Проведение поисковых экспериментов

Введение

 

Состояние цилиндропоршневой (ЦПГ) и герметичность камеры сгорания является одним из важных параметров технического состояния двигателя, существенно влияющих на правильную работу двигателя. При негерметичности ЦПГ снижаются технико-экономические показатели работы двигателя: мощность, удельный и часовой расход топлива. Повышается температура выхлопных газов, увеличивается количество вредных выбросов в атмосферу, значительно ухудшаются пусковые качества, снижается надежность и долговечность работы двигателя.

По мере совершенствования конструктивно-технологических элементов машин (в первую очередь ДВС) повышаются требования к оборудованию технического сервиса. Не в последнюю очередь эти требования касаются и средств технической диагностики, где наблюдается заметное отставание в части развития новых методов диагностирования, способных существенно повысить достоверность диагноза при одновременном снижении его трудоемкости.

С этой целью проводится широкий комплекс работ, связанных с повышением надежности мобильной техники. Не последнее значение при этом имеет вопрос, связанный с технической диагностикой машин, которая позволяет уменьшить расходы на техническое обслуживание (ТО) и ремонт, сократить простои мобильной техники из-за внезапного отказа, возникшего по техническим причинам, контролировать состояние узлов и агрегатов машин.

Их внедрение позволяет в 2,5 раза уменьшить число отказов и снизить простои машин по техническим неисправностям, увеличить межремонтный ресурс в 1,5-2 раза, на 30-40 % снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт. А также уменьшить количество вредных выбросов, из-за более полного горения топлива в цилиндрах двигателя.

     Успешное решение данного вопроса возможно при комплексном подходе, предполагающем разработку и внедрение новых методов контроля состояния двигателя влияющего на эффективные показатели работы мобильной техники.

Несвоевременный  и недостаточно качественный контроль технического состояния обуславливает работу двигателя с пониженной экономичностью и экологической безопасностью. Герметичность цилиндропоршневой группы ЦПГ и камеры сгорания является одним из важных параметров технического состояния двигателя т.к. она влияет на технико-экономические показатели: существенно ухудшает пусковые качества двигателя, снижается надежность и долговечность работы, увеличивается расход топлива.

Отклонение мощности от номинальных значений негативно сказывается на работе машинно-тракторного агрегата (МТА). Уменьшение мощности приводит к снижению производительности, и как следствие – увеличению сроков выполнения сельскохозяйственных работ. Увеличение мощности сверх номинальной приводит к перерасходу горюче-смазочных материалов (ГСМ), быстрому износу ресурсоопределяющих деталей двигателя.

Одной из причин такого положения является недостаточная обеспеченность диагностирования средствами оперативного контроля, ограниченностью результатов научных исследований в данном направлении. 

По мере совершенствования конструктивно-технологических элементов машин (в первую очередь ДВС) повышаются требования к оборудованию технического сервиса. Не в последнюю очередь эти требования касаются и средств технической диагностики, где наблюдается заметное отставание в части развития новых методов диагностирования, способных существенно повысить достоверность диагноза при одновременном снижении его трудоемкости. В настоящее время существующие методы и способы оценки технического состояния цилиндропоршневой группы не обеспечивают в полной мере поставленную им техническую задачу. Поэтому они должны быть улучшены, усовершенствованы за счет разработки новых методов, позволяющих сократить затраты труда и материальных ресурсов за счет сокращения разборочно-сборочных работ, и повысить информативность диагноза при контроле. Таким образом, контроль технического состояния ЦПГ имеет практическую и научную значимость.

Объект исследования. Процесс поцилиндрового изменения неплотностей цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания в пусковых режимах.

Предмет исследования. Закономерности изменения неплотностей цилиндропоршневой группы в зависимости от технического состояния и режима работы двигателя.

Научная гипотеза. В качестве параметра оценки технического состояния цилиндропоршневой группы может быть использовано поцилиндровое значение разности расходов воздуха на впуске и выпуске двигателя в пусковом режиме без подачи топлива.

Научная новизна.  Разработана математическая модель, характеризующая зависимость разности расходов воздуха от неплотности цилиндропоршневой группы.

Новизна предложенного способа подтверждена патентом РФ (Пат. 2010120139/06(028625).

Разработана схема технологического процесса диагностирования технического состояния ЦПГ дизельных двигателей.

Практическая значимость. Разработана технологическая схема диагностирования цилиндропоршневой группы позволяющая упростить процесс оценки технического состояния ЦПГ двигателя, сократить его продолжительность и трудоемкость, повысить достоверность и точность диагноза и снизить общие затраты при эксплуатации машинно-тракторного агрегата на техническое обслуживание и ремонт.

Цель исследования - рассмотреть чувствительность способа оценки неплотности цилиндропоршневой ДВС по разности расходов воздуха на впуске и выпуске и способа диагностирования по давлению конца сжатия и выявить оптимальный способ контроля технического состояния ЦПГ.

 

 

Схема 1 – Схема диагностирования ЦПГ по разности расхода воздуха на впуске и выпуске

Техническая задача – оценка состояния каждого из цилиндров двигателя в отдельности.

Это достигается тем, что определяют разность расхода воздуха при пусковом режиме на впуске и на выпуске. Полученное значение разности расхода воздуха сравнивают с нормативными значениями расхода воздуха, на основании чего судят о техническом состоянии каждого из цилиндров двигателя.

 

 

Подготовка к проведению экспериментальных исследований

 

Работа дизельного двигателя оценивается в основном по его мощностным и экономическим (удельный расход топлива) показателям. Существенны также оценки по пусковым качествам, уровню шума и расходу масла, запасу крутящего момента.

В качестве основного показателя, характеризующего износное состояние деталей ЦПГ, в работе [11] приняты относительные неплотности цилиндров, измеряемые с помощью пневматического калибратора. Для выполнения поставленных задач был разработан специальный измерительный комплекс для приема сигналов и регистрации на ленте осциллографа следующих параметров: крутящего момента на валу двигателя, индикаторной диаграммы, расхода воздуха двигателем, числа оборотов коленчатого вала, в.м.т. поршня, ударов поршня о стенку цилиндра, давления конца сжатия в цилиндре (с выключенной подачей топлива) на различных скоростных режимах работы двигателя и на пусковыхоборотах. Также проводилась диагностика ЦПГ двигателя по давлению конца такта сжатия, которое определялось по диаграммам сжатие-расширение без сгорания топлива, измерялась утечка газов прорывающихся в картер двигателя через сопряжения гильза – кольца – поршень. Для этой цели использовался газосчетчик типа ГФК – 6.

Результаты исследования показывают, что с увеличением неплотностей цилиндров Д-50 примерно от 2-11 мм², угар масла возрастает в 5-6 раз, достигая 0,38-0,45 кг/час.

Эффективная мощность двигателя Д-50 с увеличением неплотностей цилиндров уменьшается незначительно (на 7-8%). Такая закономерность объясняется тем, что с увеличением неплотностей цилиндров возрастает интенсивность поступления картерной смазки. Сгорая, масло служит дополнительным топливом и несколько компенсирует падение мощности вследствие износа деталей цилиндропоршневой группы, кроме того, прорыв газов в картер двигателя за малый промежуток времени, на номинальном скоростном режиме, не превышает 2,0-2,5% от поступающего в цилиндры воздуха.

Также необходимо учитывать и мощность механических потерь, которая уменьшается с износом деталей двигателя.

Износ деталей ЦПГ приводит к увеличению утечек газов из камеры сгорания в картер двигателя. При величине неплотностей цилиндров 10-11 мм², расход газов достигает 95-105 л/мин, в то время как у обкатанного двигателя – 16-18 л/мин.

Химический анализ картерных газов показал, что они содержат большое количество не участвующего в горении количества воздуха (около 70%). Это говорит о том, что утечка газов в картер двигателя происходит в основном на такте сжатия. Расход топлива и угар масла определялись весовым методом. Мощность двигателя изменяется с увеличением износа цилиндропоршневой группы.

 

Рисунок 1.1 Изменение относительных неплотностей цилиндров двигателя Д-50:

 

 - неплотность камеры сгорания;  - неплотность цилиндров;  - неплотность клапанов головки

 

 

Рисунок 1.2 Изменение амплитуды (А) колебания гильзы и параметров, характеризующих механические потери в двигателе Д-50:

 

 - мощность потерь на трение в двигателе; - условное давление трения; - механический кпд двигателя

 

Эффективная мощность двигателя в зависимости от неплотностей цилиндров изменяется по закону, близкому к прямой линии,

 ,

а в зависимости от выработки в моточасах – по параболе

N_е = -0,00329* 10^-4*Т²+0,01879*10^-2*T + 51,1717

Механический кпд двигателя  до неплотностей цилиндров 6-7 мм² увеличивается, а затем уменьшается. Максимальное значение, равное 0,788 соответствует 3100 моточасов работы двигателя. Из графиков рис 1.1-1.2 видно, что коэффициент механических потерь снижается в момент заметного увеличению ударов о стенку цилиндра, характеризуемых амплитудой колебания гильзы.

С увеличением неплотности цилиндров от 2,5 до 11,0 мм² среднее эффективное давление уменьшается с 6,0 до 5,2 кг/см², а эффективный кпд двигателя уменьшается с 0,315 до 0,267, т.е. степень использования тепла на полезную работу с ростом неплотностей уменьшается. При этом экономичность работы двигателя ухудшается, о чем свидетельствует увеличение удельного расхода топлива с 197,3 до 227,1 г/элсч.

Увеличение прорыва газов в картер не только ухудшает условия пуска двигателя, но и сопровождается некоторым увеличением давления газов в картере при работе двигателя.

Рост неплотностей цилиндров приводит к значительному ухудшению индикаторных показателей двигателя Д-50. Так с увеличением неплотностей цилиндров с 2,5 до 11,0 мм² среднее индикаторное давление уменьшается на 8,2-8,7 кг/см²; индикаторная мощность падает с 68 до 57 л.с.; индикаторный кпд уменьшается – с 0,44 до 0,28. Жесткость работы двигателя с износом цилиндропоршневой группы уменьшается.

 

Заключение

По итогам выполненных исследований в НИР можно выделить следующие результаты:

· Изучены современные способы диагностирования цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания;

· Рассмотрены преимущества и недостатки данных способов

· Произведен эксперимент по оценке неплотности цилиндропоршневой группы ДВС по разности расходов воздуха на впуске и выпуске дизельного ДВС;

· Были полностью выполнены все разделы НИР.

Библиографический список

 

1. Терских И.П. Диагностика технического состояния тракторов. – Иркутск, 1975. – 161 с.

2. Бельских В.И. Диагностика технического состояния и регулировка тракторов. – М.: Колос, 1973. – 495 с.

3.  Под редакцией проф. С.А. Иофинова. Сборник научных трудов «Методы и средства повышения эффективности использования мобильных сельскохозяйственных агрегатов». – Л.: Типография ЛОТКЗ, 1987. – 86 с.

4. Методы, технические средства контроля и диагностики машин: Сб. науч. тр./ВАСХНИЛ. Сиб. Отд – ние. – Новосибирск, 1987. – 132 с.

5. Труды ГОСНИТИ. Том 6. – Москва – 1965. – 135 с.

6. Труды НАТИ. Выпуск 262. Автоматизация стендовых испытаний тракторов. – Москва 1979. – 76 с.

7. Труды НАТИ. Выпуск 163. Приборы и аппаратура, для исследований и испытаний тракторов и их агрегатов. – Москва 1963. – 92 с.

8. Колчин А.В., Бобков Ю.К. Новые средства и методы диагностирования автотракторных двигателей. – М.: Колос, 1982. – 111 с.

9. Колчин А.В. Датчики средств диагностирования машин. – М.: Машиностроение, 1984. – 120 с.

10.  Диагностирование бензиновых двигателей по составу отработавших газов на основе выключения цилиндров. А. дис. к.т.н. 05.20.03. Александров Н.П. – Иркутск 2004. – 20 с.

11. Диагностирование  автомобильных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала. А. дис. к.т.н. Гребенников А.С. – Саратов 2002. – 42 с.

12. Г.Гюнтер. Диагностика дизельных двигателей. Пер.с нем. – М.: ЗАО КЖИ      «За рулем», 2004. – 176 с.

13. Дизельные двигатели - устройство, обслуживание, ремонт, поиск и устранение неисправностей. – М.: Петит, 2004. – 384 с

Введение

 

Состояние цилиндропоршневой (ЦПГ) и герметичность камеры сгорания является одним из важных параметров технического состояния двигателя, существенно влияющих на правильную работу двигателя. При негерметичности ЦПГ снижаются технико-экономические показатели работы двигателя: мощность, удельный и часовой расход топлива. Повышается температура выхлопных газов, увеличивается количество вредных выбросов в атмосферу, значительно ухудшаются пусковые качества, снижается надежность и долговечность работы двигателя.

По мере совершенствования конструктивно-технологических элементов машин (в первую очередь ДВС) повышаются требования к оборудованию технического сервиса. Не в последнюю очередь эти требования касаются и средств технической диагностики, где наблюдается заметное отставание в части развития новых методов диагностирования, способных существенно повысить достоверность диагноза при одновременном снижении его трудоемкости.

С этой целью проводится широкий комплекс работ, связанных с повышением надежности мобильной техники. Не последнее значение при этом имеет вопрос, связанный с технической диагностикой машин, которая позволяет уменьшить расходы на техническое обслуживание (ТО) и ремонт, сократить простои мобильной техники из-за внезапного отказа, возникшего по техническим причинам, контролировать состояние узлов и агрегатов машин.

Их внедрение позволяет в 2,5 раза уменьшить число отказов и снизить простои машин по техническим неисправностям, увеличить межремонтный ресурс в 1,5-2 раза, на 30-40 % снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт. А также уменьшить количество вредных выбросов, из-за более полного горения топлива в цилиндрах двигателя.

     Успешное решение данного вопроса возможно при комплексном подходе, предполагающем разработку и внедрение новых методов контроля состояния двигателя влияющего на эффективные показатели работы мобильной техники.

Несвоевременный  и недостаточно качественный контроль технического состояния обуславливает работу двигателя с пониженной экономичностью и экологической безопасностью. Герметичность цилиндропоршневой группы ЦПГ и камеры сгорания является одним из важных параметров технического состояния двигателя т.к. она влияет на технико-экономические показатели: существенно ухудшает пусковые качества двигателя, снижается надежность и долговечность работы, увеличивается расход топлива.

Отклонение мощности от номинальных значений негативно сказывается на работе машинно-тракторного агрегата (МТА). Уменьшение мощности приводит к снижению производительности, и как следствие – увеличению сроков выполнения сельскохозяйственных работ. Увеличение мощности сверх номинальной приводит к перерасходу горюче-смазочных материалов (ГСМ), быстрому износу ресурсоопределяющих деталей двигателя.

Одной из причин такого положения является недостаточная обеспеченность диагностирования средствами оперативного контроля, ограниченностью результатов научных исследований в данном направлении. 

По мере совершенствования конструктивно-технологических элементов машин (в первую очередь ДВС) повышаются требования к оборудованию технического сервиса. Не в последнюю очередь эти требования касаются и средств технической диагностики, где наблюдается заметное отставание в части развития новых методов диагностирования, способных существенно повысить достоверность диагноза при одновременном снижении его трудоемкости. В настоящее время существующие методы и способы оценки технического состояния цилиндропоршневой группы не обеспечивают в полной мере поставленную им техническую задачу. Поэтому они должны быть улучшены, усовершенствованы за счет разработки новых методов, позволяющих сократить затраты труда и материальных ресурсов за счет сокращения разборочно-сборочных работ, и повысить информативность диагноза при контроле. Таким образом, контроль технического состояния ЦПГ имеет практическую и научную значимость.

Объект исследования. Процесс поцилиндрового изменения неплотностей цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания в пусковых режимах.

Предмет исследования. Закономерности изменения неплотностей цилиндропоршневой группы в зависимости от технического состояния и режима работы двигателя.

Научная гипотеза. В качестве параметра оценки технического состояния цилиндропоршневой группы может быть использовано поцилиндровое значение разности расходов воздуха на впуске и выпуске двигателя в пусковом режиме без подачи топлива.

Научная новизна.  Разработана математическая модель, характеризующая зависимость разности расходов воздуха от неплотности цилиндропоршневой группы.

Новизна предложенного способа подтверждена патентом РФ (Пат. 2010120139/06(028625).

Разработана схема технологического процесса диагностирования технического состояния ЦПГ дизельных двигателей.

Практическая значимость. Разработана технологическая схема диагностирования цилиндропоршневой группы позволяющая упростить процесс оценки технического состояния ЦПГ двигателя, сократить его продолжительность и трудоемкость, повысить достоверность и точность диагноза и снизить общие затраты при эксплуатации машинно-тракторного агрегата на техническое обслуживание и ремонт.

Цель исследования - рассмотреть чувствительность способа оценки неплотности цилиндропоршневой ДВС по разности расходов воздуха на впуске и выпуске и способа диагностирования по давлению конца сжатия и выявить оптимальный способ контроля технического состояния ЦПГ.

 

 

Схема 1 – Схема диагностирования ЦПГ по разности расхода воздуха на впуске и выпуске

Техническая задача – оценка состояния каждого из цилиндров двигателя в отдельности.

Это достигается тем, что определяют разность расхода воздуха при пусковом режиме на впуске и на выпуске. Полученное значение разности расхода воздуха сравнивают с нормативными значениями расхода воздуха, на основании чего судят о техническом состоянии каждого из цилиндров двигателя.

 

 

Подготовка к проведению экспериментальных исследований

 

Работа дизельного двигателя оценивается в основном по его мощностным и экономическим (удельный расход топлива) показателям. Существенны также оценки по пусковым качествам, уровню шума и расходу масла, запасу крутящего момента.

В качестве основного показателя, характеризующего износное состояние деталей ЦПГ, в работе [11] приняты относительные неплотности цилиндров, измеряемые с помощью пневматического калибратора. Для выполнения поставленных задач был разработан специальный измерительный комплекс для приема сигналов и регистрации на ленте осциллографа следующих параметров: крутящего момента на валу двигателя, индикаторной диаграммы, расхода воздуха двигателем, числа оборотов коленчатого вала, в.м.т. поршня, ударов поршня о стенку цилиндра, давления конца сжатия в цилиндре (с выключенной подачей топлива) на различных скоростных режимах работы двигателя и на пусковыхоборотах. Также проводилась диагностика ЦПГ двигателя по давлению конца такта сжатия, которое определялось по диаграммам сжатие-расширение без сгорания топлива, измерялась утечка газов прорывающихся в картер двигателя через сопряжения гильза – кольца – поршень. Для этой цели использовался газосчетчик типа ГФК – 6.

Результаты исследования показывают, что с увеличением неплотностей цилиндров Д-50 примерно от 2-11 мм², угар масла возрастает в 5-6 раз, достигая 0,38-0,45 кг/час.

Эффективная мощность двигателя Д-50 с увеличением неплотностей цилиндров уменьшается незначительно (на 7-8%). Такая закономерность объясняется тем, что с увеличением неплотностей цилиндров возрастает интенсивность поступления картерной смазки. Сгорая, масло служит дополнительным топливом и несколько компенсирует падение мощности вследствие износа деталей цилиндропоршневой группы, кроме того, прорыв газов в картер двигателя за малый промежуток времени, на номинальном скоростном режиме, не превышает 2,0-2,5% от поступающего в цилиндры воздуха.

Также необходимо учитывать и мощность механических потерь, которая уменьшается с износом деталей двигателя.

Износ деталей ЦПГ приводит к увеличению утечек газов из камеры сгорания в картер двигателя. При величине неплотностей цилиндров 10-11 мм², расход газов достигает 95-105 л/мин, в то время как у обкатанного двигателя – 16-18 л/мин.

Химический анализ картерных газов показал, что они содержат большое количество не участвующего в горении количества воздуха (около 70%). Это говорит о том, что утечка газов в картер двигателя происходит в основном на такте сжатия. Расход топлива и угар масла определялись весовым методом. Мощность двигателя изменяется с увеличением износа цилиндропоршневой группы.

 

Рисунок 1.1 Изменение относительных неплотностей цилиндров двигателя Д-50:

 

 - неплотность камеры сгорания;  - неплотность цилиндров;  - неплотность клапанов головки

 

 

Рисунок 1.2 Изменение амплитуды (А) колебания гильзы и параметров, характеризующих механические потери в двигателе Д-50:

 

 - мощность потерь на трение в двигателе; - условное давление трения; - механический кпд двигателя

 

Эффективная мощность двигателя в зависимости от неплотностей цилиндров изменяется по закону, близкому к прямой линии,

 ,

а в зависимости от выработки в моточасах – по параболе

N_е = -0,00329* 10^-4*Т²+0,01879*10^-2*T + 51,1717

Механический кпд двигателя  до неплотностей цилиндров 6-7 мм² увеличивается, а затем уменьшается. Максимальное значение, равное 0,788 соответствует 3100 моточасов работы двигателя. Из графиков рис 1.1-1.2 видно, что коэффициент механических потерь снижается в момент заметного увеличению ударов о стенку цилиндра, характеризуемых амплитудой колебания гильзы.

С увеличением неплотности цилиндров от 2,5 до 11,0 мм² среднее эффективное давление уменьшается с 6,0 до 5,2 кг/см², а эффективный кпд двигателя уменьшается с 0,315 до 0,267, т.е. степень использования тепла на полезную работу с ростом неплотностей уменьшается. При этом экономичность работы двигателя ухудшается, о чем свидетельствует увеличение удельного расхода топлива с 197,3 до 227,1 г/элсч.

Увеличение прорыва газов в картер не только ухудшает условия пуска двигателя, но и сопровождается некоторым увеличением давления газов в картере при работе двигателя.

Рост неплотностей цилиндров приводит к значительному ухудшению индикаторных показателей двигателя Д-50. Так с увеличением неплотностей цилиндров с 2,5 до 11,0 мм² среднее индикаторное давление уменьшается на 8,2-8,7 кг/см²; индикаторная мощность падает с 68 до 57 л.с.; индикаторный кпд уменьшается – с 0,44 до 0,28. Жесткость работы двигателя с износом цилиндропоршневой группы уменьшается.

 

Проведение поисковых экспериментов

 

1. Диагностика цилиндропоршневой группы по давлению конца сжатия (компрессия).

Компрессия - один из обобщающих показателей состояния поршней, гильз, колец, клапанов и их гнезд, прокладок головок блока и форсунок в гнезде. В результате износа указанных дета­лей и нарушения прокладок увеличиваются неплотность и утечка газов из цилиндра двигателя. Компрессия снижается, утечка га­зов возможна через прокладку головки блока, если она неплотно прижата, или порвана, неплотности прилегания всасывающего или выпускного клапанов, через зазор между поршнем и цилиндром при износе колец поршней, гильз, трещины в гильзе цилиндра, форсу­ночное отверстие при неплотной посадке форсунки в гнезде или неисправной прокладке. В результате таких утечек компрессия в цилиндрах двигателя уменьшается, мощностные и топливные пока­затели ухудшаются, падение компрессии особенно затрудняет пуск дизельных двигателей и особенно в холодное время. В таких слу­чаях температура воздуха в конце такта сжатия получается недо­статочной для самовоспламенения топлива. Минимальное значение компрессии Р_с при прокрутке двигателя на пусковых оборотах (n = 180-200 об/мин) можно подсчитать по формуле:

,                    

  где Ра - давление конца впуска, ; Р_а= 0,85-0,96; n₁-показатель политропы сжатия на пусковых оборотах n₁= 1,32; - доля утечки воздуха в картер двигателя, % от количества воздуха, всасываемого в цилиндр. По данным НАТИ, при предель­но изношенной цилиндропоршневой группе  = 35%. Минимальное значение компрессии цилиндра на пусковых обо­ротах составляет 15-17 . При меньших значениях давления конца сжатия дизельный двигатель в холодную погоду завести поч­ти невозможно. Давление конца сжатия проверяют компрессометрами.

Для определения компрессии в цилиндре наконечник прибора устанавливают на место форсунки и прижимают к гнезду так, что­бы не было пропуска сжимаемого воздуха в атмосферу. Перед про­веркой воздухоочиститель промывают, а двигатель прогревают до рабочей температуры. Компрессию замеряют при включенном ме­ханизме декомпрессора на пусковых оборотах двигателя. При этом включена повышенная передача редуктора пускового двигателя, чис­ло оборотов которого замеряют тахометром. Спускной вентиль компрессометра завернут, как только стрелка прибора достигнет мак­симума и остановится, прокручивание вала двигателя прекращают, записывают показания, и так повторяют для каждого цилиндра.

Разница величин давления сжатия между цилиндрами одного и того же двигателя не должна превышать 1,7-2 . При боль­шей разнице в компрессии резко увеличиваются неравномерность работы и вибрация двигателя. Если показания компрессии заниже­ны в двух рядом расположенных цилиндрах, то вероятнее всего, пробита прокладка головки блока. Воздух из одного цилиндра пе­ретекает в другой, чтобы выяснить причину низкой компрессии какого-нибудь цилиндра, нужно прослушать выход воздуха из сапу­на в выпускной трубе и во всасывающем патрубке при поворачива­нии коленчатого вала рывками на такте сжатия. Свист и шипение воздуха в указанных местах свидетельствуют о том, что изноше­ны сопряжения цилиндр - кольца - поршень, выпускной или всасы­вающий клапаны. Если прокладка пробита наружу или плохо затя­нуты гайки шпилек головки блока, то масло, которым смазывают стык, будет пузыриться, это явление так же, как и выход воз­духа из-под форсунки, легко обнаружить визуально во время рабо­ты двигателя.

Недостатками этого способа определения состояния цилиндропоршневой группы являются: повышенная трудоемкость, так как необходимо выполнить операцию по снятию форсунок двигателя, а иногда это вообще невозможно, без предварительной разборки некоторых конструкций двигателей; недостоверность показаний, в силу выше всех перечисленных факторов, которые главным образом влияют на показания прибора.

2. Диагностика цилиндропоршневой группы по относительной величине неплотности.

Под неплотностью понимают суммарную пло­щадь сечений, через которую проходят сжатый воздух и газы из надпоршневого пространства цилиндра. Непосредственно измерить абсолютную величину неплотности в различных сопряжениях очень трудно или совсем невозможно. Поэтому обычно замеряют не кон­кретные неплотности, а суммарные (относительные), характеризую­щиеся пропускной способностью газов, относительную неплотность измеряют пневматическим калибратором (прибор разработан в Волгоград­ском СХИ).

Прибор (рис.1.3) состоит из двух камер 4 и 6, сообщающихся между собой через калиброванное отверстие 8.

Рисунок 1.3 Схема прибора для замера неплотностейв ЦПГ

Камера 4 - постоянного давления, камера 6 /измерительная/ - переменного. Постоянство давления в камере 4 поддерживается с помощью редуктора 2 с вентилем 1. К каждой из камер подсоединены манометры 3 и 6. Измерительная камера гибким шлангом соединяется с наконечником 7. Наконечник во время измерений устанавливается вместо форсун­ки проверяемого цилиндра, для измерения относительной неплотности цилиндра с помощью пневматического калибратора необходим сжатый воздух, который подается в рабочую камеру 4 с манометром 3 через редуктор 2. Перед началом измерений двигатель прогревают. Поршень в измеряемом цилиндре устанавливают неподвижно в ВМТ, коленчатый вал затормаживают.

Сжатый воздух, пройдя из камеры 4 через калибровочное от­верстие 8 в камеру 6, поступает через гибкий шланг и наконеч­ник 7 в камеру сгорания проверяемого цилиндра. Чем больше сум­марная неплотность цилиндра, тем меньше давление в камере 6 а разность давлений (перепад) в рабочей и измерительной камерах больше.

Калиброванные отверстия 8 просверлены в шайбах толщиной 3 мм, поверхности и края которых, а также сами отверстия, тщательно отполированы, набора шайб с калиброванными отверстиями 1,0-1,5; 2,0-3,0; 6,0-7,0 мм² вполне достаточно для измерения неплотностей у цилиндров разных двигателей. Гибкий шланг подбирают так, чтобы сечение его внутреннего диаметра было в 5-10 раз больше площади измеряемого отверстия. Длина шланга при­нимается не более 7-10 м.

  Характер изменения давления в измерительной камере в зави­симости от величины измеряемой неплотности показан на рис. 1.4. При этом давление в рабочей камере постоянное и вполне определенное.

 

 

Рисунок 1.4 График для опре­деления относительной не­плотности в ЦПГ

Чаще всего его устанавливают регу­лировкой 5 атм. Из графика видно, что наилучший диапазон измерения неплотностей в зависимости от дав­ления соответствует участку кривой а-в. В этом диапазоне измерений при­бор более чувствителен и точен. Для разных марок двигателей величина измеряемой неплотности различная. Поэтому, чтобы пользоваться прибо­ром для проверок цилиндропоршневой группы разных двигателей, нуж­но иметь соответствующие тарировочные кривые, как на рис.1.4. Величину измеренного давления  в измерительной камере 6 (рис.1.3) сносят на тарировочную кривую (рис.1.4), а затем - на ось абс­цисс и находят искомую неплотность , по которой оценивают состояние цилиндропоршневой группы. Для быстрой и удобной замены калиброванных шайб в конструкции калибратора предусмотрено переходное устройство, соединяющее рабочую и измерительную ка­меры.

По величине относительной неплотности можно определить эко­номическую целесообразность дальнейшей эксплуатации двигателя (рис.1.5).

Рисунок 1.5 График для определения моторесурса двигателя

 

Точка А на кривой 1 соответствует минимуму затрат. Он будет соответствовать определенной выработке двигателя в моточасах. Спроектировав точку А на кривую 2, нетрудно установить предель­ную величину относительной неплотности. Вполне очевидно, что дальнейшая эксплуатация двигателя (вправо от точки А) экономичес­ки нецелесообразна. Таким образом, имея эти зависимости и заме­рив калибратором величину относительной неплотности, можно ре­шить вопрос о постановке двигателя в ремонт. Для оценки технического состояния цилиндропоршневой груп­пы по результатам замера пневматическим калибратором удобно пользоваться удельной неплотностью. Она вычисляется как отно­шение общей неплотности к полному объему цилиндра. Так, удель­наянеплотность более 0,02  считается недопустимой. Тре­буются разборка двигателя и замена износившихся деталей цилиндропоршневой группы. Этот способ обладает большой трудоемкостью.

3. Диагностика цилиндропоршневой группы по расходу воздуха.