Оценка технического состояния цилиндропоршневой группы ( ЦПГ ) двигателя при замере пульсаций разрежения и избыточного давления.

Разрежение во впускном и давление в выпускном трубопроводах изменяется в зависимости от износа цилиндропоршневой группы, состояния газораспределительного механизма, регулировки карбюратора и установки зажигания. С увеличением износа разрежение уменьшается. У исправного двигателя оно колеблется в пределах 60— 66 кПа, у изношенного или неисправного двигателя (позднее за­жигание, пропуск газов и др.) — от 44 до 50,7 кПа.

Разрежение замеряется вакуумметром, присоединенным к впускному трубопроводу. По показаниям вакуумметра и характеру движения стрелки можно приближенно судить о некоторых неисправностях в двигателе [20]. Так, при нарушении регулировки карбюратора и неисправности прерывателя стрелка вакуумметра медленно колеблется в интервале 33—50 кПа.

Если увеличилось давление во впускном трубопроводе, при повышении частоты вращения вала двигателя показания вакуумметра плавно снижаются, а при закрытии дросселя стрелка плавно возвращается в первоначальное положение. В случаях зависания клапана и перебоев зажигания в одном из цилиндров показания стрелки скачкообразно снижаются на 6,7—20,0 кПа.

Для замера разрежения и избыточного давления от —0,1 до +0,1 МПа можно применить электрический прибор (вакуум-манометр). Основные части его—датчик и указатель разрежения и давления.

Чувствительным элементом датчика служит мембрана, связанная передаточным механизмом с движком потенциометра, образующего два переменных плеча мостиковой схемы. Датчик имеет два ниппеля: один для подключения его к полости замеряемого давления, другой — к полости замеряемого разрежения. Наряду с простотой и удобством измерения разрежения во впускном трубопроводе метод имеет существенный недостаток — низкую точность.

В связи с появлением эффективных методов оценки работоспособности цилиндров двигателя по параметрам выпуска, разработаны алгоритмы локализации дефектов по объемной схеме (см. рис. 77,6). Применяются временной и гармонический анализы при оценке работоспособности цилиндров. Оба метода ба­зируются на свойствах двигателя, заключающихся в параллель­ном структурном построении и последовательном функциониро­вании элементов структуры через равноотстоящие фазы. Так, в объемах двигателя, например в выпускном трубопроводе, работающими цилиндрами возбуждается последовательность им­пульсов в соответствии с порядком работы цилиндров. При этом уменьшенная амплитуда импульса давления одного из цилиндров '(на рис. 81 в цилиндре № 8) характеризует частичную потерю его работоспособности.

Метод временного (фазового) анализа разработан в Че­лябинском политехническом институте. Сущность метода состоит в поиске неработоспособных цилиндров путем анализа кривой давления на экране осциллоскопа либо последовательного изме­рения амплитуд цилиндров с фазоизбирающим устройством ФИУ (стробатором).

Устройство, реализующее этот метод (рис. 82), работает следующим образом. Датчик момента подачи топлива (ДМПТ) вырабатывает опорные импульсы, относительно которых рассма­

триваются все события рабочего цикла двигателя. ФИУ пропу­скает импульсы давления проверяемого цилиндра на осцилло­скоп либо на амплитудный детектор и далее на указатель ампли­туды. Возможен режим, когда на экран осциллоскопа выводятся импульсы от всех цилиндров проверяемого двигателя.

Гармонический анализ колебаний давления как метод диаг­ностирования основан на следующем принципе. В случае всех исправных цилиндров амплитуды импульсов равны и самая низ­кочастотная составляющая имеет период, равный периоду следо­вания импульсов. В частности, для восьмицилиндрового двига­теля период этой гармоники, названной основной, равен л/2. В случае отказа одного из цилиндров вид кривой давления будет повторяться через цикл, т. е. через 4л, что соответствует появле­нию в спектре колебания низко­частотной (цикловой) гармоники с этим периодом.

Разложение в ряд Фурье периодического колебания, по­казанного на рис. 81 (гармо­нический анализ), позволяет заключить, что при исправном двигателе, когда все импульсы равны, амплитуды низкочастот­ных гармоник с номерами 1—7 с периодами 4л — л равны ну­лю. Не равны нулю в этом слу­чае гармоники с номерами 8, 16, 24...8т, где т — целое положительное число. С возникновени­ем дефекта уменьшается амплитуда импульса (импульс) и про­порционально увеличиваются амплитуды низкочастотных гармо­ник с номерами 1—7.

В качестве диагностического параметра используется отношение амплитуд цикловой и основной гармоник.

Используя свойство цикловой гармоники, заключающееся в строгом соответствии фазы минимума ее амплитуды фазе им­пульса от дефектного цилиндра, можно определять дефектный цилиндр. Устройство диагностирования (рис. 83) работает сле­дующим образом. Сигнал колебания давления воспринимается ДД, поступает на ППФ/, ППФц, затем детектируется АД/ и АДц.

Рис. 82. Функциональная схема сред­ства диагностирования:

ДД — дат­чик давления; ФИУ—фазоизбираю-щее устройство;

ДМПТ — датчик момента подачи топлива в первый цилиндр;

ЛД—амплитудный детектор; УА — указа­тель амплитуды

Частное от деления амплитуд цикловой и основной гармоник выводится на УОА. В необходимых случаях определяется де­фектный цилиндр при измерении фазы импульса, соответствую­щего минимуму амплитуды цикловой гармоники, формируемой в ФИ. Фаза измеряется относительно опорного импульса, сни­маемого ДМПИ.

Измерив отношение амплитуд в трех объемах (во впускном, выпускном трубопроводах и в картере), установим факт появле­ния искры в цилиндрах, а также оценим герметичность подвижных сопряжении: поршень—цилиндр, седло—клапан выпуск­ных и впускных клапанов. Вследствие неодинаковой степени об­общения диагностических параметров и значительного различия их чувствительности, диагностирование целесообразно проводить

Рис. 83. Функциональная схема средства диагностирования по спектральным параметрам колебания давления:

ДД—датчик давления; ППФ, ППФц, АД; АДц — полосно-пропускающие фильтры, амплитудные детекторы основной и никловой гармоники соответственно:

АДА — аналоговый делитель амплитуд;УОА—указатель отношения амплитуд;

ДМПИ—датчик момента подачи иск­ры в первый цилиндр; ФИ — формирователь импульса, соответствующего минимуму амплитудыцикловой гармоники; ИФ, УФ — измеритель и указатель фазы цикловой гармоники

Рис. 84. Изменение отношения амплитуд колебаний на впуске в зависимости от неисправностей в ЦПГ и клапанах (холостой ход, 600 об/мин)

Рис. 85. Изменение отношения амплитуд колебаний в картере в зависимости от неплотностей в ЦПГ (полная нагрузка, 1200 об/мин)

в два уровня. На первом уровне по параметрам импульсов давления на выпуске устанавливается наличие искры. На втором уровне диагностируется негерметичность.

Экспериментальные исследования показали [14], что отказ свечи вызывает увеличение отношения амплитуд в спектре коле­бания на выпуске с 0,25 до 2,51.

Построены отношения амплитуд в спектре колебания на впуске бс (рис. 84) и в картере бк (рис. 85) от неплотностей цилиндропоршневой группы (а), впускного (б) и выпускного (с) клапанов. Все данные получены с применением 1/3 октавных фильтров.

В случае повышенного уровня шумов, выявленного при общем диагностировании двигателя, алгоритм локализации дефекта должен предусматривать проверку кривошипно-шатунного, газораспределительного механизма и системы смазки.

Дата добавления: 2015-11-16