Способ диагностики состояния двигателя внутреннего сгорания

(51) 01 15/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы двигателя внутреннего сгорания. Это достигается тем, что в заявляемом способе диагностики состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения разности потенциалов между двумя электродами, согласно изобретению,один электрод подключают к корпусу двигателя,другой электрод вводят в маслосистему и к ним подключают генератор стандартных сигналов с катушкой индуктивности, при этом генератор стандартных сигналов настраивают на собственную частоту электрода и катушки индуктивности и по снижению силы тока между электродом и катушкой индуктивности судят об износе двигателя.(72) Буданов Акылтай Есентаевич Атыханов Айбек Кашкымбаевич Таиров Галиакбар Умарович(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к области контроля и может быть использовано для определения степени износа трущихся металлических поверхностей,состоящих из металла, в смазочной среде. Изобретение относится к области контроля и может быть использовано для определения степени износа трущихся металлических поверхностей,состоящих из металла, в смазочной среде. Масло, работавшее в агрегате, является носителем информации, о термодинамических,химических и трибологических процессах,происходящих как в сопряжении деталей, так и в смазочной системе. Изменение технического состояния элементов конструкции двигателя при эксплуатации или возникновение неисправностей в работе его систем в значительной мере отражается на состоянии моторного масла. Известен способ диагностики поверхностей,трущихся в смазочной среде, в частности,диагностики состояния двигателя путем отбора пробы из смазочной среды с последующим определением количества продуктов износа с помощью фильтрования. Причем количество отфильтрованных частиц оценивают по изменению гидравлических характеристик щелевого зазора или по изменению индуктивности системы электромагнитного фильтра с дополнительным отфильтрованием продуктов износа, определяют их общее количество,а диагностирование осуществляют по разности полученных результатов.(А.с. СССР 1643978, МПК 01 15/00,опубл.23.04.1991, Бюл.15) Недостатком данного способа является низкая точность диагностики состояния двигателя за счет необходимости измерения гидравлических параметров или характеристик щелевого зазора по изменению индуктивности, что само по себе проблематично в части линейного изменения и не всегда можно эту разницу в индуктивности зафиксировать. А также к недостатком следует отнести необходимость фильтрации продуктов износа с определением их количества при осуществлении диагностики за счет разности полученных результатов. Известен также способ диагностики состояния двигателя путем отбора пробы масла из смазочной среды с последующим определением количества продуктов износа в заданном объеме. При этом в пробу масла помещают два электрода заданной площади на заданном расстоянии и подключают к милливольтметру, на котором производят измерение разности потенциалов.(Патент РФ 2212643, МПК 01 15/00,опубл. 20.09.2003 г.) Недостатком способа является также низкая точность измерения,обусловленная необходимостью отбора пробы смазывающей жидкости и дискретного определения свойств смазывающей жидкости,в частности электропроводности. Кроме этого,по существующему способу невозможно определить степень износа двигателя в непрерывном режиме. Задачей изобретения является создание эффективного способа диагностики состояния двигателя внутреннего сгорания, позволяющего повысить точность оценки износа двигателя на всех режимах работы, в том числе на неустановившемся 2 режиме и экономить смазывающую жидкость за счет непрерывной диагностики состояния двигателя. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы двигателя внутреннего сгорания. Это достигается тем, что в заявляемом способе диагностики состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения разности потенциалов между двумя электродами, согласно изобретению,один электрод подключают к корпусу двигателя,другой электрод вводят в маслосистему и к ним подключают генератор стандартных сигналов с катушкой индуктивности, при этом генератор стандартных сигналов настраивают на собственную частоту электрода и катушки индуктивности и по снижению силы тока между электродом и катушкой индуктивности судят об износе двигателя. Способ осуществляется следующим образом. В двигателе внутреннего сгорания в маслопроводе от маслонасоса к фильтру тонкой очистки устанавливают изолированный электрод. К этому электроду подключают индукционную катушку, а второй контакт индукционной катушки подключают к корпусу двигателя. Таким образом,организовывают колебательный контур, состоящий из конденсатора (электрод, в качестве диэлектрика смазывающая жидкость, масло, второй электрод корпус двигателя) и индуктивной катушки. Сигнал от высокочастотного генератора непрерывно подают на колебательный контур, причем,настраивают частоту высокочастотного генератора в резонанс с колебательным контуром при использовании новой смазывающей жидкости. Проводят непрерывное измерение силы тока между катушкой индуктивности и электродами конденсатора в колебательном контуре. По мере длительной работы двигателя происходит засорение смазывающей жидкости продуктами износа двигателя и продуктами распада смазывающей жидкости, что влечет за собой изменение ее диэлектрической проницаемости и, как следствие,изменение емкости конденсатора, образованного электродом и корпусом двигателя. Чем выше износ двигателя, тем больше засоренность смазывающей жидкости продуктами износа и продуктами распада самой смазывающей жидкости. Изменение емкости конденсатора (электрод - смазывающая жидкость двигатель) за счет изменения диэлектрической характеристики смазывающей жидкости вследствие изменения качественного состава смазывающей жидкости способствует выводу из резонанса колебательного контура и снижению силы тока между электродами и катушкой индуктивности. По мере снижения силы тока в колебательном контуре оценивают изменение диэлектрической проницаемости и степень засоренности и качества смазывающей жидкости. Диэлектрическая проницаемость смазывающей жидкости является интегральной характеристикой ее качества. За счет примесей от продуктов износа двигателя(измельченный металл,углерод,резина,пластмасса), а также за счет продуктов распада самой смазывающей жидкости меняются е химические и физические свойства, в том числе и диэлектрическая проницаемость. Если принять за 100 силу тока в колебательном контуре при качественной и не засоренной смазывающей жидкости продуктами износа двигателя, то через 50 часов работы сила тока составит 53 от исходного значения, через 100 часов - 28, через 150 часов - 19, через 200 часов 15. Как известно, через 200 часов работы двигателя рекомендуется замена смазывающей жидкости и фильтров в двигателе. Через 2000 часов работы двигателя после очередной замены смазывающей жидкости после 50 часов работы на замененной смазывающей жидкости обнаружено снижение силы тока, которое составляет 27 от исходной силы тока, что характеризуется повышенным износом двигателя. Через 4000 часов работы двигателя после очередной замены смазывающей жидкости после 50 часов работы на замененной смазывающей жидкости обнаружено снижение силы тока, которое составляет 15 от исходной силы тока, что характеризуется повышенным износом двигателя и наступает необходимость в капитальном ремонте двигателя. Однако, режимы работы двигателя не всегда равномерные по нагрузкам. Поэтому, при силе тока в колебательном контуре, равной 15 от силы тока при резонансе, необходима замена смазывающей жидкости. Это позволит продлить ресурс работы двигателя и установить оптимальный расход смазывающей жидкости при разных режимах и разных нагрузках на двигатель. При нагрузке на двигатель 90 от максимально возможной(номинальной) сила тока колебательном контуре в 15 от резонансной была достигнута через 140 часов работы. Если придерживаться существующих нормативов, то при замене смазывающей жидкости через 200 часов произойдет повышенный износ трущихся частей двигателя за счет работы двигателя в течение 60 часов с некачественной смазывающей жидкостью, что в конечном итоге приведет к поломке двигателя При нагрузке на двигатель 30 от максимально возможной (номинальной) сила тока в колебательном контуре в 15 от резонансной была достигнута через 400 часов работы двигателя. То есть, вместо двух замен смазывающей жидкости в двигателе по нормативам необходима только одна замена. Пример. Используют двигатель Д 4 ВН, дизельный,объемом цилиндра 2,5 л. В двигатель заливается масло 1040 в количестве 4 л. В непосредственной близости от датчика давления масла в блоке цилиндров двигателя, в маслопроводе, устанавливается изолированный от корпуса электрод. Запускается двигатель и выводится в рабочий режим. После того, как температура масла в двигателе нагрелась (поднялась) до 90 С, при помощи прибора для измерения емкости конденсатора, определяем емкость конденсатора(электрод корпус двигателя) катушку индуктивности 18 мкГн. Резонансная частота для этого колебательного контура составляет 9,6 мГц, на которую настраиваем генератор стандартных сигналов. Измеряем силу тока в колебательном контуре. Она составляет 1 мА. Сила тока в колебательном контуре после 200 часов работы составила 0,15 мА, что указывает на изменения свойств смазывающей жидкости в сторону ее ухудшения за счет наличия твердых частиц от износа трущихся деталей двигателя и молекулярной деструкции самой смазывающей жидкости. При исследованиях двигателя весьма важным является получение непрерывной картины износа в зависимости от характера нагружения двигателя. В момент наброса нагрузки детали двигателя трутся между собой более интенсивно, концентрация продуктов износа в смазывающей жидкости возрастает, и это моментально отражается на силе тока в колебательном контуре. Сведения об интенсивности износа на неустановившихся режимах работы двигателя дают возможность разрабатывать мероприятия по увеличению ресурса двигателя и его деталей. Таким образом,применение настоящего изобретения будет способствовать повышению ресурса работы двигателя и экономии смазывающей жидкости за счет непрерывной диагностики состояния двигателя. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ диагностики состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения разности потенциалов между двумя электродами,отличающийся тем,что один электрод подключают к корпусу двигателя, другой электрод вводят в маслосистему и к ним подключают генератор стандартных сигналов с катушкой индуктивности, при этом генератор стандартных сигналов настраивают на собственную частоту электрода и катушки индуктивности и по снижению силы тока между электродом и катушкой индуктивности судят об износе двигателя.