Спосіб визначення забрудненості фільтрів і охолоджувачів системи повітропостачання двигуна внутрішнього згоряння і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к определению технического состояния воздушных фильтров и воздухоохладителей системы воздухоснабжения. Известен способ диагностирования неисправностей агрегатов и систем дизеля, в том числе фильтров и воздухоохладителей по группе определяющих обобщенных параметров [1]. Для определения загрязнения воздушных фильтров применяются следующие обобщенные параметры: 1) удельный расход топлива; 2) мощность дизеля; 3) частота вращения дизеля; 4) концентрация сажи в выпускных газах; 5) частота вращения турбокомпрессора; 6) максимальное давление сгорания; 7) давление наддува; 8) давление газов перед турбиной; 9) температура газов перед турбиной; 10) отношение давления наддува и давлению газов перед турбиной; 11) давление на впуске в турбокомпрессор. Для определения загрязнения воздухоо хладителей применяются параметры, указанные в пп. 1,4,5,6,7,8,9,10, а также температура воздуха после воздухоохладителя. Недостатки этого способа, принятого в качестве прототипа, следующие. 1. Для диагностирования фильтров и воздухоохладителей необходимо измерять и анализировать большое количество параметров (не менее 12 параметров) 2. Измерение указанных параметров очень трудоемко, особенно в условиях эксплуатации 3 Обобщенные параметры находятся в сложной зависимости не только от состояния фильтров и воздухоохладителей, но одновременно и от состояния других узлов и деталей двигателя (турбокомпрессоров, утечек воздуха и газа, уменьшения сечения окон гильз цилиндров из-за их закоксовывания и τ.д.), атмосферных условий (температуры воздуха и атмосферного давления), температур топлива, воды и масла и т.д. Температура воздуха после воздухоо хладителей зависит также от степени загрязненности радиаторов и всей водяной системы тепловоза или другой установки, производительности водяного насоса. Указанный способ диагностирования сложный и трудоемкий и не позволяет точно определять степень загрязненности фильтров и воздухоочистителей. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности путем повышения точности определения степени загрязненности фильтров и воздухоохладителей системы воздухоснабжения двигателя внутреннего сгорания, В предлагаемом способе измеряют величину гидравлического сопротивления участка системы воздухоснабжения, не подвергающегося загрязнению и сравнивают с ней величину гидравлического сопротивления фильтров и воздухоохладителей, по значениям отношения этих величин судят о степени загрязненности. При этом в качестве участка системы воздухоснабжения не подвергающегося загрязнению берут, например, воздухопровод, соединяющий турбокомпрессор и приводной нагнетатель в двухступенчатой системе наддува. Предлагаемый способ реализуется в том, что устройство снабжено тремя элементами сравнения, одним делителем, переключателем и измерителями давления, установленными на входе и вы ходе из воздуховода и на входах воздухоохладителя и фильтра, причем первый и второй входы первого элемента сравнения соединены с выходами измерителей давления, установленных на воздуховоде. Первый и второй входы второго и третьего элементов сравнения соединены с выходами измерителей, установленных на фильтре и воздухоохладителе соответственно, а выходы элементов сравнения соединены с переключателем, подвижный контакт которого соединен с одним из входов делителя, а второй вход делителя соединен с выходом первого элемента сравнения. На чертеже представлена функциональная блок-схема предлагаемого устройства. Дизель 1, оборудованный двухступенчатой системой наддува, имеет турбокомпрессор 2 в качестве первой ступени наддува, фильтр 3 на впуске в него, приводной нагнетатель в качестве второй ступени наддува, соединенный с турбокомпрессором 2 с помощью воздуховода 5; воздухоохладитель 6 после приводного нагнетателя. На входе и на вы ходе воздуха из фильтра 2 и воздухоохладителя 6 и воздуховода 5, установлены измерители давления 7,8,9,10,11 и 12, измеряющие давление в местах их установки. Выходы этих измерителей попарно подключены к первому и второму входам элементов сравнения. Так, ко входам первого элемента сравнения 13 подключены выходы измерителей давления 9 и 10, контролирующие давление на входе и выходе воздуховода 5. К входам второго элемента сравнения 14 подключены выходы измерителей давления 8 и 9, контролирующие давление на входе и выходе фильтра 3. А к входам третьего элемента сравнения 15 подключены выходы измерителей давления 11 и 12 контролирующие давление на входе и выходе воздухоо хладителя 6. Выход первого элемента сравнения 13 подключен к первому входу делителя 16. а ко второму его входу подключен подвижный контакт переключателя 17. Неподвижные контакты переключателя 17 соединены с выходами второго 14 и третьего 15 элементов сравнения. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Установленные на входе и выходе фильтра 3 и охладителя 6 измерители давления 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 фиксируют величину давления на входе и выходе элементов их установки. Выходные сигналы измерителей в виде электрического напряжения пропорционального измеренному давлению, поступают попарно на входы соответствующи х элементов сравнения. Полученная в результате сравнения разность, с выходов элементов сравнения поступает на делитель 16. В делителе 16 разность сигналов, пропорциональная перепаду давления на фильтре или на воздухоохладителе относится к перепаду давления на воздуховоде. Это отношение находится в большой зависимости от степени загрязненности фильтра и воздухоохладителя. Поэтому по величине отношения перепада давления на фильтре или воздухоохладителе относительно к перепаду давления на воздуховоде, судят о степени загрязненности первых двух. Переключатель 17 служит для поочередного переключения к входу делителя 16 сигнала от элементов сравнения 14 или 15. Пример реализации способа. Экспериментальные исследования, проведенные на дизель-генераторы 10Д100 (10ДН 20,7/2х 25,4), имеющем двухступенчатую систему наддува: турбокомпрессоры в качестве первой ступени наддува, приводной центробежный нагнетатель в качестве второй ступени наддува, соединенным с турбокомпрессорами с помощью двух воздуховодов, воздухоохладителями после приводного нагнетателя, показали следующее. 1. На полной мощности дизеля (3000 л.с. при 850 об/мин.) сопротивления воздуховода между 1-ой и 2-ой ступенями наддува составляет ΔΡΒ= 700мм вод.ст., сопротивление воздухоохладителей ΔΡох=400 мм.вод.ст., сопротивление воздушных фильтров ΔΡορ = 300 мм.вод.ст. относительное сопротивление Значения Δ-Ρох к Δ-Ρф практически сохраняются неизменным при уменьшении расхода воздуха за счет агрегатов воздухоснабжения от 5,4 кг/с (номинальное значение) соответственно до 3,4 кг/с (63%) и 4,1 кг/с (76%), т.е. в указанных пределах изменений Gs Δ-Ρох и Δ-Ρф не чувствительны к изменениям Gs дизелем. 2. Уменьшение проходного сечения воздухоохладителей на 40%, (без учета повышения температуры воздуха от загрязнения трубок) вызвало повышение удельного расхода топлива на 2-3 г/л.с.ч. температуры выпускных газов, на 10+20°C по всей тепловозной характеристике, при этом расход воздуха снизился на 6%. Эксплуатационные испытания дизеля 10Д100 (2] показали, что такое уменьшение расхода воздуха вызывает перерасход топлива в эксплуатации на 1,87-1,15%.