Скрипник Ю А, Горкун В В, Шевченко К Л, Горкун В Н \ Київський національний університет технологій та дизайну вул Немировича-Данченка, 2, м Київ, 01011, Україна тел: 044 2562993, e-mail: autom @ i сот иа ^ Національний аграрний університет Голосієво, м Київ, 01041, Україна тел: 044 2678433,

Анотація – Показана принципова можливість використання радіохвильового методу для діагностики стану цилиндропоршневой групи двигунів внутрішнього згоряння Використання запропонованого методу дозволяє без розбирання двигуна диференціювати несправність цилиндропоршневой групи і зробити висновок про необхідність ремонту або очищення циліндрів двигуна від продуктів згоряння

I                                       Введення

Відомо, що автомобільний транспорт є найважливішою складовою при організації вантажних і пасажирських перевезень Значна частина автотранспортних перевезень у загальному обсязі вантажопасажирського потоку зумовлює високі вимоги до всіх складових системи безпеки дорожнього руху Одним з основних аспектів досягнення безпеки дорожнього руху є відповідність технічного стану автотранспорту нормативним показникам Важливим моментом служить так само екологічна безпека автотранспорту З точки зору екологічної безпеки найбільшої уваги заслуговують викиди відпрацьованих газів двигунів транспортних засобів Наявність в них забруднюючих атмосферу газоподібних і сажеподобних речовин, повязано як з неправильною настройкою системи подачі палива, так і з зносом цилиндропоршневой групи двигунів Останнє окрім підвищення рівня викидів у навколишнє середовище шкідливих речовин викликає підвищення витрати пально-мастильних матеріалів

У звязку з цим важливе місце займають питання, повязані з оперативною діагностикою та підтримкою в робочому стані систем транспортних засобів, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння

II                              Основна частина

Сьогодні практично відсутні технічні засоби, які дозволяють без розбирання двигуна оцінити стан його цилиндропоршневой групи і наявність продуктів згоряння на її поверхнях

Найбільше поширення отримав метод вимірювання компресії, однак він не дозволяє достовірно оцінити знос поверхонь тертя двигуна Обумовлено це тим, що зменшення компресії в циліндрах двигуна може бути викликано не-герметичністю клапанної системи, а її підвищення

– попаданням моторного масла в камеру згоряння через напрямні втулки кпапанов [1]

Відомі також пневматичні установки [2], принцип дії яких базується на подачі в циліндр через отвір для свічки запалювання повітря під тиском 8..10кг/см ^ і спостереженні за зміною тиску при повільному ручному переміщенні поршня в циліндрі в межах повного робочого ходу За допомогою такої установки добре визначається нерівномірність зносу циліндра по його довжині і герметичність клапанної системи Але, при зносі компресійних кілець достовірність результатів істотно зменшується

Перспективним на наш погляд є застосування радіохвильового методу [3], який дозволяє оцінити не тільки знос циліндра, а і стан внутрішніх поверхонь циліндрів і днища поршня

Радіохвильовий метод базується на оцінці параметрів електромагнітних коливань, які взаємодіють з контрольованим обєктом Особливістю радіохвильового методу є використання електромагнітних хвиль НВЧ діапазону Умови взаємодії НВЧ хвиль з контрольованим обєктом можуть бути різними – резонансне збудження в контрольованому обєкті електромагнітних хвиль, проходження або віддзеркалення останніх від контрольованого обєкта У загальному випадку на параметри електромагнітної хвилі впливають розмір і форма обєкта контролю, діелектрична і магнітна проникність середовища, її діелектричні втрати та інші параметри В якості вихідних параметрів в такій системі можна використовувати зміни амплітуди, частоти, фази, поляризацію електромагнітної хвилі, або інші, повязані з цими параметри

Уявімо внутрішній обєм камери згоряння в якості обємного циліндричного резонатора, як відрізка полого циліндричного хвилеводу Для порушення такого резонатора можна використовувати індуктивну або ємнісний звязок При ємнісний звязку подовжений внутрішній провідник коаксіальної лінії, який виконує роль штиря для звязку, розташовують в області максимальної напруженості електричного поля При індуктивного звязку на кінці кабелю вкпючают петлю, яку розташовують в область максимальної напруженості магнітного поля Елементи збудження можуть вводитися в порожнину циліндра через отвір для свічки запалювання У циліндричних резонаторах існують два види коливань з складовими типів Е і Н У такій електромагнітної системі можливе використання щонайменше двох інформативних параметрів: основний резонансної частоти і добротності резонансної системи [4]

У загальному випадку визначення резонансної частоти являє собою складну задачу, яку найчастіше вирішують наближеними методами Визначення резонансної частоти в широкому діапазоні частот ще більш ускладнюється Якщо необхідно знати тільки зміна резонансної частоти, то в загальному випадку воно може бути знайдено при відомих структурах поля [5] Якщо в ідеальному випадку в обємному циліндричному резонаторі діаметром D і довжиною / уздовж довжини / вкладається р полуволн, то резонансна довжина хвилі

де – критична довжина хвилі даного типу

Відомо, що довжина хвилі і резонансна частота повязані співвідношенням:

де з-швидкість поширення електромагнітної хвилі

Реальна камера згоряння мало схожа на ідеальний циліндричний резонатор Значення її власної резонансної частоти визначається багатьма факторами, серед яких форма і обєм камери, стан внутрішньої поверхні, кількість продуктів згоряння (нагару), що покривають стінки камери та ін У даному випадку викликає інтерес не власне значення резонансної частоти, а її відхилення від нормованого показника, визначеного для ідеального стану цилиндропоршневой групи двигуна Тому доцільно розглянути два випадки

У першому будемо вважати, що стінки циліндра двигуна мають ідеальну форму, але на поверхні поршня і тарілок кпапанов є відкладення нагару Цей випадок відповідає тому, що в резонатор довільній форми обємом, обмежений ідеальною проводить поверхнею Sg і заповнений середовищем з параметрами Sg, μ ^, вноситься інша середу з параметрами ε ^, і обсягом V

де повік

тори, комплексно обєднані векторах електричної Eq і магнітної Hq, напруженості в обємному резонаторі обємом Vg, обмеженому ідеальної проводить поверхнею Sg і заповненому середовищем з параметрами– Влас

ная частота Е, Н – вектори електричної та магнітної напруженості в тому ж резонаторі, заповненому іншим середовищем з параметрами ε ^, μ ^ \ f – власна частота при внесенні обурення

Визначення напруженості поля Е, Н повязано зі значними труднощами При малих змінах параметрів поля Е ^, приблизно можна вважати E = Eq, H = Hq Тоді при заповненні

камери згоряння діелектричної середовищем {μ ^ = 0) вираз (3) перетвориться до виду:

У другому випадку будемо вважати, що нагар в камері згорання відсутня, але поверхня циліндра має деякий знос

Цей випадок відповідає тому, що резонатор довільної форми обсягом Vg, обмежений ідеальною проводить поверхнею Sg і заповнений

середовищем з параметрами εg, μg, має деформацію провідної поверхні порожнини, що призводить до зміни обсягу резонатора на величину V

де верхній знак + відповідає збільшенню, нижній – зменшення обсягу

При малих змінах поля Е ^ ^ вираз (5) можна записати у вигляді:

Відзначимо, що в резонаторах на відрізках порожнистих хвилеводів при заповненні уздовж осі ζ розподіл поля має вигляд:

де Е = Н = Н {х, у, а обсяг

ві інтеграли можуть бути замінені лінійними

У реальних умовах експлуатації двигунів на власну частоту можуть впливати як наявність нагару, так і зміна геометрії циліндра Тому для одержання інформаційної надмірності доцільно використовувати та іншої інформативний параметр – зміна добротності резонансної системи

Відомо, що добротність Q обємного резонатора визначається відношенням запасеної енергії до енергії втрат за період і характеризує смугу пропускання резонатора в режимі вимушених коливань, а також його здатність зберегти накопичену енергію в режимі власних коливань

Розрізняють добротність ненавантаженого резонатора і добротність навантаженого резонатора Добротність ненавантаженого резонатора визначається за формулою: де δ – глибина проникнення електромагнітної хвилі в металеву стінку V – обєм резонатора S-площа поверхні стінок резонатора

Н – напруженість магнітного поля

З виразу (8) видно, що добротність характеризує загасання електромагнітних коливань в резонаторах, які, в свою чергу, визначаються втратами енергії в стінках резонатора і в середовищі, яка його заповнює Крім того, добротність Qq залежить від характеру розподілу магнітного поля за обсягом, її значення тим більше, чим більше відношення обсягу резонатора до площі його поверхні

Щодо випадку, який розглядається можна прогнозувати, що основною вкпад у зміну добротності резонансної системи буде вносити наявність нагару і викликані цим втрати енергії електромагнітного поля При цьому втрати енергії з за зносу поверхні циліндра будуть відносно малими

При зміні положення поршня в циліндрі відповідно будуть змінюватися резонансна частота і добротність системи Тому доцільно проводити вимірювання не при одному положенні поршня (наприклад, в нижній мертвій точці), а при повному робочому ході Результатом вимірювань при цьому будуть дві залежності, показують зміни резонансної частоти і добротності По відношенню значень максимальної і мінімальної резонансних частот можна також побічно оцінювати ступінь стиснення в кожному циліндрі

III                                  Висновок

Показано принципову можливість використання радіохвильового методу для діагностики цилиндропоршневой групи двигунів внутрішнього згоряння Запропонований метод дозволяє визначати характерні для кожного циліндра двигуна параметри і диференціювати несправність цилиндропоршневой групи

IV                           Список літератури

[1] Ремонт автомобілів Підручник для технікумів / Под ред С І Румянцева -2-е вид, Перераб і доп – М: Транспорт, – 1998 – 327с

[2] / М Юрковський Як віявіті i усунуті несправн1сть легкового автомоб1ля Кі1в, Техн1ка, 1986, – 104с

[3] Прилади для неруйнівного контролю матеріалів і виробів Довідник У 2-х книгах Кн 2 / Под ред

В В Клюєва – 2-е вид Перераб і доп – М: Машинобудування, 1986,-352с, Ил

[4] Д Б Головко, Ю О Скрипник, К Л Шевченко Частотно-дисперсі Йн анал1заторі складу та властівостей ма-тер ал в та Речовини Китве, МП »Леся», 2002, 182с

[5] Скрипник Ю А, Шевченко К Л Спосіб індикації резонансної частоти вимірювального ланцюга Авт Свід СРСР № 1506372, Бюл № 32 від 070989г

RADIOWAVE METHOD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES’ CONDITION ESTIMATION

Skripnik Yu, Gorkun V, Slievclienko Κ, ^Gorkun V

Kiev Nationai University of Teciinoiogies and Design

2,        Nemirovicii-Danciienlio Str, Kiev, 01011, Ui<raine Pii: 044 2562993, e-maii: autom@icomua Nationai Agrarian University Goioseevo, Kiev, 01011, Ui<raine

Abstract – The basic opportunity of use of the radio wave method for diagnostics of a condition of internal combustion engines is shown Use of the offered method allows differentiating without disassembly of the engine malfunction cylinder-piston groups and making decision on necessity of repair or cleaning of cylinders of the engine from products of combustion

I                                        Introduction

One of the basic aspects of achievement of traffic safety is conformity of technical conditions of motor transport to normative parameters As an important point serves as ecologically safe motor transport From the point of view of ecological safety of the greatest attention emissions of the fulfilled gases of engines of transport vehicles In this connection the important place is borrowed with the questions connected with operative diagnostics and maintenance in working order of systems of vehicles, in particular, of internal combustion engines

II                                       Main Part

Today practically there are no means, which allow estimating without disassembly of the engine, its condition of a cylin- der-piston group and presence of combustion products on its surfaces

To our mind, perspective application of a radio wave method [3], which allows estimating not only deterioration of the cylinder, and a condition of internal surfaces of cylinders and the bottoms of the piston The radio wave method is based on estimation of parameters of electromagnetic fluctuations, which cooperate with controllable object

The radio wave method is based on estimation of parameters of electromagnetic fluctuations, which cooperate with controllable object Feature of a radio wave method are using of SHF range electromagnetic waves Conditions of interaction of SHF waves with controllable object can be different – resonant excitation in controllable object of electromagnetic waves, passage or reflection of the last from controllable object Generally parameters of an electromagnetic wave are influenced with the size and the form of object of the control, dielectric and magnetic permeability of environment, dielectric losses and other parameters As target parameters it is possible to use changes of amplitude, frequency, a phase, polarization of an electromagnetic wave, or other parameters connected with these

At change of position of the piston in the cylinder resonant frequency and good quality of system will change accordingly Therefore, it is expedient to spend measurements not at one position of the piston (for example, in the bottom dead point), and at a full working course Result of measurements thus will be two dependences showing changes of resonant frequency and good quality at a full speed of the piston Under the attitude of values of the maximal and minimal resonant frequencies it is possible to estimate indirectly also a degree of compression in each cylinder

III                                      Conclusion

The basic opportunity of use of a radiowave method for diagnostics of internal combustion engines is shown The offered method allows defining characteristics for each cylinder of the engine parameters and to differentiate malfunction

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р