Патент на изобретение №2272267

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для определения состояния цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по величине развиваемой в цилиндре компрессии, остаточного вакуума, а также вакуума в динамике. Устройство для измерения давления в цилиндре ДВС содержит манометр и корпус, имеющий полый наконечник для его сопряжения с установочным отверстием свечи или форсунки цилиндра и выполненный с внутренним каналом, сообщающимся с манометром через выпускной канал и с полостью наконечника, вакуумметром, тройник и впускной клапан. Тройник выполнен с внутренней полостью, сообщенной с тремя наружными отверстиями, и установлен между выходом внутреннего канала корпуса с одной стороны и манометром и вакуумметром с другой стороны. Первое отверстие тройника подключено к выходу внутреннего канала, второе отверстие подключено к манометру, а третье отверстие – к вакуумметру. Выпускной клапан установлен между вторым отверстием тройника и манометром, а впускной клапан – между третьим отверстием тройника и вакуумметром. Устройство позволяет измерить давление (как компрессии, так и вакуума) в цилиндре ДВС для определения технического состояния ЦПГ ДВС различных типов с обеспечением надежного крепления устройства к установочному отверстию форсунки или свечи при одновременном снижении трудоемкости измерений. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения технического состояния цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по величине развиваемой в цилиндре компрессии, остаточного вакуума, а также вакуума в динамике, т.е. путем измерения параметров давления (как положительного – компрессии, так и отрицательного – вакуума) в цилиндре ДВС.

Определение технического состояния ЦПГ ДВС по компрессии, остаточному вакууму и вакууму, создаваемому в цилиндре при работе ДВС, играет важную роль в эксплуатации ДВС. Когда контролируемые компрессия и разрежение (вакуум) в ЦПГ достигают предельных значений, это приводит к ухудшению технико-экономических показателей работы ДВС – снижению мощности, увеличению удельного расхода топлива, повышению дымности и токсичности отработавших газов.

Известен вакуум-анализатор КИ-5315-ГОСНИТИ (Бельских В.И. Диагностика и обслуживание сельскохозяйственной техники, М., Колос, 1980, с.293), предназначенный для определения технического состояния деталей ЦПГ ДВС по разрежению в надпоршневом пространстве цилиндра.

Известно также устройство для измерения компрессии в цилиндре ДВС (патент РФ №2192628, кл. G 01 M 15/00, 2002).

Указанный вакуум-анализатор используется только для измерения вакуума в цилиндре ДВС, а указанное устройство для измерения компрессии – только для измерения соответственно компрессии. Для измерения как компрессии, так и вакуума в цилиндре ДВС каждое из этих устройств необходимо по отдельности подсоединять к цилиндру ДВС, что связано с большой трудоемкостью. Кроме того, при помощи указанных устройств невозможно определить величину остаточного вакуума в цилиндре, которая является очень важным параметром при определении технического состояния ЦПГ двигателя. Определение компрессии, вакуума и остаточного вакуума в ЦПГ дает наиболее точную информацию о техническом состоянии ЦПГ двигателя.

В качестве прототипа заявленного устройства принято раскрытое в указанном патенте РФ №2192628 устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее манометр и корпус, имеющий полый наконечник для его сопряжения с установочным отверстием свечи или форсунки цилиндра и выполненный с внутренним каналом, сообщающимся с манометром через впускной клапан и с полостью наконечника.

Задача настоящего изобретения заключается в создании универсального устройства для измерения давления (как компрессии, так и вакуума) в цилиндре ДВС с целью определения технического состояния ЦПГ ДВС разных типов по величине компрессии, вакуума и остаточного вакуума в цилиндре с обеспечением надежного крепления этого устройства к установочному отверстию форсунки или свечи цилиндра при одновременном снижении трудоемкости измерений.

Указанная задача достигается тем, что устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее манометр и корпус, имеющий полый наконечник для его сопряжения с установочным отверстием свечи или форсунки цилиндра и выполненный с внутренним каналом, сообщающимся с манометром через впускной клапан и с полостью наконечника, согласно настоящему изобретению снабжено вакуумметром, тройником и выпускным клапаном, причем тройник выполнен с внутренней полостью, сообщенной с тремя наружными отверстиями, и установлен между выходом внутреннего канала корпуса с одной стороны и манометром и вакуумметром с другой стороны, первое отверстие тройника подключено к выходу внутреннего канала, второе отверстие подключено к манометру, а третье отверстие – к вакуумметру, впускной клапан установлен между вторым отверстием тройника и манометром, а выпускной клапан – между третьим отверстием тройника и вакуумметром.

Кроме того, устройство по настоящему изобретению дополнительно снабжено клапанами для сброса показаний манометра и вакуумметра, установленными соответственно между манометром и вакуумметром с одной стороны и соответственно впускным и выпускным клапанами с другой стороны.

Устройство по настоящему изобретению может быть также снабжено съемным клапаном двойного действия, а тройник выполнен с сообщенным с внутренней полостью дополнительным отверстием для опционного подключения к нему съемного клапана двойного действия.

Первое отверстие тройника может быть подключено к выходу внутреннего канала корпуса устройства через гибкий рукав высокого давления.

Корпус устройства преимущественно снабжен фланцем с крепежными отверстиями для прижима корпуса устройства к установочному отверстию форсунки проверяемого цилиндра с помощью штатных средств ее крепления на двигателе. При этом корпус устройства и фланец могут быть выполнены с обеспечением возможности регулирования положения фланца по продольной оси корпуса. С этой целью фланец может быть соединен с корпусом устройства посредством резьбового соединения.

Кроме того, наконечник корпуса устройства преимущественно выполнен с наружной резьбой для прикрепления этого корпуса к установочному отверстию свечи проверяемого цилиндра.

На фиг.1 представлена схема общего вида устройства по настоящему изобретению;

на фиг.2 – более подробная схема узла 1 фиг.1 (тройник с манометром и вакуумметром), в разрезе;

на фиг.3 показано подключение клапана двойного действия в устройстве по настоящему изобретению для измерения разрежения в цилиндре ДВС на пусковых оборотах;

на фиг.4 – подключение клапана двойного действия в устройстве по настоящему изобретению для измерения компрессии в цилиндре ДВС на пусковых оборотах.

Заявленное устройство содержит корпус, выполненный преимущественно в виде дистанционной трубки 1 с полым наконечником (головкой) 2, присоединяемым к нижнему концу трубки 1 преимущественно через переходник 3. Таким образом, через этот переходник внутренний канал 4 трубки 1 сообщен с полостью наконечника 2. Наконечник 2 предназначен для его сопряжения с установочным отверстием свечи или форсунки проверяемого цилиндра ДВС.

Заявленное устройство содержит также манометр 5, вакуумметр 6, тройник 7, впускной 8 и выпускной 9 клапаны. Тройник 7 (фиг.2) выполнен с внутренней полостью 10, сообщенной с тремя наружными отверстиями 11-13. Первое отверстие 11 тройника 7 подключено к выходу внутреннего канала 4, расположенному на верхнем конце трубки 1, через гибкий рукав 14 высокого давления. Второе отверстие 12 подключено к манометру 5, а третье отверстие 13 – к вакуумметру 6, при этом впускной клапан 8 установлен между вторым отверстием 12 и манометром 5, а выпускной клапан 9 – между третьим отверстием 13 и вакуумметром 6. Таким образом, внутренний канал 4 и полость наконечника 2 сообщены с манометром 5 через отверстие 12 и впускной клапан 8, а также с вакуумметром 6 через отверстие 13 и выпускной клапан 9.

На корпусах 15 и 16 соответственно впускного 8 и выпускного 9 клапанов смонтированы соответственно клапаны 17 и 18 (фиг.1; на фиг.2-4 не показаны) для сброса показаний манометра 5 и вакуумметра 6 соответственно. Клапан 17 установлен между манометром 5 и впускным клапаном 8, а клапан 18 – между вакуумметром 6 и выпускным клапаном 9.

Тройник 7 имеет сообщенное с внутренней полостью 10 дополнительное отверстие 19 для опционного подключения к нему съемного клапана 20 двойного действия (фиг.3, 4).

Для проведения измерений давления в цилиндре дизельного двигателя трубка 1 снабжена фланцем 21, навинчиваемым на наружную поверхность трубки 1 посредством резьбы, что обеспечивает возможность регулирования положения фланца 21 по продольной оси 22 трубки 1. При помощи фланца 21, располагаемого в заданном положении вдоль оси 22 (т.е. на заданном для конкретного типа дизельного двигателя расстоянии от форсуночного отверстия), и штатных средств (например, шпилек, не показанных на чертежах) крепления форсунки на двигателе, ввинчиваемых в выполненные по окружности фланца 21 крепежные отверстия 23, обеспечивается прижим трубки 1 к установочному отверстию форсунки проверяемого цилиндра дизельного двигателя.

Для проведения измерений давления в цилиндре карбюраторного двигателя полый наконечник 2 выполнен с наружной резьбой (не показана) для прикрепления трубки 1 к установочному отверстию свечи проверяемого цилиндра путем ввинчивания наконечника 2 в это отверстие.

Для удобства пользователя тройник 7 может быть снабжен рукояткой 24. Дополнительное отверстие 19 тройника 7 имеет внутреннюю резьбу для ввинчивания пробки (заглушки) 25 (фиг.1). При необходимости пробку 25 вывинчивают и на ее место устанавливают клапан 20 двойного действия (впуско-выпускной) для измерения по отдельности компрессии или вакуума в цилиндре ДВС.

Устройство по настоящему изобретению работает следующим образом.

Полый наконечник 2 устройства устанавливают в форсуночном или свечном отверстии цилиндра ДВС с помощью соответственно фланца 21 или наружной резьбы полого наконечника 2. С помощью клапанов 17 и 18 сбрасывают показания датчиков (манометра 5 и вакуумметра 6) до нуля.

Удерживая тройник 7 рукояткой 24, проворачивают коленвал двигателя пусковым устройством с отключенным топливом. При пусковых оборотах коленвала двигателя фиксируют вакуумметром 6 и манометром 5 соответственно остаточный вакуум и компрессию в цилиндре двигателя. Остаточный вакуум и компрессия, создаваемые в цилиндре двигателя, фиксируются вакуумметром 6 и манометром 5 автоматически с помощью выпускного 9 и впускного 8 клапанов соответственно. При этом выпускной клапан 9 открывает проход воздуха из рабочей полости вакуумметра 6 и закрывает проход воздуха в противоположном направлении, т.е. обеспечивает выпуск воздуха из рабочей полости вакуумметра 6, а впускной клапан 8 открывает проход воздуха в рабочую полость манометра 5 и закрывает проход воздуха в противоположном направлении, т.е. обеспечивает впуск воздуха в рабочую полость манометра 5. После окончания измерения и фиксации значений остаточного вакуума и компрессии показания манометра 5 и вакуумметра 6 сбрасываются соответственно с помощью клапанов 17 и 18 до нулевого значения. Измерение остаточного вакуума и компрессии в ЦПГ двигателя происходит за двойной ход поршня на тактах сжатия и рабочего хода при закрытых впускных и выпускных клапанах газораспределения.

Измерение компрессии и остаточного вакуума в цилиндре с помощью устройства по настоящему изобретению позволяет оценивать техническое состояние ЦПГ по максимуму давления и минимуму разрежения и по максимуму разрежения и минимуму давления в ЦПГ двигателя.

Если зафиксировано увеличение давления и понижение остаточного разрежения относительно нормативов, ЦПГ находится в хорошем техническом состоянии. Если же зафиксировано уменьшение давления и увеличение остаточного разрежения относительно нормативов, ЦПГ находится в неудовлетворительном техническом состоянии.

При измерении отдельно компрессии или вакуума в ЦПГ дизеля можно использовать клапан 20 двойного действия, который ввинчивается в дополнительное отверстие тройника 7 вместо пробки 25, предварительно снятой с тройника 7.

Для измерения разрежения (вакуума) в цилиндре при пусковых оборотах ДВС корпус 26 клапана 20 двойного действия присоединяют к тройнику 7 таким концом, чтобы на такте сжатия воздух из цилиндра выбрасывался наружу через этот клапан (фиг.3). Тогда на такте рабочего хода клапан закроется, и воздух в цилиндр не будет поступать, а вакуумметр 6 зафиксирует разрежение в цилиндре. Для измерения компрессии в цилиндре при пусковых оборотах ДВС корпус клапана 20 присоединяют к тройнику 7 другим, противоположным концом, чтобы на тактах рабочего хода и всасывания воздух попадал через этот клапан в полость цилиндра (фиг.4). Тогда на тактах выхлопа и сжатия клапан 20 запирается так, что сжатый в цилиндре воздух не выходит наружу из полости цилиндра, при этом на пусковых оборотах двигателя манометр 5 будет фиксировать давление в цилиндре двигателя.

Пример. Проводили испытания на двигателях Д-240-дизель и карбюраторных двигателях модели 4179 от автомобиля УАЗ-3741 с целью определения технического состояния ЦПГ. Устройство по настоящему изобретению подсоединяли к форсуночному отверстию дизеля и свечному отверстию карбюраторного двигателя. На пусковых оборотах произвели измерение компрессии, остаточного вакуума и вакуума по вышеизложенной методике. Компрессия, остаточный вакуум и вакуум в цилиндре дизельного двигателя соответственно составили 27; 0,15 и 0,8 кгс/см², а для карбюраторного двигателя – 12; 0,18 и 0,75 кгс/см². Анализ результатов измерений показал, что ЦПГ двигателей находились в удовлетворительном техническом состоянии.

Таким образом, устройство по настоящему изобретению, являющееся универсальным компрессометром-вакууманализатором, обеспечивает измерение компрессии, вакуума и остаточного вакуума в цилиндрах как дизельных, так и карбюраторных ДВС различных типов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее манометр и корпус, имеющий полый наконечник для его сопряжения с установочным отверстием свечи или форсунки цилиндра и выполненный с внутренним каналом, сообщающимся с манометром через выпускной клапан и с полостью наконечника, отличающееся тем, что оно снабжено вакуумметром, тройником и впускным клапаном, причем тройник выполнен с внутренней полостью, сообщенной с тремя наружными отверстиями, и установлен между выходом внутреннего канала корпуса с одной стороны и манометром и вакуумметром с другой стороны, первое отверстие тройника подключено к выходу внутреннего канала, второе отверстие подключено к манометру, а третье отверстие – к вакуумметру, выпускной клапан установлен между вторым отверстием тройника и манометром, а впускной клапан – между третьим отверстием тройника и вакуумметром.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено клапанами для сброса показаний манометра и вакуумметра, установленными соответственно между манометром и вакуумметром с одной стороны и соответственно выпускным и впускным клапанами с другой стороны.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено съемным клапаном двойного действия, а тройник выполнен с сообщенным с внутренней полостью дополнительным отверстием для опционного подключения к нему съемного клапана двойного действия.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первое отверстие тройника подключено к выходу внутреннего канала корпуса устройства через гибкий рукав высокого давления.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что корпус устройства снабжен фланцем с крепежными отверстиями для прижима корпуса устройства к установочному отверстию форсунки проверяемого цилиндра с помощью штатных средств ее крепления на двигателе.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что корпус устройства и фланец выполнены с обеспечением возможности регулирования положения фланца по продольной оси корпуса.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что фланец сооединен с корпусом устройства посредством резьбового соединения для обеспечения возможности регулирования положения фланца по продольной оси корпуса.

8. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что наконечник корпуса устройства выполнен с наружной резьбой для прикрепления этого корпуса к установочному отверстию свечи проверяемого цилиндра.

РИСУНКИ