic device includes an angle indicator for measurement of a turning angle of a crank shaft (CS) from the moment of opening of an inlet valve of the first supporting cylinder (FSC) to the position of the shaft, which corresponds to the upper dead point (UDP) of FSC, a disk with a calibrated dial connected to ICE CS, a fixed indication arrow (IA) installed so that IA point can be located opposite the calibrated dial of the rotating disk. The device includes a CS position sensor which corresponds to FSC UDP, and a valve position sensor, a stroboscope, with a high-voltage transformer and a discharge device, which are controlled via a control unit (CU) with the CS position sensor. Each valve position sensor is connected by means of CU to a power supply unit (PSU) and provides, at change of its position, formation of a light pulse of the stroboscope relative to the fixed IA. Difference of fixed values at operation of the valve sensor and at operation of UDP sensor corresponds to a numerical value of CS turning angle from the moment of opening of the valve to the moment corresponding to the moment when the piston of the first cylinder enters UDP.

EFFECT: reduction of error of measurements.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для контроля угловых параметров газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) после его сборки на ремонтном предприятии и при ресурсном диагностировании.The invention relates to mechanical engineering and can be used to control the angular parameters of the gas distribution mechanism (timing) of an internal combustion engine (ICE) after its assembly at a repair facility and with a resource diagnosis.

Известно устройство для диагностирования газораспределительного механизма, например SU 1686332 А1, 23.10.1991, МПК G01M 15/00, включающее датчики положения коленчатого вала, усилия открытия и линейного перемещения клапанов. Получаемую с использованием этих устройств информацию в виде графиков аналоговых сигналов сравнивают с эталонными графиками и делают выводы о состоянии ГРМ.A device for diagnosing a gas distribution mechanism, for example SU 1686332 A1, 10.23.1991, IPC G01M 15/00, including sensors of the position of the crankshaft, the opening force and linear movement of the valves. The information obtained using these devices in the form of graphs of analog signals is compared with reference graphs and conclusions are drawn about the state of the timing.

Основным недостатком этого устройства является недостаточная полнота полученной информации о ГРМ в виде графика аналогового сигнала, последующего измерения линейных величин и пересчета их в угловые для сравнения с требованиями конструкторской документации.The main disadvantage of this device is the insufficient completeness of the obtained timing information in the form of a graph of an analog signal, subsequent measurement of linear values and their conversion into angular values for comparison with the requirements of design documentation.

Известно устройство для проверки угла опережения зажигания бензинового двигателя, основой которого является стробоскоп (например, стробоскоп автомобильный СТБ 0401 «Луч-к» или FOCUS F1, FOCUS F10) с питанием от бортовой сети 12 В. После подключения прибора к источнику питания и стробирующего входа стробоскопа к высоковольтному проводу свечи первого цилиндра запускают двигатель и на оборотах холостого хода подсвечивают установочные метки на шкиве коленчатого вала и на корпусе двигателя. По взаимному расположению установочных меток судят об угле опережения зажигания и (при необходимости) выполняют коррекцию этого угла.A device is known for checking the ignition timing of a gasoline engine, the basis of which is a stroboscope (for example, an automobile strobe STB 0401 “Luch-k” or FOCUS F1, FOCUS F10) powered by an on-board network of 12 V. After connecting the device to a power source and a gate input the stroboscope to the high-voltage wire, the candles of the first cylinder start the engine and, at idle speed, the mounting marks on the crankshaft pulley and on the engine housing are highlighted. The relative position of the installation marks is used to judge the ignition timing and (if necessary) correct this angle.

Недостатком такого устройства при измерении угла опережения зажигания является отсутствие числового значения величины угла между положениями коленчатого вала двигателя в момент искрообразования в первом цилиндре и положением коленчатого вала в момент прихода поршня этого цилиндра в ВМТ, существенны значения погрешности измерения угловых величин, вызванные нанесением установочных меток на шкиве коленчатого вала и на корпусе двигателя, визуальной оценкой совпадения (несовпадения) подвижных и неподвижных установочных меток.The disadvantage of this device when measuring the ignition timing is the lack of a numerical value of the angle between the positions of the crankshaft of the engine at the time of sparking in the first cylinder and the position of the crankshaft at the time the piston of this cylinder arrives at the TDC; the crankshaft pulley and on the engine housing, by a visual assessment of the coincidence (mismatch) of the movable and fixed mounting marks.

Наиболее близким по технической сущности и по достигаемому результату является устройство (ГОСНИТИ) для проверки фаз ГРМ двигателя «в статике» (Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве. Под ред. Черноиванова В.И. М., 2003), включающее угломер (например, КИ-13902) для измерения угла поворота коленчатого вала от момента начала открытия впускного клапана первого (опорного) цилиндра до положения вала, соответствующего верхней мертвой точке (ВМТ) поршня первого цилиндра. Измеренную с помощью угломера величину угла сравнивают с эталонным значением (заданным конструкторской документацией) и делают вывод о состоянии ГРМ.The closest in technical essence and in the achieved result is a device (GOSNITI) for checking the timing of the engine timing "in statics" (Maintenance and repair of machinery in agriculture. Edited by V. Chernoivanov, 2003), including a goniometer ( for example, KI-13902) for measuring the angle of rotation of the crankshaft from the moment the inlet valve of the first (reference) cylinder begins to open to the shaft position corresponding to the top dead center (TDC) of the piston of the first cylinder. The angle measured using a goniometer is compared with a reference value (specified by the design documentation) and a conclusion is made about the state of the timing.

Использование данного устройства трудоемко (операция измерения выполняется двумя рабочими), измерение проводится «в статике» (на неработающем двигателе), при этом не учитывается динамический фактор передачи движения от коленчатого вала к клапану, а использование несовершенных средств измерения приводит к существенным значениям погрешности измерения.The use of this device is time-consuming (the measurement operation is performed by two workers), the measurement is carried out “in statics” (on an idle engine), while the dynamic transmission factor of the movement from the crankshaft to the valve is not taken into account, and the use of imperfect measuring instruments leads to significant values of the measurement error.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости процесса диагностирования, повышения точности измерения угловых величин при работе двигателя на холостом ходу.The objective of the invention is to reduce the complexity of the diagnostic process, improve the accuracy of measuring angular values when the engine is idling.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для диагностирования ГРМ, содержащем угломер для измерения угла поворота коленчатого вала от момента начала открытия впускного клапана первого опорного цилиндра до положения вала, соответствующего верхней мертвой точке поршня первого цилиндра, в отличие от прототипа угломер содержит диск с градуированной шкалой, жестко соединенный с коленчатым валом двигателя, неподвижную стрелку-указатель, установленную на корпусе двигателя в положении, удобном для визуального наблюдения, так, чтобы острие стрелки-указателя находилось напротив градуированной шкалы вращающегося диска и по направлению совпадало со штрихами шкалы, кроме того, устройство дополнительно содержит датчик положения коленчатого вала, соответствующего верхней мертвой точке (ВМТ) первого цилиндра, установленный на корпусе двигателя, и датчик положения клапана, установленный на технологической крышке клапанной коробки двигателя, а также содержит технологический высоковольтный трансформатор, разрядник, стробоскоп, подключенный к блоку питания и через стробирующий вход - к проводу между технологическим высоковольтным трансформатором и разрядником, и управляемые датчиками положения коленчатого вала или датчиком положения клапана посредством блока управления. Стробоскоп служит для подсветки шкалы в зоне стрелки-указателя; момент возникновения светового импульса стробоскопа задается датчиком ВМТ и датчиком положения клапана. Включение питания датчиков осуществляется оператором вручную при поочередном их включении. Разность показаний измерительного устройства при работе датчика положения клапана и показаний шкалы при работе датчика ВМТ соответствует величине угла поворота коленчатого вала от момента начала подъема клапана (например, впускного) до положения коленчатого вала, соответствующего ВМТ поршня первого цилиндра.The solution of this problem is achieved by the fact that in the device for diagnosing timing, containing an angle gauge for measuring the angle of rotation of the crankshaft from the moment the intake valve of the first support cylinder begins to open to the shaft position corresponding to the top dead center of the piston of the first cylinder, in contrast to the prototype, the protractor contains a disk with graduated scale, rigidly connected to the crankshaft of the engine, a fixed arrow-pointer mounted on the engine casing in a position convenient for visual observation I, so that the tip of the pointer arrow is opposite the graduated scale of the rotating disk and in the direction coincides with the strokes of the scale, in addition, the device further comprises a crankshaft position sensor corresponding to the top dead center (TDC) of the first cylinder mounted on the engine housing, and a valve position sensor mounted on the technological cover of the valve box of the engine, and also contains a technological high-voltage transformer, arrester, strobe connected to the power supply and through the gate input - to the wire between the technological high-voltage transformer and the spark gap, and controlled by the crankshaft position sensors or valve position sensor by means of a control unit. The strobe serves to illuminate the scale in the area of the pointer; the moment of occurrence of the strobe light pulse is set by the TDC sensor and the valve position sensor. The sensors are powered up manually by the operator when they are turned on alternately. The difference between the readings of the measuring device during operation of the valve position sensor and the readings of the scale during the operation of the TDC sensor corresponds to the value of the angle of rotation of the crankshaft from the moment the valve starts to rise (for example, inlet) to the position of the crankshaft corresponding to the TDC of the piston of the first cylinder.

В результате патентного поиска не выявлено технических решений, идентичных заявляемому, что соответствует критерию «новизна».As a result of the patent search, no technical solutions were identified that are identical to the claimed one, which meets the criterion of "novelty."

Новая совокупность признаков, а именно вращающаяся синхронно с коленчатым валом работающего ДВС градуированная шкала с неподвижной стрелкой-указателем, технологический высоковольтный трансформатор и разрядник, управляемые датчиком положения коленчатого вала и датчиком положения клапана в сочетании с используемым для подсветки градуированной шкалы стробоскопом, позволяет получить новый технико-экономический эффект - снижение трудоемкости и повышение точности измерения, что подтверждает причинно-следственную связь новой совокупности признаков и достигаемого результата, которая не была известна из уровня техники до создания данного технического решения, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».A new set of features, namely a graduated scale rotating synchronously with the crankshaft of a working ICE with a fixed arrow-pointer, a technological high-voltage transformer and a spark gap controlled by a crankshaft position sensor and a valve position sensor in combination with a strobe used to illuminate a graduated scale, allows to obtain a new technique -economic effect - reducing the complexity and improving the accuracy of measurement, which confirms the causal relationship of the new features and the achieved result, which was not known from the prior art before the creation of this technical solution, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемое устройство может применяться в машиностроении для измерения углов газораспределения ДВС при изготовлении, эксплуатации и ремонте двигателей, что соответствует критерию «промышленная применимость».The proposed device can be used in mechanical engineering for measuring the gas distribution angles of internal combustion engines in the manufacture, operation and repair of engines, which meets the criterion of "industrial applicability".

Изобретение поясняется чертежом (Фиг. 1), где изображена принципиальная схема устройства для диагностирования газораспределительного механизма ДВС, работающего на холостом ходу. Устройство содержит вращающийся диск с градуированной шкалой 1, жестко соединенный с коленчатым валом двигателя, неподвижную стрелку-указатель 2, установленную на корпусе двигателя в положении, удобном для освещения и визуального наблюдения так, чтобы острие стрелки-указателя находилось напротив шкалы вращающегося диска и по направлению совпадало со штрихами диска; датчик положения коленчатого вала 3, соответствующего ВМТ поршня первого цилиндра, установленный на корпусе двигателя вблизи маховика или переднего конца коленчатого вала, датчик 4 положения клапана, установленный на технологической крышке клапанной коробки двигателя, блок управления 5, установленный в любом месте, удобном для работы оператора или прикрепленный к стробоскопу 6, соединенному с проводом между технологическим высоковольтным трансформатором 8 и разрядником 9, представляющими собой единый блок, расположенный удобно для подключения к источнику питания 7, например к аккумулятору транспортного средства.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows a schematic diagram of a device for diagnosing the gas distribution mechanism of an internal combustion engine idling. The device comprises a rotating disk with a graduated scale 1, rigidly connected to the crankshaft of the engine, a fixed arrow-pointer 2 mounted on the engine casing in a position convenient for lighting and visual observation so that the tip of the arrow is opposite the scale of the rotating disk and in the direction coincided with the strokes of the disc; a position sensor for the crankshaft 3, corresponding to the TDC of the piston of the first cylinder, mounted on the engine housing near the flywheel or the front end of the crankshaft, a valve position sensor 4 mounted on the technological cover of the valve box of the engine, a control unit 5 installed in any place convenient for the operator or attached to a stroboscope 6 connected to a wire between the technological high-voltage transformer 8 and the arrester 9, which are a single unit, conveniently located for contacting a power source 7, for example, a vehicle battery.

Устройство работает следующим образом. На прогретом двигателе с отрегулированными тепловыми зазорами клапанов коленчатый вал устанавливается в положение, соответствующее ВМТ поршня первого цилиндра на такте «сжатие» (оба клапана закрыты) и монтируются датчик ВМТ 3, так чтобы его положение соответствовало началу подачи сигнала (например, на начало размыкания контактов); устанавливается технологическая крышка с датчиком положения клапанов 4 и выполняется регулировка (например, на начало размыкания (или замыкания) контактов датчика); датчик 4 подключают к блоку управления 5 и через него к источнику питания 7, стробоскоп 6 подключают к блоку питания, а стробирующий вход стробоскопа - к проводу между высоковольтным трансформатором 8 и разрядником 9. По завершении всех подключений двигатель запускают и устанавливают режим стабильной частоты вращения коленчатого вала на оборотах холостого хода. Включают на блоке управлении 5 питание датчика 3 ВМТ и световыми импульсами стробоскопа освещают шкалу вращающегося диска в зоне неподвижной стрелки-указателя, наблюдают и фиксируют числовое значение штриха шкалы, совпадающего с положением стрелки-указателя (при желании числовое значение шкалы, совпадающее с положение стрелки-указателя можно изменить с помощью фазовращателя, являющегося составной частью стробоскопа), далее переключают питание на датчик 4 положения клапана и аналогично фиксируют новое числовое значение штриха шкалы, совпадающего с положением стрелки-указателя. Разность показаний шкалы устройства при работе датчика ВМТ и при работе датчика положения клапана соответствует числовому значению угла поворота коленчатого вала от момента начала движения клапана до момента, соответствующего ВМТ поршня первого цилиндра. Полученные числовые значения сравнивают с требованиями конструкторской документации и делают выводы о состоянии ГРМ.The device operates as follows. On a warm engine with adjusted valve clearance, the crankshaft is installed in the position corresponding to the TDC of the piston of the first cylinder at the compression stroke (both valves are closed) and the TDC sensor 3 is mounted so that its position corresponds to the beginning of the signal supply (for example, to the beginning of the opening of contacts ); a technological cover with a valve position sensor 4 is installed and adjustment is performed (for example, to start opening (or closing) the sensor contacts); the sensor 4 is connected to the control unit 5 and through it to the power source 7, the strobe 6 is connected to the power supply, and the strobe input of the stroboscope is connected to the wire between the high-voltage transformer 8 and the arrester 9. Upon completion of all connections, the engine is started and the crankshaft speed is set to stable shaft at idle. Turn on the control unit 5 power sensor 3 TDC and light strobe lights illuminate the scale of the rotating disk in the area of the fixed pointer, observe and record the numerical value of the stroke of the scale that matches the position of the pointer (if desired, the numerical value of the scale that matches the position of the arrow the pointer can be changed using the phase shifter, which is an integral part of the strobe), then switch the power to the valve position sensor 4 and similarly fix the new numerical value of the scale bar, with flowing with the position of the arrow. The difference in the readings of the scale of the device during the operation of the TDC sensor and during the operation of the valve position sensor corresponds to the numerical value of the angle of rotation of the crankshaft from the moment the valve starts to the moment corresponding to the TDC of the piston of the first cylinder. The obtained numerical values are compared with the requirements of the design documentation and draw conclusions about the state of the timing.

Применения данного устройства позволяет снизить трудоемкость работы по диагностированию ГРМ ДВС, повысить точность (уменьшить погрешность) измерения угловых перемещений коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу, расширить номенклатуру проверяемых двигателей за счет использование сменных технологических крышек клапанной коробки, проверить качество сборки ДВС при его ремонте.The use of this device allows to reduce the complexity of the work on diagnosing engine timing, to increase the accuracy (reduce the error) of measuring the angular displacements of the crankshaft when the engine is idling, to expand the range of engines being tested by using replaceable technological valve cover, to check the quality of the engine assembly during its repair .

Claims

A device for diagnosing a gas distribution mechanism of an internal combustion engine, including a goniometer for measuring an angle of rotation of the crankshaft from the moment the intake valve of the first support cylinder begins to open to the position of the shaft corresponding to the top dead center of the piston of the first cylinder, characterized in that the goniometer comprises a disk with a graduated scale, rigidly connected to the engine crankshaft, a fixed arrow-pointer mounted on the engine housing in a position convenient for visual observation, so that the tip of the pointer arrow is opposite the graduated scale of the rotating disk and in the direction coincides with the strokes of the scale, in addition, the device additionally contains a technological high-voltage transformer connected by a high-voltage wire to a spark gap, a stroboscope connected to the power supply and through the gate input - to the wire between the technological high-voltage transformer and the spark gap, and also contains a crankshaft position sensor corresponding to the TDC of the piston of the reference the cylinders, mounted on the motor housing, and a valve position sensor mounted on the valve cover of the technological motor box, the position sensor and the crankshaft position sensor valve operator connected to a power source via a control unit alternately.