Способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателей с турбонаддувом и устройство для его осуществления

(51) 60 13/00 (2011.01) 60 13/02 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ патрубка 6 коллекторов 1 впускного воздушного тракта двигателя (фиг.1) с прибором контроля избыточного давления 5 посредством присоединнного к последнему изделия 10 (фиг.2) с возможностью переключения режима контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений на режим контроля герметичности впускного воздушного тракта. Предложенный способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя и устройство для его осуществления служат единой цели и применяются только совместно. Приведнная совокупность существенных признаков позволила получить новый положительный эффект,заключающийся в появлении дополнительной возможности контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя. По положению подвижного элемента (шарика) относительно ограничителей прибора судят о наличии избыточного давления внутри обитаемых отделений и о состоянии герметичности впускного воздушного тракта двигателя. Принцип работы прибора контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений в режиме контроля герметичности впускного воздушного тракта заключается в следующем. При смещнном клапане изделия в крайнее положение при работающем двигателе в контрольном режиме (190050) об/мин и герметичном впускном воздушном тракте подвижный элемент прибора (шарик) находится на нижнем ограничителе, так как в этот момент сила тяжестишарика больше силы аэродинамического сопротивления(Фиг.3 б). При нарушении герметичности впускного воздушного тракта и подсоса неочищенного воздуха многократно возрастает аэродинамическое сопротивление и подвижный элемент (шарик) в тактах сжатия, рабочего хода и выпуска мгновенно поднимается вверх и прижимается к верхнему ограничителю, а в тактах впуска за счт возникающего разрежения в цилиндрах двигателя он снова устанавливается на нижнем ограничителе,совершая вертикальные колебания,что свидетельствует о нарушении герметичности(72) Нилов Владимир Павлович Калиев Аскар Кабдушевич Нилов Александр Владимирович(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ВПУСКНОГО ВОЗДУШНОГО ТРАКТА ДВИГАТЕЛЕЙ С ТУРБОНАДДУВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигатель с турбонаддувом и устройство для его осуществления. Изобретение относится к способам и средствам контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом и может быть применено в машиностроении при производстве автобронетанковой техники,работающей в условиях повышенной запылнности. Предотвращение подсоса неочищенного воздуха во впускной воздушный тракт в случае нарушения его герметичности исключит форсированный износ двигателя и будет способствовать увеличению межремонтного срока службы двигателя. Целью изобретения является устранение указанных недостатков и мгновенное получение сигнала о нарушении герметичности впускного воздушного тракта двигателя в любой момент процесса его эксплуатации. В предложенном способе и устройстве контроль герметичности впускного воздушного тракта двигателя осуществляется штатным прибором, уже имеющимся в боевой машине и предназначенным для контроля (фиг.1) избыточного давления воздуха в обитаемых отделениях машины, что согласно теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) представляет собой идеальное конструктивное решение, т.е. дополнительного прибора нет, а функция его выполняется. Поставленная цель изобретения достигается соединением трубопроводом объединительного впускного воздушного тракта двигателя и необходимости устранения неисправности. Таким образом,в режиме контроля герметичности впускного воздушного тракта(190050) об/мин при смещнном клапане изделия в крайнее положение подвижный элемент(шарик) прибора при нарушении герметичности совершает колебания между нижним и верхним ограничителем, а при исправном состоянии впускного воздушного тракта он стабильно удерживается на нижнем ограничителе. В режиме контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений при исходном положении клапана изделия подвижный элемент(шарик) прибора постоянно находится в прижатом состоянии к верхнему ограничителю, что указывает на наличие избыточного давления внутри обитаемых отделений и готовности машины к защите экипажа и десанта от оружия массового поражения. Изобретение относится к способам и средствам дистанционного контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом и может быть применено в машиностроении при производстве автобронетанковой техники, работающей, как правило, в тяжлых условиях и при повышенной запылнности,с целью предотвращения форсированного износа двигателей за счт подсоса неочищенного воздуха во впускной воздушный тракт в случае его разгерметизации. Известен способ и оборудование для испытания на герметичность системы впуска и выпуска автомобильных двигателей внутреннего сгорания,сущность которого заключается в том, что проверка герметичности осуществляется за счт поступления сжатого воздуха во впускной трубопровод двигателя с первоначально установленным давлением,определения значения давления выше впускного трубопровода, выхода сжатого воздуха из впускного трубопровода и определения значения давления выходящего сжатого воздуха. Давление на выходе сравнивается с давлением на входе, и если оно оказывается ниже установленного значения, то. увеличивают давление поступающего воздуха для определения местонахождения нарушения герметичности, которую определяют по звуку,прикосновением или по показанию манометра(Патент 2024834 Способ проверки герметичности и определения местонахождения любых утечек в системе впуска и выпуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания с впрыскиванием топлива и оборудование для его осуществления, 1 01 М 3/26. Бюл. 1994,23). Недостаток предложенного способа контроля герметичности состоит в том, что он неоправданно сложен, трудомок в применении и может обеспечить проверку герметичности только в условиях отсутствия движения машины. Контролировать герметичность впускного воздушного тракта двигателя данным способом при условии движения машины в процессе е эксплуатации практически невозможно. Известен способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателей и устройство для его осуществления, заключающийся в установке сигнальных устройств в контролируемых частях воздушного впускного тракта и визуальном определении мест разгерметизации посредством срабатывания контактных датчиков, установленных в корпусе воздушного фильтра и загорания светодиода на приборной панели (Патент 2104170 Способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателей и устройство для его осуществления,60 13/02, Бюл. 1998,2 ) . Недостатком данного способа контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя является сложность его технического решения, предполагающего установку целой системы электрических приборов, включающей в себя, резисторы, реле, световые диоды, контактные датчики,которые,как известно,имеют недостаточную наджность работы в условиях постоянных вибраций,характерных для работающего двигателя. Наиболее близким по своей технической сущности решением является способ проверки герметичности впускного воздушного тракта двигателей, при котором в корпус крепления воздушного фильтра системы питания двигателя воздухом устанавливается устройство, позволяющее пропускать под избыточным давлением аэрозоли,дым, образующийся при сжигании, например,ветоши или ваты. При нарушении герметичности впускного воздушного тракта двигателя дым проходит через неплотности, что визуально позволяет определить места нарушения герметичности впускного воздушного тракта (Барун В.Н., Азаматов Р.А.,Трынов В.А. и др. Автомобили КамАЗ/Техническое обслуживание и ремонт - М. Транспорт, 1984. с. 4244). Недостаток этого способа и устройства заключается в том, что нарушение герметичности впускного воздушного тракта двигателя возможно обнаружить только в условиях отсутствия движения машины. Реально на практике разгерметизация воздухоочистителя выявляется только при проведении технического обслуживания 2, а до этого в случае нарушения герметичности впускного воздушного тракта двигателя происходит его форсированный износ. Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и мгновенное получение сигнала о нарушении герметичности впускного воздушного тракта двигателя в любой момент процесса его эксплуатации. Для решения этой задачи предложено впускной воздушный тракт двигателя объединить трубопроводом с прибором 5 контроля избыточного давления воздуха внутри обитаемых отделений, применяемым в боевых машинах, например, в бронетранспортрах (фиг. 1,2). При вврнутом винте 4 прибор 5 не контролирует избыточное давление внутри обитаемых отделений машины (Фиг. 1 а). Прибор контроля избыточного давления включается в работу вывртыванием винта 4 до предела при включенной фильтровентиляционной установке(ФВУ). При нормальном избыточном давлении 0,004 МПа (0,04 кгс/см 2) в обитаемых отделениях подвижный элемент (шарик) 8 прибора 5 будет прижат к верхнему ограничителю 6, закреплнному в стенках стеклянного цилиндра 7, что легко обнаруживается визуально и указывает на исправность ФВУ. Указанная цель изобретения достигается объединением трубопроводом патрубка 6 коллекторов 1 (фиг. 1,7) впускного воздушного тракта двигателя с прибором контроля избыточного давления 5, посредством присоединнного к нему.изделия 10 (Фиг.3) с возможностью переключения режима контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений на режим контроля герметичности впускного воздушного тракта. Клапан 11 изделия 10 (фиг. 3,5,6) имеет два рабочих 3 положения. При полностью вывернутом винте 4 и исходном положении клапана 11 (фиг.3 а,5) осуществляет контроль избыточного давления внутри обитаемых отделений, а при смещнном клапане изделия в крайнее положение соответственно осуществляет контроль герметичности впускного тракта двигателя (фиг. 3 б,6). В предлагаемом устройстве для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателей с турбонаддувом избыточное давление,создаваемое турбокомпрессорами 4(фиг.2),воздействует на подвижный элемент (шарик) 8 прибора 5 контроля избыточного давления (фиг. 3 б). Как показали экспериментальные исследования,в случае нарушения герметичности впускного воздушного тракта увеличивалось количество воздуха, поступающего в прибор контроля избыточного давления из патрубка и под действием возросшего аэродинамического сопротивления(Фиг.4) подвижный элемент (шарик) прибора в тактах сжатия, рабочего хода и выпуска мгновенно поднимался вверх и прижимался к верхнему ограничителю 6, что свидетельствовало о нарушении герметичности впускного тракта двигателя, а в тактах впуска мгновенно устанавливался на нижнем ограничителе 9 прибора 5 (фиг. 3 б,6), совершая, таким образом,вертикальные колебания. Устройство для контроля избыточного давления и герметичности впускного воздушного тракта двигателя работает следующим образом. При контроле избыточного давления внутри обитаемых отделений машины (фиг. 3 а, 4)-котором отверстия в изделии 10, клапане 11,стеклянной трубке 7 и отверстие в специальном колпаке 1 образуют единый канал для выхода воздуха из обитаемых отделений в атмосферу включается в работу фильтровентиляционная установка (ФВУ), создающая избыточное давление внутри обитаемых отделений, благодаря которому воздух проходит в отверстие изделия 10,воздействует силой аэродинамического сопротивленияна подвижный элемент (шарик) 8,который мгновенно прижимается к верхнему ограничителю 6, что указывает на наличие избыточного давления. При контроле герметичности впускного воздушного тракта двигателя (Фиг. 3 б,4,6) перемещается клапан 11 изделия 10 в крайнее положение для подачи воздуха из впускных воздушных коллекторов под избыточным давлением, создаваемым турбокомпрессорами, в канал изделия 10. устанавливается двигатель на режим работы контроля герметичности впускного воздушного тракта (190050 об/мин), при котором подвижный элемент (шарик) гдрибора остатся прижатым к нижнему ограничителю 9, так как сила 4 аэродинамического сопротивления меньше силы тяжести . По результатам проведнных экспериментов (см. Акт испытаний) установлено,что подвижный элемент (шарик) (фиг.3 б, 4) прибора начинает перемещаться к верхнему ограничителю 6 при числе оборотов коленчатого вала выше 190050 об/мин. При нарушении герметичности впускного воздушного тракта и подсоса неочищенного воздуха извне турбокомпрессоры подают большее количество воздуха в канал стеклянного цилиндра 7,что приводит к значительному увеличению силы аэродинамического сопротивленияи подвижный элемент (шарик) 8 в тактах сжатия,рабочего хода и выпуска мгновенно поднимается и прижимается к верхнему ограничителю 6, а в такте впуска снова резко опускается вниз и прижимается к нижнему ограничителю 9, совершая вертикальные колебания между ограничителями прибора 5 сообразно чередованию тактов рабочего цикла двигателя,что указывает на нарушение герметичности впускного тракта двигателя и необходимости устранения неисправности. Таким образом, в режиме контроля (190050 об/мин) герметичности впускного воздушного тракта при смещнном клапане изделия в крайнее положение подвижный элемент (шарик) прибора при нарушении герметичности совершает колебания между ограничителями, а при исправном состоянии- стабильно удерживается на нижнем ограничителе. Работоспособность предложенного способа и устройства для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя подтверждена результатами проведнных испытаний,проведнных в ВИ ВВМВД РК на базе бронетранспортров БТР-80. Использование предлагаемого способа и устройства для контроля герметичности впускного воздушного тракта позволяет по сравнению с существующими способами мгновенно обнаруживать нарушение герметичности впускного воздушного тракта двигателя в любой момент процесса его эксплуатации, а своевременным устранением неисправности исключает форсированный износ двигателя. Экономический эффект от. применения способа и устройства для контроля герметичности впускного воздушного тракта на 10 единиц установочной группы бронетранспортров БТР-80 состав ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.Способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя с турбонаддувом,заключающийся в том, что прибор контроля избыточного давления,объединнный трубопроводом с изделием продувают сжатым воздухом,подаваемым турбокомпрессорами двигателя, отличающийся тем, что по наличию колебаний чувствительного подвижного элемента(шарика) прибора контроля избыточного давления визуально мгновенно обнаруживается нарушение герметичности впускного воздушного тракта двигателя в любой момент процесса его эксплуатации. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что прибор контроля избыточного давления,объединнный трубопроводом с изделием продувают сжатым воздухом в режиме контроля герметичности впускного воздушного тракта при 190050 об/мин. 3.Устройство для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя с турбонаддувом, содержащее впускные коллекторы и турбокомпрессоры, конструктивно объединнные патрубком,воздухоочиститель,индикатор засорнности фильтрующего элемента,воздухозаборную трубу, отличающееся тем, что с целью устранения указанных недостатков и мгновенного получения сигнала о нарушении герметичности впускного воздушного тракта последний совмещн с прибором контроля избыточного давления, снабжнным подвижным элементом (шариком). 5. Устройство по п. 3. отличающееся тем, что с целью сохранения возможности контроля избыточного давления и дополнительно осуществления контроля герметичности впускного воздушного тракта в нижней части прибора контроля избыточного давления установлено изделие, снабжнное подвижным клапаном с возможностью фиксирования последнего в двух положениях,например,подпружиненным шариковым фиксатором. 6. Устройство по п. 4 отличающееся тем, что при исходном положении клапана изделия прибор имеет возможность работать в режиме контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений боевой машины, а при смещнном клапане изделия в крайнее положение, соответственно, в режиме контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя.