RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 189563 (21) Numer zgłoszenia: 332658 (22) Data zgłoszenia: 19.04.1999 (13) B1 (51) IntCl7 G01M 15/00 (54) Sposób oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego i układ do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego (43) Zgłoszenie ogłoszono: 23.10.2000 BUP 21/00 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Opolska, Opole, PL (72) Twórcy wynalazku: Józef Polnar, Opole, PL (45) o udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.2005 WUP 08/05 (74) Pełnomocnik: Surmiak Wiesława, Politechnika Opolska PL 189563 B1 (57) 2. Układ do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego, wyposażony w silnik prądu zmiennego połączony poprzez przekładnię pasową z przekładnią planetarną, a przetwornik momentu oporowego połączony jest poprzez wzmacniacz i przetwornik analogowo-cyfrowy z mikrokomputerem, znamienny tym, że przekładnia planetarna (3) połączona jest bezpoślizgowo z kołem napędowym samochodu (K) poprzez przegub synchroniczny (6) i tokarski trój szczękowy uchwyt samocentrujący z wydłużonymi szczękami jako zabierak sprzęgający (2). Fig.1
2 189 563 Sposób oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego i układ do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego polegający na tym, że wał korbowy nie pracującego silnika samochodu uruchamia się energią doprowadzaną z zewnątrz, a moment oporowy przetwarza się na sygnał cyfrowy, znamienny tym, że energię doprowadza się do jednego koła napędowego (K) uniesionego i sprzęgniętego bezpoślizgowo z zewnętrznym urządzeniem napędzającym. 2. Układ do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego, wyposażony w silnik prądu zmiennego połączony poprzez przekładnię pasową z przekładnią planetarną, a przetwornik momentu oporowego połączony jest poprzez wzmacniacz i przetwornik analogowo-cyfrowy z mikrokomputerem, znamienny tym, że przekładnia planetarna (3) połączona jest bezpoślizgowo z kołem napędowym samochodu (K) poprzez przegub synchroniczny (6) i tokarski trój szczękowy uchwyt samocentrujący z wydłużonymi szczękami jako zabierak sprzęgający (2). 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenie napędzające umieszczone jest na wózku. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego i układ do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego, zarówno z zapłonem iskrowym, jak i z zapłonem samoczynnym, niezależnie od przyczyn nieszczelności komory spalania. Znany z polskiego opisu patentowego nr 119 464 sposób oceny szczelności komory spalania oraz oporów mechanicznych silnika samochodowego polega na tym, że podczas napędzania nie pracującego silnika przy doprowadzaniu energii z zewnątrz do kół napędowych samochodu przeprowadza się pomiar momentu oporowego na kołach samochodu, którego wartość stanowi podstawę oceny. Znany jest również inny sposób oceny szczelności komory spalania polegający na analizie zarejestrowanych spadków napięcia akumulatora podczas uruchamiania silnika. Wzrastające ciśnienie czynnika w suwie sprężania przeciwstawia się ruchowi tłoków powodując mechaniczne obciążenie rozrusznika, a w konsekwencji wzrost pobieranego prądu, wskutek czego następuje spadek napięcia na biegunach akumulatora. Nieszczelność przestrzeni nadtłokowych cylindrów zmniejsza opory sprężania, co powoduje mniejszy spadek napięcia akumulatora w czasie pracy rozrusznika. Znany jest układ do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego, który stosowany jest na stanowisku rolkowym do badania hamulców samochodowych. Silnik elektryczny napędza rolki poprzez przekładnię pasową połączoną z przekładnią planetarną. Rolki wprawione w ruch obrotowy przekazują energię poprzez koła napędowe samochodu i jego układ napędowy do silnika, wymuszając jego obroty. Wskutek oporów mechanicznych oraz kolejnych oporów sprężania w cylindrach powstaje układ hydrauliczny odpowiednio wyskalowanym manometrem. Oceny szczelności komory spalania oraz oporów mechanicznych silnika samochodowego dokonuje się przez porównanie wyników pomiarowych z wartościami wzorcowymi dla konkretnego modelu samochodu. Znany jest również inny układ do pomiaru zmian kompresji w cylindrach silnika, w którym po odcięciu dopływu paliwa do silnika, rozrusznik uruchamia się za pomocą 12 V akumulatora połączonego z filtrem wyodrębniającym zmienną składową napięcia zasilania. Filtr połączony jest ze wzmacniaczem wzmacniającym zmienną składową próbkowaną następnie
189 563 3 w przetworniku analogowo-cyfrowym połączonym z mikrokomputerem. Wyświetlone wyniki pomiarowe analizuje się określając procentowe spadki kompresji w poszczególnych cylindrach komory spalania w stosunku do przyjętej wartości w jednym z cylindrów. W znanym sposobie i układzie, w którym analizuje się zmienny moment oporowy na rolkach napędzających silnik samochodu, niekorzystny wpływ na wyniki pomiarowe mają szczególnie dwa zjawiska: zbyt mała prędkość obrotowa wału korbowego silnika samochodu oraz występowanie wzdłużnego przemieszczania samochodu podczas pomiarów. W przypadku znanego sposobu i układu, w którym analizuje się spadki napięcia akumulatora podczas uruchamiania silnika, ocena szczelności przestrzeni nadtłokowych jest możliwa jedynie wtedy, gdy występują różnice ciśnień sprężania w poszczególnych cylindrach. Możliwe jest więc uznanie za sprawny silnik, w którym wszystkie cylindry mają zbyt małe, ale jednakowe ciśnienie sprężania. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że energię doprowadza się do jednego koła napędowego uniesionego i sprzęgniętego bezpoślizgowo z zewnętrznym urządzeniem napędzającym. Istota układu według wynalazku polega na tym, że przekładnia planetarna połączona jest bezpoślizgowo z kołem napędowym samochodu poprzez przegub synchroniczny, tokarski trój szczękowy uchwyt samocentrujący z wydłużonymi szczękami jako zabierak sprzęgający. Korzystnie jest, gdy urządzenie napędzające umieszczone jest na wózku. W sposobie i układzie według wynalazku występuje możliwość doboru silnika prądu zmiennego o takiej mocy i prędkości obrotowej, aby podczas badań osiągnąć prędkość obrotową silnika samochodu zbliżoną do prędkości obrotowej silnika samochodu napędzanego rozrusznikiem. Sposób i układ zapewnia stabilność samochodu, a tym samym ogranicza do minimum wpływ zakłóceń na wyniki pomiarowe. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu do oceny szczelności komory spalania silnika samochodowego, a fig. 2 przedstawia przebieg czasowy napięcia sygnału elektrycznego dla silnika dwucylindrowego. W diagnozowanym samochodzie unosi się jedno koło napędowe K za pomocą podnośnika P. Uniesione koło K sprzęga się bezpoślizgowo z zewnętrznym urządzeniem napędzającym za pomocą tokarskiego trój szczękowego uchwytu samocentrującego z wydłużonymi szczękami 7. Przed przystąpieniem do właściwych pomiarów sprawdza się przebieg czasowy napięcia sygnału elektrycznego na biegu luzem w celu wykluczenia zakłóceń tego sygnału niesprawnością, szczególnie układu hamulcowego i/lub układu napędowego samochodu. W przypadku występowania zakłóceń usuwa się ich przyczynę i rozpoczyna badania szczelności komory spalania. Włącza się bieg najwyższy skrzyni biegów, wciska sprzęgło i włącza zewnętrzne urządzenie napędzające. Urządzenie napędzające składa się z silnika prądu zmiennego 1, przekładni pasowej 2, przekładni planetarnej 3, przegubu synchronicznego Birfielda 6 i tokarskiego trój szczękowego uchwytu samocentrującego 7. Belka pomiarowa 4, na której umieszczony jest mostek tensometryczny T połączona jest z dźwignią obudowy 5 przekładni planetarnej 3. Urządzenie napędzające umieszczone jest na trójkołowym wózku. Silnik prądu zmiennego 1 poprzez przekładnię pasową 2 napędza przekładnię planetarną 3, która za pośrednictwem przegubu synchronicznego Birfielda 6 i trój szczękowego uchwytu samocentrującego 7 wprawia w ruch obrotowy uniesione koło napędowe K. Koło napędowe K wprawia w ruch wał korbowy silnika powodując ruch tłoka. Zmiany momentu oporowego na kole napędowym K samochodu spowodowane sprężaniem i rozprężaniem powietrza w cylindrach silnika zamieniane są na proporcjonalny sygnał elektryczny przez mostek tensometryczny T. Sygnał napięciowy wzmocniony przez wzmacniacz tensometryczny W przekazany jest do przetwornika analogowo-cyfrowego A/C, a stąd w postaci cyfrowej do mikrokomputera fim. Wyniki odczytuje się na ekranie monitora i analizuje. Przebieg czasowy napięcia sygnału elektrycznego określa stopień szczelności przestrzeni nadtłokowych poszczególnych cylindrów. Przebieg ten dla jednego cylindra składa się z dwóch sygnałów dodatnich i jednego ujemnego, co jest wynikiem sprężania i rozprężania
4 189 563 powietrza oraz ściskania i rozprężania tłumików drgań skrętnych tarczy sprzęgłowej. Przy ocenie szczelności przestrzeni nadtłokowej cylindra analizuje się zarówno wartość szczytową napięcia, jak i różnicę napięć sygnałów dla poszczególnych cylindrów uwzględniając, że zmiany napięcia sygnału elektrycznego są proporcjonalne do momentu oporowego na kole napędowym K. Przebieg czasowy napięcia sygnału elektrycznego dla silnika dwucylindrowego wskazuje, że jeden z cylindrów nie jest szczelny, bo zarówno wartość szczytowa dodatnia równa 1,557 V, jak i ujemna równa -1,550 V są znacznie mniejsze od wartości szczytowych dla drugiego cylindra, dla którego wartości szczytowe wynoszą odpowiednio: 2,231 i -2,080.
189 563 5 Fig. 2
6 189 563 Fig.2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.