Патент на изобретение №2389007

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для ремонта двигателей внутреннего сгорания. Способ заключается в использовании давления газов в цилиндре работающего двигателя для определения наличия трещины на начальной стадии ее развития. Для этого останавливают работу двигателя, прекращают циркуляцию охлаждающей жидкости при работающем двигателе путем отключения работы водяного насоса, последовательно удаляют с двигателя воздушный коллектор и водяную рубашку, заводят двигатель и устанавливают номинальные обороты. При этом визуально наблюдают за поверхностью охлаждающей жидкости вокруг конкретной гильзы и по появлению воздушных пузырьков на поверхности охлаждающей жидкости судят о наличии трещины у данной гильзы. Технический результат заключается в упрощении и сокращении времени процесса контроля герметичности, уменьшении его трудоемкости, возможности определить состояние гильзы цилиндра без ее удаления с двигателя.

Изобретение относится к области производства, эксплуатации и ремонта двигателей внутреннего сгорания, а также к измерительной технике.

Известен способ [1] испытания посуды на водонепроницаемость, который осуществляется следующим образом. Посуда погружается дном вниз до верхней кромки в жидкость и регистрируется проникновение жидкости внутрь посуды. Если жидкость не проникает внутрь посуды, то она считается герметичной, то есть ее стенки не пропускают жидкость. Для использования данного способа при определении герметичности (наличия трещины) гильз двигателей внутреннего сгорания гильзу необходимо удалить из блока, одну сторону закупорить водонепроницаемым материалом и опустить в жидкость с открытой стороной вверх так, чтобы кромка открытой стороны гильза была на уровне жидкости. Подождать определенное время, если жидкость не будет набираться внутри гильзы, то гильзу признать герметичной, то есть не имеющей трещин и сквозных раковин. При определении герметичности системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания такой способ имеет следующие недостатки. Необходимо снимать двигатель с транспортного средства, если он установлен на него и эксплуатируется. Затем двигатель необходимо разобрать так, чтобы было возможно удалить гильзу из блока двигателя, провести испытание гильзы на герметичность. Затем гильзу обратно установить в блок (если гильза герметична), собрать двигатель и установить на транспортное средство. То есть применение известного способа требует большой затраты времени. Снижается ресурс двигателя, так как известно, что каждая разборка и сборка сокращают ресурс любого изделия. Результаты испытаний будут неточными, так как гильза работает под высоким давлением газов в камере сгорания, а испытания проводятся при атмосферном давлении.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ [2], сущность которого заключается в следующем. Испытуемое изделие помещают в камеру, к выходу камеры подсоединяют проботборное устройство, создают в камере циркуляцию потока газа с помощью нагнетательного устройства, изделие заполняют пробным газом под избыточным давлением. Затем создают повышенное давление газовой смеси и измеряют концентрацию пробного газа, по величине которой судят о герметичности изделия. Способ можно применять при испытании герметичности системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, тем более, при данном способе применяется газ под повышенным давлением, гильза также в процессе работы испытывает повышенное давление газов в камере сгорания. Недостатком способа является то, что при данном способе невозможно определить герметичность системы охлаждения (наличие трещины у гильзы) не удаляя гильзу из блока. Для осуществления испытания с помощью данного способа также возникает необходимость удаления двигателя внутреннего сгорания с транспортного средства, разборки двигателя и удаления гильзы из блока, и выполнять испытание отдельной гильзы. То есть затрачивается большое количество времени, что приводит к большим убыткам из-за простоя транспортного средства. Таким образом, ни один из известных способов не позволяет испытать на герметичность (наличия трещины у гильзы) системы охлаждения двигателя без удаления гильзы с двигателя и выполнения большого объема разборочно-сборочных работ, что приводит к большим затратам времени и средств.

Сущность способа заключается в следующем. В процессе эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, установленных на автомобили, например на автомобиль КамАЗ, тракторы, комбайны и другую технику, часто появляется сквозная трещина в верхней части гильзы в зоне камеры сгорания. Гильзу, у которой в процессе эксплуатации двигателя появилась трещина, трудно определить среди других гильз для последующей ее замены исправной гильзой. Так как двигатели имеют много цилиндров, например: 6; 8; 12, то процесс выявления гильзы, у которой появилась трещина, известными способами представляет довольно сложную задачу с точки зрения затрат времени на эту операцию. Как показывает практика эксплуатации многоцилиндровых двигателей, например, установленных на автомобили КамАЗ, трещины бывают двух видов. Для первого вида характерно то, что трещина уже имеет сквозной характер и имеет довольно большие размеры, и в процессе работы газы в цилиндре через эту трещину постоянно прорываются в систему охлаждения двигателя и собираются в расширительном бачке системы охлаждения. В этом случае, охлаждающая жидкость как бы кипит и бурлит из-за постоянного поступления газовых пузырьков, что является признаком наличия у какой-то гильзы трещины больших размеров. Если в этом случае гильзу не заменить оперативно, то может произойти отказ двигателя в самый неподходящий момент, например на дороге, со всеми вытекающими отсюда нежелательными последствиями. Для второго вида характерно то, что трещина только-только появилась, она не успела еще приобрести большие размеры (начальная стадия). В этом случае количество газов, прорывающихся в систему охлаждения, небольшое, они постепенно накапливаются на наружной поверхности гильзы, увеличиваются в размере, отрываются от стенки гильзы и потом только медленно прорываются в расширительный бачок и там взрываются. То есть воздушные пузырьки, периодически появляющиеся в расширительном бачке системы охлаждения, являются признаком наличия трещины у гильзы на начальной стадии ее развития. Очень важно определить трещину у гильзы именно на начальной стадии ее появления для последующей замены дефектной гильзы. Проблема в том, что если трещина приобрела довольно большие размеры, то определение конкретной гильзы с трещиной не представляет особого труда и применяется другой способ определения трещины. Если трещина находится только на начальной стадии, то определение конкретной гильзы с трещиной среди других гильз превращается в сложную задачу. Если трещина находится только на начальной стадии развития, то гильзу, у которой появилась трещина, определяют следующим образом. Сначала двигатель останавливают, прекращают работу системы охлаждения путем удаления ремня привода вентилятора и водяного насоса. Главное, приостанавливается работа водяного насоса, а способ отключения водяного насоса зависит от конструкции двигателя и может иметь различные варианты. Отключение водяного насоса необходимо, чтобы в процессе осуществления предложенного способа охлаждающая жидкость оставалась спокойной, не расплескивалась. Потом удаляют воздушный коллектор двигателя, затем удаляют водяную рубашку двигателя. Удаление воздушного коллектора и водяной рубашки обнажает охлаждающую жидкость, то есть делают возможным визуальное наблюдение за охлаждающей жидкостью, в которой находятся гильзы цилиндра. Заводят двигатель, устанавливают номинальные обороты и визуально наблюдают за выделением воздушных пузырьков от наружных стенок гильзы. Если при этом не наблюдается выделение воздушных пузырьков, обороты увеличивают до максимальных и опять наблюдают наличие воздушных пузырьков. Та гильза, у которой от стенки отрываются воздушные пузырьки и, всплывая вверх, лопаются, имеет трещину на начальной стадии развития. Лабораторные и производственные испытания способа на автомобилях КамАЗ показали ее осуществимость и эффективность. Кратковременная работа двигателя с выключенной системой охлаждения в период осуществления способа не приводит к перегреву двигателя, то есть за этот период температура двигателя не успевает достичь даже номинального значения. Необходимо отметить, что двигатель внутреннего сгорания как бы сам представляет стенд для испытания на герметичность, у которого имеется источник высокого давления (это давление газов в камере сгорания в процессе работы двигателя), жидкость, куда погружается изделие в процессе испытания на герметичность (это водяная рубашка системы охлаждения двигателя). Наконец гильза, которая уже расположена в водяной ванне и у которой необходимо определить наличие или отсутствие трещины. То есть при применении предложенного способа сам двигатель используется по другому назначению – для испытания на герметичность, то есть для самодиагностирования.

Применение предложенного способа позволяет намного сократить время определения наличия трещины на начальной стадии ее появления у конкретной гильзы за счет устранения необходимости снятия двигателя с автомобиля, трактора и т.п. и последующей установки двигателя на место. Отпадает необходимость в специальном оборудовании для гидравлического испытания системы охлаждения двигателя. Повышается культура производства за счет уменьшения монтажных и демонтажных операций. Сокращается простой в процессе эксплуатации транспортного или другого средства, на которых установлены двигатели внутреннего сгорания.

Способ испытания на герметичность системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания осуществляется следующим образом. Останавливают работу двигателя. Прекращают работу системы охлаждения двигателя путем удаления ремня привода вентилятора и водяного насоса, то есть этим самым приостанавливают циркуляцию рабочей жидкости при работающем двигателе. Последовательно удаляют воздушный коллектор и водяную рубашку двигателя. Заводят двигатель и устанавливают номинальные обороты двигателя. При этом визуально наблюдают наличие воздушных пузырьков через окошко над конкретной гильзой. То есть после удаления воздушного коллектора и водяной рубашки над каждой гильзой открывается окошко, через которое и появляется возможность наблюдения за охлаждающей жидкостью. Если при работающем двигателе на поверхности охлаждающей жидкости конкретной гильзы не появляются воздушные пузырьки, это говорит о том, что у данной гильзы отсутствует трещина, в противном случае, имеется трещина на начальной стадии развития. Таким образом, путем последовательного обхода всех гильз определяют наличие трещины на начальной стадии развития. Как показывает практика применения данного способа, необходимо проверить все гильзы на наличие трещины, так как трещину на начальной стадии развития могут иметь одновременно сразу несколько гильз. Если при номинальных оборотах коленчатого вала двигателя не удалось обнаружить трещину, то устанавливают максимальные обороты и процедуру повторяют. Как правило, уже на номинальных оборотах удается обнаружить наличие трещины на начальной стадии развития у конкретной гильзы.

Применение предложенного способа позволяет сократить простои автотранспортной и другой техники, куда установлены двигатели внутреннего сгорания, в самый напряженный период их эксплуатации за счет исключения операций снятия и обратной установки двигателя на автотранспортное средство, за счет уменьшения разборочно-сборочных операций самого двигателя, позволяет обойтись без специального оборудования для испытания герметичности системы охлаждения двигателя. Повышается культура производства и точность определения наличия трещины у конкретной гильзы на начальной стадии ее развития. Главное достоинство предложенного способа то, что состояние гильзы определяют без удаления гильзы с двигателя.

Источники информации

1. Способ испытания посуды на водонепроницаемость. АС СССР 1362985, G01 m 3/00.

2. Способ контроля герметичности изделий. АС СССР 947662, G01 m 3/00.

Формула изобретения

Способ испытания на герметичность системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания, отличающийся тем, что останавливают работу двигателя, прекращают циркуляцию охлаждающей жидкости при работающем двигателе путем отключения работы водяного насоса, последовательно удаляют с двигателя воздушный коллектор и водяную рубашку, заводят двигатель и устанавливают номинальные обороты коленчатого вала, визуально наблюдают за поверхностью охлаждающей жидкости вокруг конкретной гильзы и по появлению воздушных пузырьков на поверхности охлаждающей жидкости судят о наличии трещины у данной гильзы, если при номинальных оборотах коленчатого вала двигателя не удалось обнаружить трещину, то устанавливают максимальные обороты и процедуру повторяют.