Способ контроля герметичности системы питания воздухом двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом и устройство для его осуществления

(51) 60 13/00 (2006.01) 60 13/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Поставленная цель изобретения достигается за счт устранения воздействия циклически пульсирующего воздуха из объединительного патрубка впускных коллекторов двигателя под избыточным давлением на подвижный элемент прибора и воздействия на последний воздухом, поступающим в прибор под разрежением впускного воздушного тракта, а о герметичности впускного воздушного тракта двигателя судят по положению подвижного элемента относительно ограничителей прибора. Предложенный способ контроля герметичности системы питания двигателя воздухом реализуется тем,что впускной воздушный тракт двигателя совмещн посредством соединительных элементов, трубопровода и крана с прибором контроля избыточного давления,снабжнным подвижным элементом (шариком), с возможностью вертикального перемещения последнего между нижним и верхним ограничителями Способ и устройство для его осуществления служат единой цели и применяются только совместно. Приведнная совокупность существенных признаков позволила получить новый положительный эффект,заключающийся в повышении чувствительности прибора и достоверности контроля герметичности системы питания двигателя воздухом. Таким образом,объединение прибора контроля избыточного давления ФВУ и впускного воздушного тракта двигателя бронетранспортра БТР-80 единую систем обеспечивает а) контроль избыточного давления внутри обитаемых отделений бронетранспортра б) контроль герметичности впускного воздушного тракта двигателей в) проверку наличия стандартных условий исправной работы индикатора засорнности фильтрующего элемента воздухоочистителя.(56) Инновационный патент РК 25057, кл. 60 К 13/00, 2011(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ВОЗДУХОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к способам и средствам контроля герметичности системы питания воздухом двигателей внутреннего сгорания(ДВС) с турбонаддувом и может быть применено в машиностроении при производстве автобронетанковой техники, работающей, как правило, в условиях повышенной запылнности. Предотвращение подсоса неочищенного воздуха в систему питания двигателя воздухом случае нарушения его герметичности исключит форсированный износ двигателя и будет способствовать увеличению межремонтного срока службы двигателя. Целью изобретения является повышение чувствительности прибора и достоверности контроля герметичности системы питания двигателя воздухом 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. Изобретение относится к способам и средствам дистанционного контроля герметичности системы питания воздухом 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 1 В 60 К 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 2 недостаточную наджность работы в условиях постоянных вибраций,характерных для работающего двигателя. Известен 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. Из известных способов для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя наиболее близким по технической сущности является способ,описанный в инновационном патенте Республики Казахстан 25057. Способ контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя с турбонаддувом заключается в том, что прибор контроля избыточного давления, снабжнный подвижным элементом и объединнный с впускным воздушным трактом, на контрольном режиме работы двигателя продувают воздухом,поступающим из объединительного патрубка впускных коллекторов под избыточным давлением,создаваемым турбокомпрессорами и тем самым воздействуют на подвижный элемент, вызывая его вертикальные колебания в случае нарушения герметичности и подсоса воздуха. Однако применение воздействия циклически пульсирующего воздуха на подвижный элемент с учтом его инерционных свойств снижает достоверность контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя. Более того,наличие разгерметизации практически делает индикатор засорнности фильтрующего элемента системы питания двигателя воздухом совершенно неработоспособным. Целью настоящего изобретения является повышение достоверности контроля герметичности системы питания воздухом двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом. Поставленная цель изобретения достигается тем,что вместо циклического воздействия воздуха,подающегося из объединительного патрубка впускных коллекторов, на подвижный элемент воздействуют воздухом, поступающим в прибор с постоянной скоростью, вследствие,наличия разрежения во впускном воздушном тракте двигателя, что уменьшает влияние инерции подвижного элемента (шарика) на показания прибора, а о герметичности системы питания двигателя воздухом судят по положению подвижного элемента относительно ограничителей прибора. Прибор контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений (фиг.1) установлен на боковом листе 2 корпуса бронетранспортра. Предложенный способ контроля герметичности системы питания воздухом двигателя с турбонаддувом и устройство для его осуществления служат единой цели и применяются только совместно. Приведнная совокупность существенных признаков позволила получить новый положительный эффект,заключающийся в повышении достоверности контроля герметичности системы питания двигателя воздухом, а также в появлении возможности контролировать наличие стандартных условий исправной работы индикатора засорнности фильтрующего элемента воздухоочистителя. Корпус 5 прибора вврнут в вертикальном положении в специальный колпак 1, вваренный в корпус машины. В корпусе прибора через уплотнительное резиновое кольцо 12 при помощи резьбовой пробки 10 установлена пластмассовая прозрачная трубка 7,в которой под действием давления воздушного потока перемещается подвижный элемент в виде шарика 8 между верхним 6 и нижним 9 ограничителями. Для освещения подвижного элемента в корпусе прибора установлена лампочка. Прибор включается в работу вывртыванием винта 4 до предела. При нормальном избыточном давлении в обитаемых отделениях, когда сила аэродинамического сопротивлениябольше силы тяжестиподвижного элемента, последний находится в верхнем положении, прижатым к верхнему ограничителю. Конструкция устройства для контроля герметичности системы питания двигателя воздухом(фиг. 2) состоит из прибора контроля избыточного давления 11 с краном 2, который трубопроводом 16 соединяют с воздуховодом 20 впускного воздушного тракта двигателя,параллельно индикатору 17 засорнности фильтрующего элемента и контролируют герметичность системы питания двигателя воздухом по положению шарика в пластмассовой прозрачной трубке 10 прибора. Переключение устройства на различные режимы работы осуществляется винтом 8 прибора и краном 2. Верхнее положение подвижного элемента прибора при установочных минимальных оборотах коленчатого вала двигателя указывает герметичность системы питания двигателя воздухом,а нижнее положение шарика,соответственно,указывает на уменьшение разрежения вследствие разгерметизации и подсос извне неочищенного воздуха,вызывающего форсированный износ двигателя. Положения прибора в различных режимах работы показаны на фиг. 3. Экспериментальные исследования, проведнные на бронетранспортре БТР-80, показали, что при минимальном числе оборотов холостого хода (600 50 об/мин.) подвижный элемент прибора постоянно находился в положении нижнего ограничителя 14. При числе оборотов коленчатого вала 110050 об/мин. подвижный элемент 12 прибора 11 с положения нижнего ограничителя 14 поднимался вверх и оказывался постоянно прижатым к верхнему ограничителю 9. При малейших нарушениях герметичности системы питания двигателя воздухом, которые искусственно создавались при проведении испытаний,подвижный элемент мгновенно опускался вниз и устанавливался на нижнем ограничителе 14. Для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя и избыточного давления внутри обитаемых отделений бронетранспортра прибор имеет одно исходное и два положения, соответствующие его режимам работы. Положения прибора а) исходное нерабочее положение (винт 8,вврнут до упора в кронштейн 7, перекрыто отверстие канала в специальном колпаке 5 для выхода воздуха из обитаемых отделений, а кран 2 находится в положении Закрыто (фиг.3 а,приложение 2) б) в режиме контроля герметичности впускного воздушного тракта (винтом 8 перекрыто отверстие канала в специальном колпаке 5 для выхода воздуха из обитаемых отделений, а кран 2 прибора находится в положении Открыто (фиг.3 б,Приложение 3) в) в режиме контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений бронетранспортра(кран 2 находится в положении Закрыто), а винтом 8, вывернутом до отказа, открыто отверстие канала в специальном колпаке 5 прибора для выхода воздуха в атмосферу из обитаемых отделений (фиг. 3 в, Приложение 4). Порядок настройки прибора для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя и перевода его в исходное положение(фиг.3 а) 1) установить в воздухоочиститель новый фильтрующий элемент 2) визуально проверить исправность и герметичность системы впускного воздушного тракта двигателя 3) при выявлении неисправностей устранить их 4) ввернуть винт 8 до упора в кронштейн 7, что исключит выход воздуха в атмосферу из обитаемых отделений через отверстие в специальном колпаке 5 прибора 11. 5) включить правый плафон освещения боевого отделения 6) клапаном 4 открыть канал крана 2, что обеспечит его связь с каналом прибора 11 7) осуществить пуск двигателя и рукояткой ручного управления подачей топлива установить двигатель на режим минимальных оборотов коленчатого вала двигателя, при которых шарик прибора поднимется вверх и прижмтся к верхнему ограничителю 9 прибора 11 режим работы двигателя при минимальных оборотах коленчатого вала, при котором шарик прибора будем прижат к его верхнему ограничителю, следует считать контрольным для последующих проверок герметичности впускного воздушного тракта двигателя, что является заключительным этапом настройки прибора 8) для перевода прибора в исходное положение вернуть винт 8 до упора в кронштейн 7 и рукояткой 3 установить кран 2 в положение Закрыто, а затем выключить правый плафон освещения боевого отделения. Таким образом, прибор приведн в исходное состояние (фиг.3 а). Режим контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя бронетранспортра Для контроля герметичности впускного воздушного тракта двигателя необходимо прибор из исходного состояния (фиг.3 а) перевести в положение контроля герметичности (фиг.3 б) 1) визуально проверить исправность и герметичность системы впускного воздушного тракта двигателя 2) при выявлении неисправностей устранить их 3) ввернуть винт 8 до упора в кронштейн 7 (фиг. 3 б) для закрытия выхода воздуха в атмосферу из обитаемых отделений бронетранспортра 4) установить клапан 4 крана 2 прибора 11 в положение Открыто 5) включить правый плафон освещения боевого отделения 6) осуществить пуск двигателя и рукояткой ручного управления подачей топлива установить двигатель на режим минимальных оборотов двигателя (110050) об/мин., при которых подвижный элемент 12 поднимется вверх и прижмтся к верхнему ограничителю 9 прибора 11. 7) визуально установить факт нахождения подвижного элемента 12 прибора 11 в положении верхнего ограничителя 9 в состоянии неустойчивого равновесия, что указывает на герметичность системы питания двигателя воздухом и наличие стандартных условий исправной работы индикатора засорнности фильтрующего элемента воздухоочистителя. Иное положение подвижного элемента 12 указывает на подсос извне неочищенного воздуха 8) при выявлении неисправностей остановить двигатель, устранить неисправности, а затем 4 осуществить пуск двигателя и рукояткой ручного управления подачей топлива установить двигатель на режим минимальных оборотов двигателя(110050) об/мин, а затем снова поворотом рукоятки 3 установить клапан 4 крана 2 в положение Открыто и по расположению подвижного элемента 12 в положении верхнего ограничителя 9 прибора 11 (фиг.3 б) убедиться в герметичности впускного воздушного тракта 9) затем рукояткой 3 вернуть клапан 4 крана прибора в исходное положение Закрыто (фиг.3 а) 10) выключить правый плафон освещения боевого отделения Режим контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений бронетранспортра. Перевод прибора из исходного положения(фиг.3 а) в режим контроля избыточного давления внутри обитаемых отделений(фиг.3 в) осуществляется согласно порядку управления работой фильтровентиляционной установки (ФВУ),предусмотренному инструкцией по эксплуатации бронетранспортра БТР-80. Таким образом, объединение прибора контроля избыточного давления ФВУ и впускного воздушного тракта системы питания воздухом двигателя бронетранспортра в единую систем обеспечиваетконтроль избыточного давления внутри обитаемых отделений бронетранспортра контроль герметичности впускного воздушного тракта двигателейпроверку наличия стандартных условий исправной работы индикатора засорнности фильтрующего элемента воздухоочистителя. Работоспособность предложенного способа и устройства для контроля герметичности системы питания воздухом дизельного двигателя с турбонаддувом подтверждена результатами проведнных испытаний. Экономический эффект от применения способа и устройства на 10 единиц установочной группы,например, бронетранспортров БТР-80 составляет 2.0280002 млн. тенге. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ контроля герметичности системы питания воздухом двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом,включающий продувание воздухом,подаваемым турбокомпрессорами прибора контроля избыточного давления,снабжнного подвижным чувствительным элементом, шариком, и объединнного с впускным воздушным трактом двигателя, отличающийся тем,что вместо циклического воздействия воздуха,подающегося из объединительного патрубка впускных коллекторов, на подвижный элемент воздействуют воздухом, поступающим в прибор с постоянной скоростью, вследствие,наличия разрежения во впускном воздушном тракте двигателя, а о герметичности системы питания двигателя воздухом судят по положению подвижного элемента относительно ограничителей прибора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения достоверности контроля герметичности прибор контроля избыточного давления продувают воздухом в режиме минимальных оборотов двигателя 1100 50 об/мин, при котором за счт разрежения впускного воздушного тракта и герметичности последнего подвижный элемент,шарик, прибора находится в положении верхнего ограничителя в состоянии неустойчивого равновесия, а при нарушении герметичности,соответственно,в положении нижнего ограничителя, указывая на наличие подсоса неочищенного воздуха и возникновение форсированного износа двигателя 3. Устройство для реализации способа по п.п. 1 и 2, содержащее впускные коллекторы и турбокомпрессоры, конструктивно объединнные патрубком,воздухоочиститель,индикатор засорнности фильтрующего элемента,воздухозаборную трубу, отличающееся тем, что впускной воздушный тракт двигателя совмещн посредством соединительных элементов,трубопровода и крана с прибором контроля избыточного давления, снабжнным подвижным элементом,шариком,с возможностью вертикального перемещения последнего между нижним и верхним ограничителями 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что при вврнутом до упора в кронштейн винте и кране,установленном в закрытом положении, прибор находится в исходном нерабочем состоянии. 5. Устройство по п.п. 3 и 4, отличающееся тем,что при вврнутом до упора винте и установленном в открытом положении крана, прибор контролирует герметичность системы питания двигателя воздухом и наличие стандартных условий исправной работы индикатора засорнности фильтрующего элемента воздухоочистителя, а при вывернутом до упора винте и установленном в закрытом положении крана, соответственно,контролирует избыточное давление внутри обитаемых отделений бронетранспортра.