Результат эксперементальных исследований

Контроль технического состояния ДВС в режиме свободного разгона и выбега

 

 

Научный руководитель:  к.т.н., доцент, Малышко А.А.

Исполнитель: Волобой Е.А, магистрант 

 

НОВОСИБИРСК 2020

Содержание

Введение. 3

Результат эксперементальных исследований. 4

Общие выводы экспериментальных исследований. 11

Библиографический список. 12

 

 

Введение

Современное развитие двигателестроения не стоит на месте, каждый производитель закладывает и гарантирует определенный ресурс (ДВС) при правильной эксплуатации и своевременном техническом обслуживании в сервисе.

Рассматривая детали цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания предыдущих и нынешних поколений, можно выявить как изменилась металлоемкость этих деталей.

К ряду отличительных признаков поколений поршневой группы, относится: разница по высоте огневого пояса поршня, разница в толщине и глубине канавок кольцевых поясов, разница в толщине поршня, разница в упругости поршневых колец.

Как конструктивные особенности ЦПГ современных ДВС, влияют на интенсивность закоксовывания остается актуальным вопросом исследования.[ 5]

При длительной эксплуатации (МЭС)-мобильно энергетических средств в российских условиях нагар начинает образовываться после 5-8 тыс пробега.Более быстро нагар образуется в дизельных двигателях. Неплотное прилегание кольца к зеркалу цилиндра влечёт за собой потерю давления в надпоршневом пространстве, эффективная мощность двигателя уменьшается.[5,6]

 На образование избыточного нагара также влияет качество используемых (ГСМ)-горюче смазочных материалов.[2,3]

 

 

Результат эксперементальных исследований

В процессе диагностирования не исключаем фактор естественного износа деталей, узлов.К примеру, можно рассмотреть случаи когда двигатель, может находится в работоспособном состоянии но при этом быть неисправным:

I. когда гильза цилиндра изношена в верхней части – в верхней мёртвой точке (ВМТ), в результате длительного воздействия перекладки поршня на стенки цилиндра а также изношены поршневые кольца.

II. Гильза не изношена. Поршень не изношен. Кольца не имеют износ, но имеют место залегание колец. Поэтому при движении поршня от ВМТ к НМТ наблюдается прорыв газов.

III. Естественный износ гильзы и колец, а также нарушение подвижности колец или кольца по причине закоксовывания или поломки.

IV. Поршень повреждён, прогар поршня.

V. Поломка колец, неизношенная ЦПГ

На сегодняшний день, разрабатываемые методы диагностирования ЦПГ, способны определять общее состояние ЦПГ, и определять, исправна или не исправна, т.е идентифицировать состояние не удается [1,6, 7]. Так как большинство применяемых методов оценки несут интегральный характер. [4]. Поэтому, часто производится необоснованная разборка ДВС. Данная процедура является дорогостоящей и энергоёмкой, что приводит к простою техники и дополнительным затратам.

Однако, при правильной идентификации состояния ЦПГ, возможно исключить разборку ДВС, если применять технологии обеспечивающие раскоксовывание поршневых колец [8,9]. 

Актуальность в статистических данных по распределению неисправностей ЦПГ современных ДВС, растет.

Поиск диагностических параметров и методов диагностирования - это задача, которую необходимо решать.

Экономическая выгода основана на аналитически обоснованном использовании безразборного процесса что сокращает время на обслуживание и позволяет предупредить серьёзные поломки в дальнейшем.

Так как на современных двигателях разных производителей устанавливается свой бортовой компьютер,для уменьшения затрат на использование дополнительного оборудования за основу взят програмируемый модуль который анализирует выходные данные от бортовой сети в реальном времени

Процесс выявления гермонеплотности ЦПГ связанный с закоксовкой и залеганием колец происходит следующим образом: электронно вычислительный анализатор (WAVGAT MEGA) подключают в сеть он в свою очередь позволяет считать поток информации в режиме разгона и фиксирует значения в последующем выводя их на экран. В коплект входит приспособление быстросъёмного типа,т образного вида исполненное в виде тройника в который с одной стороны установлен датчик давления (МИДА-ДВ-15-052) и с другой электромагнитный клапан сброса избыточного давления также в конструкции предусмотрен аварииный клапан который срабатывает при досижении давления чуть выше 0,05 МПа.Важно провести ряд операций перед началом диагностирования.Отключить вентиляцию картера,заглушить заборный штуцер вентиляции картера холостого хода и заборный штуцер основного контура вентиляции картера.

На рисунке 1.приведена схема наглядного подключения цепи.

Рисунок 1. Блок схема.

Где.БСП-быстросъёмное приспособление включает: ЭМК-электромагнитный клапан, АК-аварийный клапан, ДД-датчик давления. Также представлены. ДВС-двигатель внутреннего сгорания, ДЧВК-датчик частоты вращения коленчатого вала, И-инжектор, БУ-блок управления, ЭВА-электронно вычислительный анализатор.

Данные о состоянии ЦПГ в процессе диагностирования анализируются ЭВА и в дальнейшем сводятся в таблицу состояний наглядно изображенных на рисунке 2.

Рисунок 2. интерфейс диагностической диаграммы.

Диаграмма учитывает выше изложенные неисправности способствующие утечке давления,где каждое значение P1фиксированное на оси ординат и значение P2 фисксируемое на оси абсцисс в точке пересечения соответствует конкретному техническому состоянию. значение P1 и P2 имеряется в килограммах силы действующей на площадь одного сантиметра - кгс/см².

Объект исследования, является процесс изменения технического состояния цилиндропоршневых групп двигателей внутреннего сгорания при эксплуатации..

Предмет исследования – закономерность изменения величины расхода картерных газов при свободном разгоне двигателя, зависящий от технического состояния его цилиндропоршневой группы и фактического значения мощности Ne и часового расхода топлива GТ.

Гипотеза. При проведении контроля технического состояния цилиндропоршневых групп двигателя по максимальному расходу картерных газов, в режиме его свободного разгона или динамического разгона выбега, для повышения его точности и информативности предлагается одновременно и непрерывно учитывать его эффективную мощность и часовой расход топлива.

Научная новизна исследований заключается в теоретическом обосновании связи расхода картерных газов с параметрами GТ, Ne, и f (часовой расход топлива, эффективная мощность и неплотности цилиндропоршневой группы).

Пути, технологии, методики получения научных результатов.

Методика исследования. Осуществлялся поиск способа измерения расхода картерных газов разными техническими средствами и решениями.

Результатом поиска стало решение применения в качестве основного диагностического параметра, параметра максимального давления картерных газов развиваемого в картере двигателя при его свободном разгоне с временной изоляции картера от окр. среды.

Предполагается что применение данного параметра решит все поставленные задачи исследования.

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

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.

Для исследования были представлены два четырехцилиндровых бензиновых двигателя внутреннего сгорания марки «Mazda» модель «ZL-DE» объемом 1499 см, пробег 188300 км, и марки «Lada» модель «21127» объемом 1596 см3, пробег 97500 км. Приведены таблицы характеристики на исследуемые двигатели внутреннего сгорания:

Таблица 1. Характеристики двигателей.

Модель	Тип	Система питания	Клапанов на цилиндр	Степень сжатия	Мощность	Расход топлива АИ-95
Lada 21127	Рядный	Инжектор	4	11	106 л.с	7л/100км смешанный цикл
Mazda ZL-DE	Рядный	Инжектор	4	9	110 л.с	6,8л/100км смешанный цикл

Продолжение таблицы 1.

Путем замера давления в цилиндрах компрессометром марки Jonnesway AL020052, были получены значения давления в цилиндрах ниже допустимой нормы. Чтобы исключить неисправность клапанной системы в цилиндры, через отверстия в свечных колодцах было добавлено по 10 мл моторного масла в каждый, и повторно был произведен замер давления в цилиндрах. Значения давления для двигателей внутреннего сгорания приведены в таблицах:

Таблица 2.Значения давления в цилиндрах.

Замер давления	Первый цилиндр кгс/см2	Второй цилиндр кгс/см2	Третий цилиндр кгс/см2	Четвертый цилиндр кгс/см2
LADA 21127
Первичный	12,9	12,5	12,5	12,9
С добавлением моторного масла	13,7	13,6	13,7	13,8
Mazda ZL-DE
Первичный	10,5	10,5	10,9	10,7
С добавлением моторного масла	12	12	12,2	12

Из таблиц видно, что давление в цилиндрах при первичном замере было ниже допустимой нормы. Замер с добавлением моторного масла в цилиндры показал, что клапанная система у данных двигателей работает исправно. Для дальнейшего исследования были представлены жидкости для удаления нагара в двигателях внутреннего сгорания: смесь 1:1 керосин и ацетон; жидкость для раскоксовывания двигателей Lavr ml202; жидкость Nitrox power; керосин. Двигатели были прогреты до рабочей температуры, после прогрева работали на повышенных оборотах 4000 об.мин., продолжительностью три минуты. Положение поршней должно быть выставлено на одинаковом уровне, после этого было произведено добавление по 80 мл поочередно разной жидкости в каждый цилиндр через свечные колодцы. Жидкости, добавленные в цилиндры оставлены для размягчения и растворения нагара на 3 часа. По прошествии времени остатки жидкости были удалены путем высасывания шприцем, моторное масло и масляный фильтр в двигателе заменены на новые. После проведения работы по очистке поршневых колец от нагара и замены эксплуатационных жидкостей, были произведены замеры давления в цилиндрах. Результаты измерений приведены в таблицах

Таблица 3. Значения давления в цилиндрах после очистки

Замер давления После проведения очистки	Первый цилиндр кгс/см2	Второй цилиндр кгс/см2	Третий цилиндр кгс/см2	Четвертый цилиндр кгс/см2
	LADA 21127
	Керосин ацетон 1:1 13,5	Lavr ml202 13,6	Nitrox power 13,7	Керосин 13,2
	Mazda ZL-DE
	Керосин 11,8	Nitrox power 12,2	Lavr ml202 12,	Керосин ацетон 1:1 12

 

 

В процессе сбора информации о техническом состоянии двигателя была задествованна установка.

 

Рисунок 3.– Внешний вид экспериментальной установки.

1– электронный блок автоматического разгона; 2 – кнопка; 3 – электромагнитное реле; 4 – разгрузочный клапан; 5 – датчик давления; 6 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 7 – инжекторы двигателя.

Перед испытанием вентиляция картера двигателя отключалась. Глушился заборный штуцер вентиляции картера холостого хода и заборный штуцер основного контура вентиляции картера. На выходе основного контура вентиляции подключается разгрузочный клапан 4, на выходе штуцера вентиляции картера холостого хода устанавливался датчик давления 5.

При проведения испытаний снимались сигналы с датчика давления и датчика положения коленчатого вала.