RU2554383C1 - Diagnostic method of cylinder-piston group of internal combustion engine - Google Patents
Diagnostic method of cylinder-piston group of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554383C1 RU2554383C1 RU2013152519/06A RU2013152519A RU2554383C1 RU 2554383 C1 RU2554383 C1 RU 2554383C1 RU 2013152519/06 A RU2013152519/06 A RU 2013152519/06A RU 2013152519 A RU2013152519 A RU 2013152519A RU 2554383 C1 RU2554383 C1 RU 2554383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- pressure
- engine
- piston
- change
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической диагностики и может быть использовано для определения технического состояния цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) отдельных цилиндров в двигателе внутреннего сгорания путем индицирования давления внутри цилиндра и вычисления скорости его изменения при работе двигателя на минимальной частоте вращения холостого хода.The invention relates to the field of technical diagnostics and can be used to determine the technical condition of the cylinder-piston group (CPG) of individual cylinders in an internal combustion engine by indicating the pressure inside the cylinder and calculating its rate of change when the engine is running at the minimum idle speed.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания, опубликованный в Интернет 29.10.2009 г. (Анализ осциллограммы давления в цилиндре http://old.quantexlab.ru).The closest technical solution, selected as a prototype, is a method for diagnosing an internal combustion engine, published on the Internet on October 29, 2009 (Analysis of a waveform of pressure in a cylinder http://old.quantexlab.ru).
Известный способ основан на получении осциллограммы давления в отключенном цилиндре при помощи установки в него датчика давления на работающем двигателе и анализе давлений в ее характерных точках.The known method is based on obtaining a waveform of pressure in a disabled cylinder by installing a pressure sensor in it on a running engine and analyzing the pressure at its characteristic points.
Недостатком указанного способа является невозможность оценки сопряжения “поршень-кольца-гильза” ЦПГ по всей рабочей поверхности гильзы цилиндра из за отсутствия привязки к угловому перемещению коленчатого вала при измерении давлений внутри цилиндра, а также вычислению скорости его изменения.The disadvantage of this method is the inability to assess the pairing “piston-ring-sleeve” of the CPG over the entire working surface of the cylinder liner due to the lack of reference to the angular movement of the crankshaft when measuring pressure inside the cylinder, as well as calculating the rate of change.
Таким образом, для оценки сопряжения “поршень-кольца-гильза” ЦПГ по всей рабочей поверхности цилиндра помимо измерения давлений по углу поворота коленчатого вала необходимо учитывать скорость его изменения.Thus, in order to evaluate the “piston-ring-sleeve” coupling of the CPG over the entire working surface of the cylinder, in addition to measuring pressure by the angle of rotation of the crankshaft, it is necessary to take into account the rate of change.
Заявляемый способ позволяет получить новый по сравнению с прототипом технический результат, заключающийся в качественной оценке сопряжения “поршень-кольца-гильза” ЦПГ по всей рабочей поверхности гильзы цилиндра.The inventive method allows to obtain a new technical result compared with the prototype, which consists in a qualitative assessment of the coupling of the piston-ring-sleeve CPG along the entire working surface of the cylinder liner.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков:To achieve the specified technical result, the following set of essential features is used:
- в способе диагностирования ЦПГ, так же как и в прототипе, измерение давлений в отключенном цилиндре работающего двигателя осуществляется при помощи установки в него датчика давления;- in the method of diagnosing the CPG, as well as in the prototype, the pressure measurement in the disconnected cylinder of the working engine is carried out by installing a pressure sensor in it;
- измерение давлений внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала осуществляется при помощи датчика углового перемещения;- pressure measurement inside the cylinder by the angle of rotation of the crankshaft is carried out using an angular displacement sensor;
- вычисление по осциллограмме скорости изменения давления осуществляется при помощи дифференцирования функции изменения давления внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала.- calculation according to the oscillogram of the rate of change of pressure is carried out by differentiating the function of changing the pressure inside the cylinder by the angle of rotation of the crankshaft.
Сущность способа заключается в том, что измерение давления внутри отключенного цилиндра на работающем на минимальной частоте вращения холостого хода двигателе и вычисление скорости его изменения осуществляют при помощи датчика давления, при этом для увеличения точности и достоверности оценки состояния сопряжения “поршень-кольца-гильза” ЦПГ измерение давления в цилиндре двигателя осуществляют по углу поворота коленчатого вала при помощи датчика углового перемещения, который устанавливают напротив зубчатого венца маховика.The essence of the method lies in the fact that the measurement of pressure inside a disabled cylinder running at a minimum idle speed of the engine and the calculation of the rate of change is carried out using a pressure sensor, while to increase the accuracy and reliability of assessing the state of the pairing “piston-ring-sleeve” CPG pressure measurement in the engine cylinder is carried out according to the angle of rotation of the crankshaft using an angular displacement sensor, which is installed opposite the gear ring of the flywheel.
На фиг.1 представлена структурная схема измерительного устройства.Figure 1 presents the structural diagram of the measuring device.
На фиг.2 представлен график изменения давления внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала.Figure 2 presents a graph of the pressure inside the cylinder by the angle of rotation of the crankshaft.
Структурная схема измерительного устройства состоит из датчика давления 1, устанавливающемого на место свечи зажигания для бензиновых двигателей или на место форсунок у дизелей, датчика углового перемещения 2 коленчатого вала, устанавливаемого напротив зубчатого венца маховика, измерительного прибора 3, регистрирующего давление внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала и вычисляющего скорость изменения давления по всей рабочей поверхности гильзы цилиндра.The structural diagram of the measuring device consists of a
Измерительный прибор 3 снабжен индикатором, на котором отражается график изменения давления внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала. На маховике рядом с зубчатым венцом устанавливается маркер, соответствующий положению поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке (ВМТ) в момент, когда датчик углового перемещения находится напротив этого маркера. Датчик формирует сигнал ВМТ, который является синхронизирующим для отсчета давления в цилиндре по углу поворота коленчатого вала. На фиг.2 показан график изменения давления внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала.The
На графике отчетливо видно изменение давления внутри цилиндра по углу поворота коленчатого вала. Здесь можно выделить характерные точки оценки состояния ЦПГ. P1 - давление на впуске. У бензиновых двигателей при закрытой дроссельной заслонке давление на впуске ниже атмосферного. Оно характеризует герметичность впускного тракта и состояние гильзы цилиндра. У дизелей этот параметр несколько выше, то есть давление ближе к атмосферному из-за отсутствия дроссельной заслонки, однако даже по нему можно оценить герметичность впускного тракта.The graph clearly shows the change in pressure inside the cylinder along the angle of rotation of the crankshaft. Here you can highlight the characteristic points for assessing the state of the CPG. P1 - inlet pressure. For gasoline engines with a closed throttle, the intake pressure is lower than atmospheric. It characterizes the tightness of the intake tract and the condition of the cylinder liner. For diesel engines, this parameter is slightly higher, that is, the pressure is closer to atmospheric due to the lack of a throttle valve, however, even with it you can evaluate the tightness of the intake tract.
Давление P2 характеризует герметичность цилиндра, состояние клапанов. У бензиновых двигателей оно бывает в пределах 10-14 кг/см2 в зависимости от степени сжатия, у дизелей - в пределах 24-28 кг/см2.Pressure P2 characterizes the tightness of the cylinder, the state of the valves. For gasoline engines, it is in the range of 10-14 kg / cm 2 depending on the degree of compression, for diesel engines it is in the range of 24-28 kg / cm 2 .
Давление P3 ниже атмосферного и характеризует состояние поршневых колец и гильзы цилиндра. При движении поршня к верхней мертвой точке на такте сжатия часть воздушного заряда уходит в поддон картера через кольцевые неплотности, поэтому на такте расширения при движении поршня вниз за счет этой утечки и масляного клина в нижней части поршневых колец создается кратковременное разрежение до момента открытия выпускного клапана. Это разрежение характеризует, насколько поршневые кольца хорошо уплотняют надпоршневое пространство. Если кольца изношены, закоксованы или поломаны вместе с перегородками на поршне, то разрежение Р3 будет увеличиваться за счет того, что утечки на такте сжатия будут увеличиваться, а при движении поршня вниз на такте расширения масляный клин внизу колец будет препятствовать перетеканию воздушного заряда из поддона в надпоршневое пространство и поэтому разрежение будет увеличиваться.Pressure P3 is below atmospheric and characterizes the condition of the piston rings and cylinder liner. When the piston moves to the top dead center on the compression stroke, part of the air charge goes into the oil pan through the ring leaks, therefore, on the expansion stroke when the piston moves down due to this leakage and the oil wedge, a short-term vacuum is created in the lower part of the piston rings until the exhaust valve opens. This vacuum characterizes how well the piston rings compact the over-piston space. If the rings are worn, coked or broken along with the baffles on the piston, the rarefaction P3 will increase due to the fact that the leakage on the compression stroke will increase, and when the piston moves down on the expansion stroke, the oil wedge at the bottom of the rings will prevent the air charge from flowing from the sump to nadporshnevoe space and therefore the vacuum will increase.
По графику изменения давления в цилиндре можно также вычислять скорость изменения давления по всей рабочей поверхности гильзы цилиндра. Этот параметр позволяет оценивать состояние сопряжения “поршень-кольца-гильза” по углу поворота коленчатого вала от нижней до верхней мертвой точки движения поршня. В совокупности с давлением конца сжатия этот параметр увеличивает достоверность оценки состояния ЦПГ двигателя (может выявлять сколы, задиры на поверхности цилиндра). Для вычисления скорости изменения давления внутри цилиндра необходимо продифференцировать функцию изменения давления на индикаторной диаграмме.From the graph of the pressure in the cylinder, you can also calculate the rate of pressure change over the entire working surface of the cylinder liner. This parameter allows you to evaluate the condition of the piston-ring-sleeve pair according to the angle of rotation of the crankshaft from the bottom to the top dead center of the piston. Together with the pressure of the end of compression, this parameter increases the reliability of assessing the state of the engine’s CPG (it can detect chips, seizures on the surface of the cylinder). To calculate the rate of change of pressure inside the cylinder, it is necessary to differentiate the function of pressure change in the indicator diagram.
где Vp(φ) - скорость изменения давления в цилиндре, МПа/град. п.к.в.;where V p (φ) is the rate of change of pressure in the cylinder, MPa / deg. p.c.
Для этого используются численные методы дифференцирования. Индикаторная диаграмма разбивается на малые промежутки (фиг.2), соответствующие угловому перемещению коленчатого вала, равные расстоянию между соседними зубьями маховика. На каждом таком участке вычисляется скорость изменения давления.For this, numerical methods of differentiation are used. The indicator diagram is divided into small intervals (figure 2), corresponding to the angular displacement of the crankshaft, equal to the distance between adjacent teeth of the flywheel. At each such site, the rate of change of pressure is calculated.
где
Зная эталонные диаграммы изменения давления по углу поворота коленчатого вала внутри цилиндра и вычисленную скорость изменения давления, можно с высокой точностью и достоверностью оценивать состояние ЦПГ, выявлять различные неисправности и прогнозировать остаточный ресурс двигателя.Knowing the reference diagrams of pressure changes by the angle of rotation of the crankshaft inside the cylinder and the calculated rate of pressure changes, it is possible to evaluate the state of the CPG with high accuracy and reliability, identify various malfunctions and predict the remaining engine life.
Стремительный рост микроэлектроники позволяет в настоящее время отказаться от традиционных стрелочных манометрических приборов, позволяющих контролировать отдельные показатели в процессе диагностирования. Сегодня существует огромный перечень микроконтроллеров, позволяющих в реальном масштабе времени контролировать различные процессы, в том числе и измерение, и обработку индикаторных диаграмм давлений в цилиндре двигателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Низкая стоимость и малые габариты микроконтроллеров позволяют создавать миниатюрные диагностические приборы, имеющие цветной графический дисплей, кнопочное управление, возможность передачи диагностической информации на большие расстояния.The rapid growth of microelectronics allows us to abandon the traditional needle gauge devices that allow you to control individual indicators in the diagnostic process. Today, there is a huge list of microcontrollers that allow real-time monitoring of various processes, including measurement, and processing of pressure indicator diagrams in the engine cylinder depending on the angle of rotation of the crankshaft. Low cost and small dimensions of microcontrollers allow you to create miniature diagnostic devices with a color graphic display, button control, the ability to transmit diagnostic information over long distances.
Claims (1)
где Vp(φ) - скорость изменения давления в цилиндре, МПа/град. п.к.в.;
при помощи датчика углового перемещения, установленного напротив зубчатого венца маховика, который разбивает индикаторную диаграмму на промежутки, соответствующие угловому перемещению коленчатого вала, равные расстоянию между соседними зубьями маховика, и на каждом таком участке вычисляют скорость изменения давления по формуле:
где
по результатам определения изменения давления и скорости его изменения судят о техническом состоянии цилиндро-поршневой группы двигателя. A method for diagnosing a cylinder-piston group of an internal combustion engine, namely, that the pressure inside the disconnected cylinder is measured by a pressure sensor running at a minimum engine idle speed by means of an indication, characterized in that to increase the accuracy and reliability of the evaluation of the piston-ring mating condition “sleeve” of the cylinder-piston group, the pressure in the cylinder is measured by the angle of rotation of the crankshaft and the calculation of its rate of change is carried out by di derivations pressure change function according to the formula:
where V p (φ) is the rate of change of pressure in the cylinder, MPa / deg. p.c.
using an angular displacement sensor installed opposite the flywheel ring gear, which divides the indicator diagram into intervals corresponding to the angular displacement of the crankshaft, equal to the distance between adjacent teeth of the flywheel, and at each such section, the rate of change of pressure is calculated by the formula:
Where
according to the results of determining the change in pressure and the rate of change, they judge the technical condition of the cylinder-piston group of the engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152519/06A RU2554383C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Diagnostic method of cylinder-piston group of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152519/06A RU2554383C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Diagnostic method of cylinder-piston group of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2554383C1 true RU2554383C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013152519/06A RU2554383C1 (en) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Diagnostic method of cylinder-piston group of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2554383C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718388C2 (en) * | 2016-07-21 | 2020-04-02 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Secondary system and engine control method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5915272A (en) * | 1993-08-02 | 1999-06-22 | Motorola Inc. | Method of detecting low compression pressure responsive to crankshaft acceleration measurement and apparatus therefor |
US6055852A (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-02 | Cummins Engine Company, Inc. | Method and apparatus for estimation of relative cylinder compression balance by cranking speed analysis |
RU2165605C1 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-20 | Рейбанд Юрий Яковлевич | Method of and device for diagnosing condition of internal combustion engine and/or transmission of automobile |
RU2428672C2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет | Method of determining technical state of internal combustion engines and expert system for realising said method |
-
2013
- 2013-11-26 RU RU2013152519/06A patent/RU2554383C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5915272A (en) * | 1993-08-02 | 1999-06-22 | Motorola Inc. | Method of detecting low compression pressure responsive to crankshaft acceleration measurement and apparatus therefor |
US6055852A (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-02 | Cummins Engine Company, Inc. | Method and apparatus for estimation of relative cylinder compression balance by cranking speed analysis |
RU2165605C1 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-20 | Рейбанд Юрий Яковлевич | Method of and device for diagnosing condition of internal combustion engine and/or transmission of automobile |
RU2428672C2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-09-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет | Method of determining technical state of internal combustion engines and expert system for realising said method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНАЛИЗ ОСЦИЛЛОГРАММЫ ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ HTTP://OLD.QUANTEXLAB.RU [НАЙДЕНО В ИНТЕРНЕТ 20.06.2014], 29.10.2009. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718388C2 (en) * | 2016-07-21 | 2020-04-02 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Secondary system and engine control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Plaksin et al. | Experimental studies of cylinder group state during motoring | |
JP6844098B2 (en) | Combustion analyzer for large low-speed engines and engine combustion state determination method using this | |
Varbanets et al. | Improvement of diagnosing methods of the diesel engine functioning under operating conditions | |
Doggett | Measuring Internal Combustion Engine In-Cylinder Pressure with LabVIEW | |
RU2554383C1 (en) | Diagnostic method of cylinder-piston group of internal combustion engine | |
CN103759947A (en) | Method for recognizing ignition top dead center of first cylinder of four-stroke diesel engine and detection device thereof | |
US6923046B2 (en) | Arrangement and method to measure cylinder pressure in a combustion engine | |
RU2349890C1 (en) | Automated system for diagnostics of gasoline car-and-motor engines | |
RU2534640C2 (en) | Evaluation of ice cylinder-piston assembly operating conditions | |
EP3561271B1 (en) | System for measuring output of large-sized low-speed two-stroke engine and method for measuring output of large-sized low-speed two-stroke engine | |
RU2246103C1 (en) | Method of inspection of internal combustion engines | |
KR101927786B1 (en) | Method for collecting 1 cycle data for output measurement and combustion analysis of large-sized low-speed 4 stroke engine | |
KR101927785B1 (en) | Method for collecting 1 cycle data for output measurement and combustion analysis of large-sized low-speed 4 stroke engine | |
JP7397695B2 (en) | Determination device, ship-to-land communication system, and determination method | |
CN103994864B (en) | Diesel engine cylinder air leakage detection method based on high rotation speed differential pressure | |
EA200800058A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE TIME OF OPERATION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Hountalas et al. | Experimental investigation to develop a methodology for estimating the compression condition of DI Diesel engines | |
KR101319001B1 (en) | Method and apparatus for calculating Indicated mean effective pressure of internal combustion engine | |
RU2399898C1 (en) | Method of in-place diagnostics of ice bearings wear | |
RU2243528C1 (en) | Method of diagnosis of internal combustion engine | |
RU2479831C2 (en) | Method of defining ice sleeve assembly residual life | |
CN114544186B (en) | Engine misfire diagnosis method and vehicle | |
KR101913070B1 (en) | Method for collecting 1 cycle data for output measurement and combustion analysis of large-sized low-speed 4 stroke engine | |
GB2453573A (en) | Monitoring cylinder performance of an engine by measuring output torque from the crankshaft | |
RU2743092C9 (en) | Method and system for monitoring parameters of technical condition of internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181127 |