RU2834903C1 - Method of determining volume of internal combustion engine crankcase - Google Patents
Method of determining volume of internal combustion engine crankcase Download PDFInfo
- Publication number
- RU2834903C1 RU2834903C1 RU2024126145A RU2024126145A RU2834903C1 RU 2834903 C1 RU2834903 C1 RU 2834903C1 RU 2024126145 A RU2024126145 A RU 2024126145A RU 2024126145 A RU2024126145 A RU 2024126145A RU 2834903 C1 RU2834903 C1 RU 2834903C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crankcase
- pressure
- volume
- air
- valve
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех областях народного хозяйства для определения объема картерного пространства двигателей внутреннего сгорания, в условиях промышленного производства, при их эксплуатации и при проведении опытных работ, определение которой осуществляется на основе информационных компьютерных систем числового управления и экспериментальных данных.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in all areas of the national economy to determine the volume of the crankcase space of internal combustion engines, under industrial production conditions, during their operation and during experimental work, the determination of which is carried out on the basis of information computer systems of numerical control and experimental data.
Известен способ градуировки резервуара вертикального цилиндрического для определения вместимости, соответствующей высоте его наполнения (RU 2521212 С1) в котором что производят построение цифровой векторной трехмерной (3D) модели внешней поверхности резервуара при наполнении его поверочной жидкостью отдельными фиксированными дозами путем сканирования внешней поверхности резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 2 до 5 мм не менее чем с четырех сканерных станций и в соответствии с эксплуатационной документацией на прибор.A method is known for grading a vertical cylindrical tank to determine the capacity corresponding to the height of its filling (RU 2521212 C1), in which a digital vector three-dimensional (3D) model of the outer surface of the tank is constructed when filling it with a calibration liquid in separate fixed doses by scanning the outer surface of the tank using a ground-based laser scanner with a linear scanning step resolution within 2 to 5 mm from at least four scanner stations and in accordance with the operating documentation for the device.
Недостатками данного изобретения являются высокая трудоемкость выполняемого процесса и использование дорогостоящего оборудования с высоким классом точности.The disadvantages of this invention are the high labor intensity of the process and the use of expensive equipment with a high precision class.
В изобретении (RU 2698596 С2) способ определения объема масла, доливаемого в картер двигателя внутреннего сгорания, при техническом обслуживании автотранспортного средства. Способ основан на применении штатного масломера. Находят положение зафиксированного уровня масла относительно верхней метки на масломере путем измерения расстояния от указанной метки до зафиксированного уровня масла. После чего определяют объем масла, необходимый для доливки в картер двигателя: умножают коэффициент, учитывающий объем масла в литрах, приходящийся на 1 мм расстояния между верхней и нижней метками масломера, на расстояние в мм, измеренное от верхней метки до уровня масла, зафиксированного на масломере.The invention (RU 2698596 C2) describes a method for determining the volume of oil added to the crankcase of an internal combustion engine during vehicle maintenance. The method is based on the use of a standard oil level gauge. The position of the recorded oil level relative to the upper mark on the oil level gauge is found by measuring the distance from the said mark to the recorded oil level. The volume of oil required for adding to the engine crankcase is then determined: the coefficient taking into account the volume of oil in liters per 1 mm of the distance between the upper and lower marks on the oil level gauge is multiplied by the distance in mm measured from the upper mark to the oil level recorded on the oil level gauge.
Недостатком этого способа является недостоверность значения объема картера в связи с вязкими и смазочными свойствами моторного масла, которое оседает на деталях и узлах двигателя.The disadvantage of this method is the unreliability of the crankcase volume value due to the viscous and lubricating properties of the engine oil, which settles on the engine parts and assemblies.
Известен способ измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью и устройство для его осуществления (RU 2787722 С1) Сущность способа заключается в том, что в качестве эталонного сосуда используют любой сосуд из производственного потока данного типоразмера, предварительно определив его объем Vэ, при этом сравнивается известный объем эталонного сосуда Vэ с объемом измеряемого сосуда Vu. Устанавливают эталонный сосуд на устройство в измерительную ветвь пневмосистемы, герметизируют сосуд и вакуумируют эжекционный контур измерительной и эталонной ветвей устройства. Затем выравнивают давление в обеих ветвях путем перемещения плунжера в регулируемой контрольной емкости. При достижении равенства давлений в обеих ветвях фиксируют положение плунжера. Фиксируют объем эталонного сосуда в регулируемой контрольной емкости. Устанавливают измеряемый сосуд на устройство в измерительную ветвь, повторяют операции без изменения объема контрольной емкости эталонной ветви. Выравнивают давление перемещением калибровочного стержня в регулируемой емкости измерительного блока. По величине перемещения калибровочного стержня определяют разницу ΔV в объемах эталонного и измеряемого сосудов, а искомый объем сосуда Vu определяют по формуле: Vu=Vэ±ΔV см3.A method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex internal surface and a device for implementing it are known (RU 2787722 C1). The essence of the method lies in the fact that any vessel from the production flow of a given standard size is used as a reference vessel, having previously determined its volume V e , while the known volume of the reference vessel V e is compared with the volume of the measured vessel V u . The reference vessel is installed on the device in the measuring branch of the pneumatic system, the vessel is sealed and the ejection circuit of the measuring and reference branches of the device is evacuated. Then the pressure in both branches is equalized by moving the plunger in the adjustable control tank. When equality of pressures is achieved in both branches, the position of the plunger is fixed. The volume of the reference vessel in the adjustable control tank is fixed. The measured vessel is installed on the device in the measuring branch, the operations are repeated without changing the volume of the control tank of the reference branch. The pressure is equalized by moving the calibration rod in the adjustable capacity of the measuring unit. The difference ΔV in the volumes of the reference and measured vessels is determined by the magnitude of the movement of the calibration rod, and the desired volume of the vessel V u is determined by the formula: V u = Vэ ±ΔV cm3 .
Известен (RU 2664769 С1) способ определения объема емкости. В способе определения объема емкости, включающем в себя сообщение контролируемой емкости с калиброванной емкостью известного объема, калиброванную и контролируемую емкости заполняют газом, например воздухом, до определенного любого давления, измеряют это давление, затем весь объем газа из калиброванной емкости вводят в контролируемую емкость, измеряют установившееся давление газа в контролируемой емкости и по возросшей величине этого давления определяют искомый объем контролируемой емкости.A method for determining the volume of a container is known (RU 2664769 C1). In the method for determining the volume of a container, which includes connecting a controlled container with a calibrated container of known volume, the calibrated and controlled containers are filled with gas, for example air, to a certain pressure, this pressure is measured, then the entire volume of gas from the calibrated container is introduced into the controlled container, the steady-state gas pressure in the controlled container is measured, and the desired volume of the controlled container is determined from the increased value of this pressure.
В изобретении (RU 2494352 С1) способ измерения объема сосуда и устройство для его осуществления изменяют объем сосуда навеличину ΔV и определяют изменение давления газа в сосуде до и после изменения объема, на основании которых определяют искомый объем сосуда V0. При этом предварительно выравнивают давление в герметично закрытом сосуде с окружающей средой. Перемещением стержня изменяют его объем на величину ΔV1 и измеряют давление ΔP1 внутри сосуда по отношению к внешней среде. Затем убеждаются, что оно не изменяется с течением времени. Изменяют объем сосуда на величину ΔV, выравнивают давление в сосуде с окружающей средой, повторно изменяют объем сосуда на величину ΔV2, измеряют давление ΔР2 внутри сосуда по отношению к внешней среде и повторно убеждаются, что оно не изменяется с течением времени. Искомый объем сосуда V0 определяют по формуле: V0=(ΔV⋅k⋅ΔP2/ΔV2)/(ΔP2/ΔV2-ΔP1/ΔV1), где k=1, если объем сосуда уменьшают и k=-1, если увеличивают.In the invention (RU 2494352 C1), the method for measuring the volume of a vessel and the device for implementing it change the volume of the vessel by the value ΔV and determine the change in gas pressure in the vessel before and after changing the volume, on the basis of which the desired volume of the vessel V 0 is determined. In this case, the pressure in the hermetically sealed vessel is first equalized with the environment. By moving the rod, its volume is changed by the value ΔV 1 and the pressure ΔP 1 inside the vessel is measured in relation to the external environment. Then it is verified that it does not change over time. The volume of the vessel is changed by the value ΔV, the pressure in the vessel is equalized with the environment, the volume of the vessel is changed again by the value ΔV 2 , the pressure ΔP 2 inside the vessel is measured in relation to the external environment and it is again verified that it does not change over time. The required volume of the vessel V 0 is determined by the formula: V 0 = (ΔV⋅k⋅ΔP 2 /ΔV 2 )/(ΔP 2 /ΔV 2 -ΔP 1 /ΔV 1 ), where k = 1 if the volume of the vessel is reduced and k = -1 if it is increased.
Недостатком этих способов является то, что перед проведением измерений объем измеряемого сосуда уменьшают на известную величину, а истинный объем определяют, как сумму измеренного и введенного в сосуд объемов, из-за чего данные способы не позволяют провести измерения негерметичной измеряемой емкости.The disadvantage of these methods is that before taking measurements, the volume of the measured vessel is reduced by a known value, and the true volume is determined as the sum of the measured and introduced volumes into the vessel, which is why these methods do not allow measurements of a non-hermetic measured container.
В способе (RU 2026533 С1) в измеряемой негерметичной емкости создают избыточное давление, отключают источник давления, регистрируют изменение давления во времени, вычисляют постоянную времени. Измеряемую емкость соединяют с эталонной, соблюдая условие свободного перетекания газа. Определяют постоянную времени системы, состоящей из измеряемой и эталонной емкостей. На основании значений постоянных времени измеряемой емкости и системы определяют объем емкости.In the method (RU 2026533 C1), excess pressure is created in the measured non-hermetic container, the pressure source is disconnected, the change in pressure over time is recorded, and the time constant is calculated. The measured container is connected to the reference container, observing the condition of free gas flow. The time constant of the system consisting of the measured and reference containers is determined. Based on the values of the time constants of the measured container and the system, the volume of the container is determined.
Недостатком предлагаемого изобретения является высокая трудоемкость за счет подбора трубопроводов размером (площадь сечения и длина) таким образом, чтобы его сопротивление течению газа было на два порядка меньше, чем сопротивление течению, которое имеет измеряемая емкость за счет негерметичности.The disadvantage of the proposed invention is its high labor intensity due to the selection of pipelines of a size (cross-sectional area and length) such that its resistance to gas flow is two orders of magnitude less than the resistance to flow that the measured capacity has due to leakage.
Известен способ (RU 2018790 С1) в котором для определения емкости вводят фиксированное количество индикаторного газа, измеряют давление смеси, концентрацию в нем индикаторного газа и обрабатывают результаты измерений.A method is known (RU 2018790 C1) in which a fixed amount of indicator gas is introduced to determine the capacity, the pressure of the mixture, the concentration of indicator gas in it are measured, and the measurement results are processed.
Недостатками данного способа является высокая трудоемкость подготовительных работ связанная с перемешиванием индикаторного газа в исследуемой емкости, а также определение значений изменения объема негерметичной емкости при эксплуатации.The disadvantages of this method are the high labor intensity of the preparatory work associated with mixing the indicator gas in the test container, as well as determining the values of the change in the volume of the non-hermetic container during operation.
Наиболее близкий к заявляемому техническому решению является способ определения объема негерметичной емкости (RU 2601615 С1), заключающийся в повышении давления в испытуемой емкости, отключении источника давления, регистрации изменения давления во времени.The closest to the claimed technical solution is the method for determining the volume of a non-hermetic container (RU 2601615 C1), which consists of increasing the pressure in the container being tested, disconnecting the pressure source, and recording the change in pressure over time.
Однако недостатком данного изобретения является высокая трудоемкость получения искомого результата.However, the disadvantage of this invention is the high labor intensity of obtaining the desired result.
Анализ известных технических решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость создания способов, используемых для определения объема емкости сложной формы закрытого негерметичного пространства, в частности объема картерного пространства.An analysis of known technical solutions has shown that the technical problem in this area is the need to create methods used to determine the volume of a container of complex shape, a closed non-hermetic space, in particular the volume of the crankcase space.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение - упрощение процесса измерения объемов сложной формы, таких как картер двигателя внутреннего сгорания, при повышении точности измерения.The technical result that the proposed invention is aimed at achieving is the simplification of the process of measuring volumes of complex shape, such as the crankcase of an internal combustion engine, while increasing the accuracy of the measurement.
Технический результат, обеспечивающий решение указанной проблемы, состоит в снижении количества операций в процессе измерения объема емкости и исключения из процесса специальных веществ, в упрощении взаимоувязки функциональных и измерительных операций и в замене принципа косвенного измерения на прямой принцип измерения объема емкости.The technical result that provides a solution to the specified problem consists in reducing the number of operations in the process of measuring the volume of a container and eliminating special substances from the process, in simplifying the interrelationship of functional and measuring operations and in replacing the principle of indirect measurement with the direct principle of measuring the volume of a container.
Для решения указанной проблемы и получения заявленного технического результата в способе определения объема картера двигателя внутреннего сгорания, при подготовительном этапе на выходе из ресивера с помощью газового редуктора при закрытом кране, в картере устанавливают давление не менее 300 кПа, контролируя с помощью манометра, затем обеспечивают расход воздуха не менее 40 л/мин., приоткрывая кран на требуемую величину, контролируя расходомером воздуха, после установления требуемого режима потока воздуха и включения системы регистрации давления, включают процесс регистрации времени и давления в картере с помощью датчика давления, на измерительном этапе перекрывают кран выхода воздуха и при достижении заданного давления, в течение 1 минуты продолжают регистрацию скорости нарастания давления в картере, и по результатам полученных измерений определяют величину утечек воздуха и рассчитывают объем картера по формуле:In order to solve the specified problem and obtain the stated technical result in the method for determining the crankcase volume of an internal combustion engine, at the preparatory stage at the outlet of the receiver using a gas reducer with the valve closed, a pressure of at least 300 kPa is set in the crankcase, monitoring using a pressure gauge, then an air flow rate of at least 40 l/min is ensured by slightly opening the valve to the required value, monitoring with an air flow meter, after establishing the required air flow mode and turning on the pressure recording system, the process of recording the time and pressure in the crankcase is turned on using a pressure sensor, at the measuring stage the air outlet valve is closed and upon reaching the specified pressure, the rate of pressure increase in the crankcase is continued to be recorded for 1 minute, and based on the results of the measurements obtained, the amount of air leaks is determined and the crankcase volume is calculated using the formula:
где Vк - объем картера;where V k is the crankcase volume;
ΔV - объем воздуха, поступившего в картер;ΔV - volume of air entering the crankcase;
Δp - падение давления в картере в зависимости от количества поступившего воздуха;Δp - pressure drop in the crankcase depending on the amount of incoming air;
p2 - давление в картере.p 2 - crankcase pressure.
Технический результат достигается за счет того, что измерение объема картерного пространства определяют с помощью подачи воздуха заданного расхода в закрытый картер и регистрируют скорость нарастания в нем давления.The technical result is achieved due to the fact that the measurement of the crankcase volume is determined by supplying air at a specified flow rate into a closed crankcase and recording the rate of pressure increase in it.
В результате движения поршня со скоростью сп изменяется объем занимаемый картерными газами Vк (насосное действие поршня), что влияет на изменение давления Ркг.As a result of the piston movement at a speed of c n, the volume occupied by crankcase gases V k changes (the pumping action of the piston), which affects the change in pressure P kg .
При прекращении удаления из картера картерных газов через систему вентиляции картера, давление Ркг в картере будет меняться по времени, и скорость изменения этого давления будет зависеть от расхода картерных газов Gг, их температуры Ткг, занимаемого объема картерными газами Vк и влияния движения поршней двигателя на этот объем.When the removal of crankcase gases from the crankcase through the crankcase ventilation system ceases, the pressure P kg in the crankcase will change over time, and the rate of change of this pressure will depend on the flow rate of crankcase gases G g , their temperature T kg , the volume occupied by the crankcase gases V k and the influence of the movement of the engine pistons on this volume.
Объем картерного пространства, занимаемого газами, зависит от конструкции картера ДВС, объема масла в картере, а также от положения поршня, которое зависит от угла поворота коленчатого вала.The volume of crankcase space occupied by gases depends on the design of the engine crankcase, the volume of oil in the crankcase, and also on the position of the piston, which depends on the angle of rotation of the crankshaft.
Реализация способа представлена на чертежах:The implementation of the method is shown in the drawings:
На фиг. 1 представлена расчетная схема картерного пространства;Fig. 1 shows the calculation scheme of the crankcase space;
На фиг. 2 схема установки для измерения объема картерного пространства;Fig. 2 shows a diagram of the installation for measuring the volume of the crankcase space;
На фиг. 3 - графическое изображение процесса изменения давления в картере при измерении;Fig. 3 is a graphical representation of the process of changing the pressure in the crankcase during measurement;
На фиг. 4 зависимость результатов измерений объема картерного пространства от расхода подаваемого воздуха.Fig. 4 shows the dependence of the results of measurements of the crankcase volume on the flow rate of the supplied air.
Схема установки для измерения объема картерного пространства включает источник сжатого воздуха 1, газовый редуктор 2, манометр 3, кран расхода воздуха 4, для контроля давления воздуха в картере - манометр 5, кран 6, датчик давления 7, расходомер 8, регистрирующий расход газа из ресивера, система регистрации 9.The installation diagram for measuring the crankcase volume includes a compressed air source 1, a gas reducer 2, a pressure gauge 3, an air flow valve 4, for monitoring the air pressure in the crankcase - a pressure gauge 5, a valve 6, a pressure sensor 7, a flow meter 8 recording the gas flow from the receiver, a recording system 9.
На фиг. 1 представлена расчетная схема картерного пространства.Fig. 1 shows the calculation scheme of the crankcase space.
Обозначая объем картера незаполненного моторным маслом двигателя при положении поршня в верхней мертвой точке Vк0 и объем масла залитого в картер двигателя Vм, а также учитывая изменение объема из-за перемещения поршня Vп, получаем объем картерного пространства, занимаемого газами Vк в виде:Denoting the volume of the crankcase of the engine unfilled with engine oil with the piston at the top dead center V к0 and the volume of oil poured into the engine crankcase Vм , and also taking into account the change in volume due to the movement of the piston Vп , we obtain the volume of the crankcase space occupied by gases Vк in the form:
Для определения объема картера, занимаемого картерными газами в соответствии с зависимостью (1) остается неизвестным объем картера незаполненного моторным маслом двигателя при положении поршней в верхней мертвой точке Vк0.To determine the volume of the crankcase occupied by crankcase gases in accordance with dependence (1), the volume of the crankcase of an engine not filled with engine oil with the pistons in the top dead center position V к0 remains unknown.
Процесс измерений можно описать следующим образом. От источника сжатого воздуха 1 через газовый редуктор 2 подается воздух, давление которого контролируется манометром 3 и расход регулируется краном 4. Расход газа из ресивера при открытом кране 6 регистрируется расходомером 8 и регулируется при необходимости краном 2. Давление воздуха в картере контролируется манометром 5. Изменение давления воздуха в картере в процессе измерений записывается с помощью датчика давления 7 и системы регистрации 9.The measurement process can be described as follows. Air is supplied from compressed air source 1 through gas reducer 2, the pressure of which is controlled by pressure gauge 3 and the flow rate is regulated by valve 4. Gas flow rate from receiver with valve 6 open is recorded by flow meter 8 and regulated if necessary by valve 2. Air pressure in crankcase is controlled by pressure gauge 5. Change in air pressure in crankcase during measurement is recorded by pressure sensor 7 and recording system 9.
Процесс измерения производится в следующем порядке.The measurement process is carried out in the following order.
1. На выходе из ресивера 1 с помощью газового редуктора 2 при закрытом кране 4 устанавливается давление не менее 300 кПа, которое контролируется манометром 3.1. At the outlet of receiver 1, using gas reducer 2 with valve 4 closed, a pressure of at least 300 kPa is established, which is monitored by pressure gauge 3.
2. Открывается кран 6 для выхода воздуха из картера через расходомер 8.2. Open valve 6 to release air from the crankcase through flow meter 8.
3. Приоткрывается кран 4 на требуемую величину для обеспечения заданного расхода, который контролируется расходомером 8.3. Valve 4 is opened to the required value to ensure the specified flow rate, which is controlled by flow meter 8.
4. После установления требуемого режима потока (показания расходомера 8 стабилизируются и расход соответствует требуемому) и включения системы регистрации давления 9, установка готова к проведению измерений.4. After establishing the required flow mode (the flow meter readings 8 are stabilized and the flow rate corresponds to the required one) and turning on the pressure recording system 9, the installation is ready to take measurements.
5. Включается процесс регистрации времени и давления в картере 9 с помощью датчика давления 7.5. The process of recording time and pressure in crankcase 9 is activated using pressure sensor 7.
6. Перекрывается кран выхода воздуха 6.6. Close the air outlet valve 6.
7. При достижении заданного давления, регистрируемого по манометру 5, перекрывается кран 2 и продолжается регистрация изменения давления в картере измерительной системой 9 в течение ≈1 мин. Это позволяет оценить величину утечек воздуха через неплотности.7. When the set pressure, recorded by pressure gauge 5, is reached, valve 2 is closed and the pressure change in the crankcase is recorded by measuring system 9 for approximately 1 min. This allows the amount of air leakage through leaks to be assessed.
8. По результатам полученных измерений определяются: начальное давление в картере Р1, время повышения давления до Р2 (не более 25 кПа), количество поступившего за это время в картер воздуха ΔV, падение давления в картере за это же время ΔPy и рассчитывается объем картера.8. Based on the results of the measurements obtained, the following are determined: the initial pressure in the crankcase P 1 , the time for the pressure to increase to P 2 (no more than 25 kPa), the amount of air entering the crankcase during this time ΔV, the pressure drop in the crankcase during the same time ΔP y and the crankcase volume is calculated.
При установке избыточного давления на выходе после редуктора 300 кПа и повышения давления в картере в процессе измерений до уровня избыточного давления 25 кПа отношение абсолютных давлений на входе и выходе крана 4 будет составлять 2,39, что больше критического перепада для воздуха равного 1,89. Таким образом, режим течения газа в кране 2 будет критическим и не будет зависеть от изменения давления воздуха в картере. Процесс изменения давления показан на Фиг 3, где t1, t2, t3 - моменты начала, окончания подачи воздуха и окончания регистрации давления, соответственно; р1, р2, р3 - давление воздуха, соответствующие моментам t1, t2, и t3; Δpy=p2-p3- падение давления после окончания подачи воздуха.When setting the excess pressure at the outlet after the reducer to 300 kPa and increasing the pressure in the crankcase during the measurements to the excess pressure level of 25 kPa, the ratio of the absolute pressures at the inlet and outlet of valve 4 will be 2.39, which is greater than the critical pressure drop for air equal to 1.89. Thus, the gas flow regime in valve 2 will be critical and will not depend on the change in air pressure in the crankcase. The process of changing the pressure is shown in Fig. 3, where t 1 , t 2 , t 3 are the moments of the beginning and end of air supply and the end of pressure recording, respectively; p 1 , p 2 , p 3 are the air pressure corresponding to the moments t 1 , t 2 , and t 3 ; Δp y = p 2 - p 3 is the pressure drop after the end of air supply.
Изменение давления воздуха в картере Δp=(p2-p1) от количества поступившего воздуха может быть описано выражением в соответствии с уравнением состояния идеального газа:The change in air pressure in the crankcase Δp=(p 2 -p 1 ) from the amount of incoming air can be described by an expression in accordance with the equation of state of an ideal gas:
где: ΔV=Qв⋅Δt - объем воздуха, поступившего в картер;where: ΔV=Q in ⋅Δt is the volume of air entering the crankcase;
Qв - объемный расход поступающего воздуха;Q in - volumetric flow rate of incoming air;
Δt=(t2-t1) - время процесса подачи воздуха в картер;Δt=(t 2 -t 1 ) - time of the air supply process to the crankcase;
ρв - плотность воздуха;ρ in - air density;
Vк - объем картера;V k - crankcase volume;
R - газовая постоянная;R - gas constant;
Ткг - температура газов в картере.T kg is the temperature of gases in the crankcase.
Изменение давления Δp=(p2-p1) в картере от количества поступившего воздуха может быть описано выражением в соответствии с уравнением состояния идеального газа:The change in pressure Δp=(p 2 -p 1 ) in the crankcase from the amount of incoming air can be described by an expression in accordance with the equation of state of an ideal gas:
где: ΔV=Qв⋅Δt - объем воздуха, поступившего в картер; Qв - объемный расход поступающего воздуха; Δt=(t2-t1) - время процесса подачи воздуха в картер; ΔVy - потери воздуха в результате утечек; Vк - объем картера.where: ΔV=Q в ⋅Δt is the volume of air entering the crankcase; Q в is the volumetric flow rate of incoming air; Δt=(t 2 -t 1 ) is the time of the air supply process to the crankcase; ΔV y is air loss due to leaks; V к is the crankcase volume.
С учетом того, что в выражении (2) произведение (ρв⋅R⋅Ткг) представляет собой давление воздуха в картере в конце измерений р2, то после преобразований получим выражение для объема картера:Taking into account that in expression (2) the product (ρ in ⋅R⋅T kg ) represents the air pressure in the crankcase at the end of the measurements p 2 , then after transformations we obtain an expression for the crankcase volume:
Если в процессе измерений происходят утечки воздуха, то давление в картере после закрытия крана 4 (прекращение подачи воздуха) будет снижаться (участок после момента t2). За время (t3-t2)=(t2-t1) давление в картере снизится на величину Δру (Фиг 3). Для учета величины утечек на результат измерений внесем поправку в зарегистрированную величину Δр.If air leaks occur during the measurement process, the crankcase pressure will decrease after valve 4 is closed (air supply is stopped) (section after moment t 2 ). During the time (t 3 -t 2 )=(t 2 -t 1 ), the crankcase pressure will decrease by the value Δр y (Fig. 3). To take into account the amount of leaks on the measurement result, we will make a correction to the recorded value Δр.
В начале процесса подачи воздуха в картер (момент времени t1) давление в картере р1 практически равно давлению окружающей среды и утечки равны нулю. При давлении в картере р2 величина утечек приводит к снижению давления на Δру. Принимая рост утечек пропорциональным росту избыточного давления в картере среднее значение утечек будет пропорционально половине потерь давления при р2 или составлять 0,5⋅Δру. Тогда расчет объема картерного пространства будет вычисляться по выражению:At the beginning of the process of air supply to the crankcase (time t 1 ), the pressure in the crankcase p 1 is practically equal to the ambient pressure and the leaks are zero. At the pressure in the crankcase p 2 , the value of the leaks leads to a decrease in pressure by Δр y . Assuming the growth of leaks is proportional to the growth of excess pressure in the crankcase, the average value of leaks will be proportional to half the pressure loss at p 2 or will be 0.5⋅Δр y . Then the calculation of the volume of the crankcase space will be calculated using the expression:
Используя данную зависимость можно определить объем пространства картера любой конфигурации и полученное значение использовать в дальнейших исследованиях.Using this dependence, it is possible to determine the volume of the crankcase space of any configuration and use the obtained value in further research.
Пример выполнения способа.Example of implementation of the method.
1. От источника сжатого воздуха 1 через газовый редуктор 2 (с манометром 3 подается воздух, расход которого Qкг регистрируется газовым расходомером 8) и регулируется краном 4.1. From a compressed air source 1 through a gas reducer 2 (with a pressure gauge 3, air is supplied, the flow rate of which Q kg is recorded by a gas flow meter 8) and is regulated by a valve 4.
2. После установления режима потока и регистрации расхода расходомером 8 включается система регистрации 9 времени и давления в картере с помощью датчика давления 7.2. After establishing the flow mode and recording the flow rate by the flow meter 8, the system for recording 9 the time and pressure in the crankcase is switched on using the pressure sensor 7.
3. Перекрывается кран выхода воздуха 6.3. Close the air outlet valve 6.
4. При достижении заданного давления, регистрируемого по манометру 5, перекрывается кран 4 и продолжается регистрация изменения давления в картере (наличие утечек газа из пространства) измерительной системой 9 в течение ≈1 мин.4. When the set pressure, recorded by pressure gauge 5, is reached, valve 4 is closed and the recording of the change in pressure in the crankcase (the presence of gas leaks from the space) continues by measuring system 9 for ≈1 min.
5. Открывается кран 6 и избыточное давление стравливается с измеряемого объема.5. Open valve 6 and release excess pressure from the measured volume.
6. По результатам полученных измерений определяются:6. Based on the results of the measurements obtained, the following are determined:
- начальное давление в картере Р1;- initial pressure in the crankcase P 1 ;
- время Δt повышения давлениядоР2;- time Δt of pressure increase to P 2 ;
- количество поступившего за это время в картер воздуха ΔV=Qкг⋅Δt;- the amount of air entering the crankcase during this time ΔV=Q kg ⋅Δt;
- падение давления в картере ΔPy после перекрытия крана 4 за такое же время Δt;- pressure drop in the crankcase ΔP y after closing valve 4 for the same time Δt;
- рассчитывается объем картера по формуле (4).- the crankcase volume is calculated using formula (4).
В начале испытаний поведена проверка калибровка датчика давления. Для этого в измерительную полость подавался воздух заданного избыточного давления p, величина которого фиксировалась манометром и датчиком давления. Значения сигнала датчика давления в виде напряжения V (В) на каждом режиме записывались измерительной системой. Величина давления из единиц измерения мм рт.ст. в кПа переводилась на основании соотношения:At the beginning of the tests, the calibration of the pressure sensor was checked. For this purpose, air of a given excess pressure p was supplied to the measuring cavity, the value of which was recorded by a pressure gauge and a pressure sensor. The values of the pressure sensor signal in the form of voltage V (V) in each mode were recorded by the measuring system. The pressure value from units of measurement mm Hg to kPa was converted based on the relationship:
760 мм рт.ст.=101,325 кПа760 mm Hg = 101.325 kPa
Для проверки методики измерений на достоверность получаемых результатов проведены измерения емкости известного объема. В качестве объема измеряемого пространства была использована емкость из под воды объемом 20 л. Схема измерительной системы приведена на Фиг 2, где вместо картера двигателя была подключена емкость объемом 20 л. Испытания проводились при трех значениях расхода поступающего в емкость воздуха при избыточном давлении на выходе из редуктора 350 кПа, что позволяло иметь критическое истечение и постоянным расход воздуха при изменении избыточного давления в измеряемом объеме до 140 кПа. Результаты регистрации изменения давления в системе представлены в таблице 1.To check the measurement technique for the reliability of the obtained results, measurements of a container of known volume were carried out. A 20-liter water container was used as the volume of the measured space. The diagram of the measuring system is shown in Fig. 2, where a 20-liter container was connected instead of the engine crankcase. The tests were carried out at three values of the flow rate of air entering the container at an excess pressure at the outlet of the reducer of 350 kPa, which made it possible to have a critical outflow and a constant air flow rate when the excess pressure in the measured volume changed to 140 kPa. The results of recording the change in pressure in the system are presented in Table 1.
Среднее арифметическое значение измеренного объема составляет 20,1 л и разброс значений по трем опытам не превышает 2% от измеренного значения, что позволяет использовать данную методику для измерения объема картерного пространства ДВС.The arithmetic mean value of the measured volume is 20.1 l and the spread of values for three experiments does not exceed 2% of the measured value, which allows this method to be used to measure the crankcase volume of an internal combustion engine.
Измерение объема картерного пространства двигателя осуществлялось на остановленном двигателе при подаче воздуха из ресивера компрессора под избыточным давлением 350 кПа. Уровень масла в картере соответствовал метке максимального значения щупа. Утечки воздуха через маслозаливное отверстие, отверстие для щупа, ТНВД и компрессор, установленный на двигателе, были устранены. Возможность утечки подаваемого в картер двигателя воздуха осталась через поршневые кольца и незакрытые клапана в каких-либо цилиндрах двигателя, в зависимости от положения коленчатого вала во время проведения измерений.The engine crankcase volume was measured with the engine stopped and air supplied from the compressor receiver under excess pressure of 350 kPa. The oil level in the crankcase corresponded to the maximum value mark on the dipstick. Air leaks through the oil filler hole, the dipstick hole, the high-pressure fuel pump and the compressor installed on the engine were eliminated. The possibility of air leakage supplied to the engine crankcase remained through piston rings and unclosed valves in some engine cylinders, depending on the position of the crankshaft during the measurements.
Результаты регистрации давления подаваемого воздуха в картерном пространстве двигателя Д-240 №248100 в составе трактора МТЗ-80 показаны в таблице 2 при различных расходах подаваемого воздуха.The results of recording the pressure of the supplied air in the crankcase space of the D-240 engine No. 248100 as part of the MTZ-80 tractor are shown in Table 2 at different flow rates of the supplied air.
Результаты регистрации давления подаваемого воздуха в картерном пространстве двигателя Д-240 №393170 установленного на тормозном стенде показаны в таблице 3 при различных расходах подаваемого воздуха.The results of recording the pressure of the supplied air in the crankcase space of the D-240 engine No. 393170 installed on a brake test stand are shown in Table 3 at different flow rates of the supplied air.
Результаты регистрации давления подаваемого воздуха в картерном пространстве двигателя Д-243№213436 установленного на тормозном стенде показаны в таблице 4 при различных расходах подаваемого воздуха.The results of recording the pressure of the supplied air in the crankcase space of the D-243 No. 213436 engine installed on a brake test stand are shown in Table 4 at different flow rates of the supplied air.
Полученные результаты измерений объема картерного пространства двигателей Д-240 и Д-243 показывают, что измеренный объем меняется от 41,1 л до 51,8 л причем измеренный объем зависит от расхода подаваемого воздуха. Эта зависимость приведена на Фиг 4. Из представленного графика видно, что при расходе воздуха меньше 40 л/мин увеличивается разброс полученных значений и среднее значение снижается. Такой характер изменения результатов измерений можно объяснить влиянием утечек воздуха из картера, учет которых сделан примитивным для простоты вычислений и в результате при малых расходах воздуха это допущение приводит к большой погрешности.The obtained results of measurements of the crankcase volume of the D-240 and D-243 engines show that the measured volume changes from 41.1 l to 51.8 l, and the measured volume depends on the flow rate of the supplied air. This dependence is shown in Fig. 4. It is evident from the presented graph that at an air flow rate of less than 40 l/min, the spread of the obtained values increases and the average value decreases. This nature of the change in the measurement results can be explained by the influence of air leaks from the crankcase, the consideration of which is primitive for the simplicity of calculations, and as a result, at low air flow rates, this assumption leads to a large error.
Для уменьшения погрешности вычислений предлагается в анализе использовать только измерения при расходах подаваемого воздуха более 35 л/мин. В результате получаются средние значения измеренного объема:To reduce the calculation error, it is proposed to use in the analysis only measurements at the flow rate of the supplied air more than 35 l/min. As a result, the average values of the measured volume are obtained:
- для двигателя Д-240 №248100 Vк=48,7 л- for engine D-240 No. 248100 V k = 48.7 l
- для двигателя Д-240 №393170 Vк=49,8 л- for engine D-240 No. 393170 V k = 49.8 l
- для двигателя Д-243 №213436 Vк=50,4 л- for engine D-243 No. 213436 V k = 50.4 l
Разброс полученных значений измеренного объема картера находится в диапазоне 48,3…51,8 л. Среднее значение объема по результатам всех измерений с расходом подаваемого воздуха более 35 л/мин составляет Vкcp=49,95 л. Среднеквадратическое отклонение результатов составляет Sv=0,88 л. Для уровня значимости α=0,05 доверительный интервал составляет 0,50 л. Таким образом объем измеряемого картерного пространства для исследованных двигателей с вероятностью 95% составляет:The spread of the obtained values of the measured crankcase volume is in the range of 48.3…51.8 l. The average value of the volume based on the results of all measurements with the flow rate of the supplied air of more than 35 l/min is V кcp = 49.95 l. The standard deviation of the results is S v = 0.88 l. For the significance level of α=0.05, the confidence interval is 0.50 l. Thus, the volume of the measured crankcase space for the studied engines with a probability of 95% is:
Vк=49,95±0,5 л.V k = 49.95±0.5 l.
Полученные результаты по измерению объема картерного пространства показывают, что предлагаемое изобретение позволит определять объем картера с вероятностью 95% и погрешностью ±1%. Поэтому в дальнейшем при обработке данных по определению расхода картерных газов измерением давления в закрытом картере использовали значение объема картера Vк=50 л.The obtained results on measuring the volume of the crankcase space show that the proposed invention will allow determining the crankcase volume with a probability of 95% and an error of ±1%. Therefore, in the future, when processing the data on determining the consumption of crankcase gases by measuring the pressure in a closed crankcase, the value of the crankcase volume V c = 50 l was used.
По сравнению с прототипом предложенный способ значительно обеспечит снижение сложности процесса измерения объемов сложной формы, таких как картер двигателя внутреннего сгорания и точность измерения.Compared with the prototype, the proposed method will significantly reduce the complexity of the process of measuring volumes of complex shapes, such as the crankcase of an internal combustion engine, and the accuracy of the measurement.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2834903C1 true RU2834903C1 (en) | 2025-02-17 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3320793A1 (en) * | 1983-06-09 | 1984-12-13 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Method for determining the compression volume of reciprocating piston combustion engines |
US7529637B2 (en) * | 2007-01-31 | 2009-05-05 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus to determine pressure in an unfired cylinder |
RU2698596C2 (en) * | 2017-10-18 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" | Method for determining volume of oil added to crankcase of internal combustion engine during motor vehicle maintenance |
RU2771881C1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-05-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Method for accurately determining the volume of intricate-shaped cavities |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3320793A1 (en) * | 1983-06-09 | 1984-12-13 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Method for determining the compression volume of reciprocating piston combustion engines |
US7529637B2 (en) * | 2007-01-31 | 2009-05-05 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus to determine pressure in an unfired cylinder |
RU2698596C2 (en) * | 2017-10-18 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" | Method for determining volume of oil added to crankcase of internal combustion engine during motor vehicle maintenance |
RU2771881C1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-05-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Method for accurately determining the volume of intricate-shaped cavities |
RU2781463C1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-10-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Set of tools for measuring chamber volumes in hollow products |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5112196A (en) | Method and apparatus for analyzing the operating condition of a machine | |
CA1279498C (en) | System for measuring the pore volume and permeability of very tight core plugs and method therefor | |
CN108007655B (en) | A kind of closed container leak detecting device peculiar to vessel and slip detection method | |
RU2834903C1 (en) | Method of determining volume of internal combustion engine crankcase | |
RU209441U1 (en) | Universal cell of phase equilibria | |
CN108627222A (en) | A kind of oil meter nucleus correcting system | |
CN112630118B (en) | Gas permeability measuring device and measuring method for compact material | |
SU1682648A1 (en) | Method of measuring of rate of leakage of working fluid over piston and rod of hydraulic cylinder and device for performing such measurements | |
US5020359A (en) | Measuring method and device for determining a pumping characteristic or a parameter of a fluid | |
RU2820609C1 (en) | Method of measuring volume of a tank of complex geometrical shape | |
RU1816975C (en) | Method and device for leak testing | |
RU2317438C1 (en) | Device for measuring fuel deliveries of high-pressure fuel pumps | |
RU2333468C1 (en) | Method for measuring effective volume and testing leakproofness of pneumatic brake chambers and device to this effect | |
RU2803430C1 (en) | Device for determining phase permeabilities | |
RU2797157C1 (en) | Method for measuring water level in a well | |
SU1427221A1 (en) | Method of testing thin-walled shells by hydraulic pressure | |
RU2829308C1 (en) | Method for determining volume of cavity formed as result of soil subsidence under monolithic segment-spherical foundation | |
SU1613901A1 (en) | Method of testing articles for hermetic sealing | |
CN217505575U (en) | Rock stress sensitivity testing device | |
CN110895202A (en) | A test device to study the influence of environmental factors on flow measurement | |
RU2296311C1 (en) | Device for pressure-tightness testing | |
RU2204118C2 (en) | Process testing tightness of articles | |
SU1589095A1 (en) | Method of testing articles for air-tightness | |
SU1577485A1 (en) | Method of determining gas quantity in articles | |
RU2030625C1 (en) | Method and device for determining internal volume of fuel pipe line |