Тема 10 системы индикации двигателей

Контрольные вопросы по теме №9

1. Сформулировать назначение системы смазки.

2. Перечислить и охарактеризовать виды трения.

3. Что называется динамической и кинематической вязкостью?

4. Что такое маслянистость масла?

5. Какой тип трения скольжения наиболее благоприятен для трущихся деталей?

6. Перечислить применяемые в двигателе способы смазки трущихся поверх­ностей (привести примеры).

7. Назовите типы маслосистем двигателя?

8. Объяснить циркуляцию масла в двигателе.

9. Перечислить агрегаты системы смазки и сформулировать их назначение.

10. Что такое суфлирование двигателя и почему оно необходимо?

11. Что предусмотрено конструкцией суфлера и двигателя для исключения выброса масла в атмосферу?

12. Как устроен маслобак?

13. Как устроены теплообменники?

14. Назовите типы маслофильтров и опишите их конструкцию.

15. Как устроен маслосборник?

16. Как устроен маслоуловительный бачок?

17. Объяснить конструкцию и работу шестеренчатого маслонасоса.

18. Как подсчитать производительность маслонасоса?

19. Почему производительность нагнетающей секции маслонасоса превышает потребную прокачку масла через двигатель?

20. Почему производительность откачивающей секции маслонасоса выше, чем у нагнетающей секции? За счет чего это достигается?

21. Как в маслонасосах устраняется расклинивание осей зубчатых колес?

22. Сформулировать назначение редукционных клапанов маслонасоса.

23. Объяснить работу редукционных клапанов при изменении оборотов ко­ленчатого вала двигателя, высоты полета и вязкости масла. Перечислить силы, действующие на клапаны.

Скорость двигателя

Электрический тахометр служит для измерения количест­ва оборотов коленчатого вала двигателя при его работе. Он сос­тоит из датчика и указателя и дает возможность измерять оборо­ты от 0 до 3500 в минуту.

Указатель представляет собой синхронный электродвигатель с магннто-тахометрической частью. Датчиком является генератор трехфазного переменного тока.

Датчик состоит из колоколообразного постоянного магнита, связанного гибким валиком со штуцером кулачкового вала дви­гателя и вращающегося с такими же оборотами.

Внутри магнита помещен трехфазный статор, в котором воз­никает трехфазный переменный ток с частотой, равной оборотам магнита. Этот ток по трем проводам поступает в трехфазный ста­тор синхронного электродвигателя указателя. В обмотках ста­тора возникает вращающееся электромагнитное поле, которое увлекает за собой ротор, вращающийся со скоростью магнита генератора.

На торце ротора крепится четырех полюсный постоянный маг­нит, помещенный внутри чувствительного элемента (медного кол­пачка). При вращении ротора с магнитом в чувствительном эле­менте будут создаваться вихревые токи. Взаимодействие вращаю­щегося магнитного поля и вихревых токов создает вращающийся момент, пропорциональный числу оборотов магнита, и, следова­тельно, коленчатого вала двигателя. Этот вращающий момент заставляет вращаться чувствительный элемент вместе с большой стрелкой, укрепленной на его оси. Поворот чувствительного эле­мента ограничивается спиральной пружиной, которая одновремен­но возвращает стрелку в исходное положение при уменьшении обо­ротов и выключении двигателя.

Большая стрелка через четыре шестерни (с передаточным чис­лом 1:10) связана с малой стрелкой. Допустимые погрешности при оборотах 600—3000 в минуту и температуре ±20°С состав­ляют ±35 об/мин; при температуре +50 и —60°С составляют +70 об/мин.

Температура головки цилиндра. Температура выходящих газов

Термоэлектрический термометр цилиндров служит для изме­рения температуры головок цилиндров и температуры выходящих газов.

Принцип действия основан на свойстве возникновения термоэлектродвижущей силы при наг­ревании спая двух разнородных металлов. Величина термоэлект­родвижущей силы зависит от материала проводников и разности температуры свободных холодных концов и спаянных нагретых. Впервые это явление было открыто русским академиком Ф. Эпинусом в 1756 г.

Если температуру холодных концов поддерживать постоян­ной, то по величине термоэлектрической силы, замеренной чувст­вительным гальванометром, можно судить о температуре спаян­ных концов. Такой способ замера температуры называется термо­электрическим, а пара металлов, при помощи которой получен ток, называется термопарой.

Для замера температуры головок цилиндров взята хромель-копелевая термопара. Хромелевый электрод является положитель­ным, копелевый — отрицательным. В связи с тем, что ток возникает очень небольшой, то очень важно, чтобы хо­лодные концы не были расположены в зоне высоких температур. Для этого их отводят в кабину при помощи компенсационных про­водов, выполненных из этого же материала. Прибор состоит из хромель-копелевой пары, которая одними концами припаивается к медной шайбе, подкладываемой под заднюю свечу первого ци­линдра, а свободные холодные концы присоединяются к компен­сационным проводам, которые в свою очередь присоединяются к штепсельной розетке указателя.

Указателем является вибрационно-устойчивый магнитоэлектри­ческий гальванометр с внутрирамочным постоянным магнитом. При нагревании головки цилиндра в цепи появляется ток, кото­рый будет проходить через рамку гальванометра указателя. В ре­зультате взаимодействия тока, проходящего в рамке, и магнитного ноля постоянного магнита рамка вместе со стрелкой поворачива­ется. Стрелка на шкале покажет температуру головки цилиндра.

Ошибка термометра возникает вследствие неодинаковой тем­пературы холодных концов. Эта ошибка устраняется биметалличе­ским термокомпенсатором, который автоматически переставляет стрелку при изменении температуры холодных концов. Влияние температуры окружающей среды на электрическое сопротивление рамки гальванометра, намотанной из алюминиевой проволоки, компенсируется включением в электрическую цепь силитового соп­ротивления. которое присоединяется к одному концу рамки. Ко вто­рому концу рамки подсоединяется добавочное сопротивление из манганина.

Силит в отличие от алюминия имеет отрицательный темпера­турный коэффициент сопротивления, т. е. с увеличением температуры электрическое сопротивление его уменьшается и наоборот. Поэтому с изменением температуры в указателе общее сопротив­ление цепи останется без изменения. Следовательно, показания прибора будут зависеть только от величины э. д. с. Допустимые погрешности прибо­ра при температуре окружающею воздуха 20°С не бо­лее ±8°С.

Давление и температура масла.Давление топлива.

Трехстрелочный электрический моторный индикатор предназ­начен для дистанционного контроля работы двигателя. Он изме­ряет давление топлива, давление и температуру масла. Три стрел­ки на циферблате показывают измеряемые величины.

Рис. 10.1. Трехстрелочный электрический моторный индикатор

Прибор (рис. 10.1) состоит из электрического дистанционного указателя 3, приемника манометра давления топлива 4, приемника манометра давления масла 1 и приемника термометра температуры масла 2.

Указатель объединяет в одном корпусе три измерителя, каж­дый из которых в комплекте со своим приемником образует самостоятельную электрическую схему.

Прибор показывает избыточное давление топлива от 0 до 1 кг/см², давление масла от 0 до 15 кг/см² и температуру масла от 0 до 150°С.

Манометр давления топ­лива (рис. 10.2). Принцип рабо­ты приемника давления основан на упругих свойствах гофрирован­ных мембран. Дифференциальный манометр давления топлива изме­ряет разность между давлением топ­лива и атмосферным. Давление топлива воспринимается упругой гофрированной мембраной, - поме­щенной в корпусе приемника. Гер­метический корпус манометра со­общен с атмосферой. С увеличе­нием давления мембрана прогиба­ется и через передающий механизм щетка С перемещается по потен­циометру АВ. Каждой разности давлений топлива и атмосферного на мембрану будет соответство­вать вполне определенное положе­ние щетки на потенциометре. Со­отношение плеч потенциометра АС и СВ измеряется магнитоэлектри­ческим логометром указателя, ко­торый состоит из двух неподвиж­ных рамок I и II, расположенных под углом 120°. Внутри рамок помещен подвижной магнит со стрелкой.

Рис.10.2 Измерительная схема манометра топлива

Постоянный магнит устанавливается по результирующей маг­нитного поля рамок, которая определяется соотношением магнит­ных полей рамок и, следовательно, соотношением плеч потенцио­метра приемника. На колебание тока в бортовой сети прибор не реагирует, так как соотношение токов в рамках не изменяется, и поэтому направление результирующей остается прежним. После выключения стрелка прибора возвращается в исходное положе­ние дополнительным магнитиком.

Манометр давления масла имеет схему, подобную манометру давления топлива, и отличается от него иным присое­динением концов проводников от потенциометра АВ и положением возвращающего магнитика, а также более упругой гофрирован­ной мембраной.

Термометр масла (рис. 10.3). Принцип работы термо­метра масла основан на свойстве теплочувствительного элемента приемника (никелевой проволоки) изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Причем каждой темпе­ратуре соответствует только лишь одна величина сопротивления теплочувствительного элемента.

Рис. 10.3. Измерительная схема термометра масла

Указателем является магнитоэлектрический логометр, который по своей конструкции аналогичен указателю манометра. При тем­пературе ОХ сопротивление приемника будет минимальным, по­тенциалы точек А и С будут одинаковы, а потенциал точки В будет больше, чем в точке А и через рамку I пойдет ток. В рамке тока не будет. Постоянный магнит со стрелкой установится в плоскости рамки I. и стрелка на шкале пока­жет ОХ.

При увеличении температуры приемника сопротивление его увеличится, что приведет к увеличению потенциала точки А, и при температуре +75°С разность потенциалов между точками В и А и между А и С будет одинакова. При этом ток потечет от точки В к А и от А к С и токи в рамках будут одинаковы. Постоянный магнит со стрелкой займет среднее положение (между рамками), стрелка на шкале покажет + 75°С.

При дальнейшем повышении температуры приемника потен­циал точки А будет приближаться к потенциалу точки В и все бо­лее превышать потенциал С. Это приведет к увеличению тока в рамке II и уменьшению тока в рамке I. При температуре +150Х в рамке II ток станет максимальным, а в рамке I тока не будет. Постоянный магнит со стрелкой установится в плоскости рамки II, и стрелка на шкале покажет +150°С. В нулевом положении стрелка возвращается дополнительным магнитиком. Сопротив­ления R₂ и R₄ из меди служат для устранения температурных ошибок рамок логометра.

Допустимые погрешности приборов: погрешность манометра топлива на отметках шкалы: 0; 0,2; 0,4; 0,6 при температуре +20°С составляет ±0,04 кг/см² и при температурах +50-60°С составляет ±0,06 кг/см² на отметке 0,8; при температуре +20°С составляет ±0,08 кг/см².

Погрешность манометра масла на отметках шкалы 2; 4; 8; 13 при температуре +20°С составляет ±0,6 кг/см² и при темпера­турах +50, —45, —60°С — ±0,9 кг/см². на отметках 0; 15 при температуре + 20°С — ±1 кг/см².

Погрешность термометра масла на отметке шкалы +100^°С составляет ±5°С и на отметке 0° — +10°С.

Расход топлива

Расходомер состоит из двух узлов: датчика с электроклапаном, встроенного в топливную магистраль между бензонасосом и карбюратором, и электронного блока. Конструкция датчика изображена на рис.10.4. Между корпусом 8 и поддоном 2 зажата эластичная диафрагма 4, разделяющая внутренний объем на верхнюю и нижнюю полости. Шток 5 свободно перемещается в направляющей втулке 7 из фторопласта. Диафрагма зажата в нижней части штока двумя шайбами 3 и гайкой. На верхнем конце штока установлен постоянный магнит 9. В верхней части корпуса параллельно каналу, в котором находится шток, просверлены два дополнительных канала. В них установлены два геркона 10. В нижнем положении магнита, а значит, и диафрагмы, срабатывает один геркон, а в верхнем - другой.

Рис.10.4. 1-Штуцер, 2 - Поддон, 3- Шайбы, 4 - Диафрагма, 5- Шток,
6 - Пружина, 7 - Втулка, 8 - Корпус, 9 - Магнит, 10 - Герконы

В верхнее положение диафрагма переходит под действием давления горючего, поступающего от бензонасоса, а в нижнее ее возвращает пружина 6. Для включения датчика в топливную магистраль предусмотрены три штуцера 1 (один на поддоне и два - на корпусе).

Гидравлическая схема расходомера показана на рис. 10.4. Через канал 3 и электроклапан топливо от бензонасоса поступает в каналы 1, 2 и заполняет верхнюю и нижнюю полости датчика, а через канал 4 поступает в карбюратор. Переключается клапан под действием сигналов электронного блока (на этой схеме не показан), управляемого герконовым коммутатором датчика.

Рис.10.5

В исходном состоянии обмотка электроклапана обесточена, канал 3 сообщается с каналом 1, а канал 2 перекрыт. Диафрагма находится в нижнем положении, как показано на схеме. Бензонасос создает избыток давления жидкости в нижней полости 6. По мере выработки двигателем топлива из верхней полости а датчика диафрагма будет медленно подниматься, сжимая пружину.

При достижении верхнего положения сработает геркон 1 и электроклапан закроет канал 3 и откроет канал 2 (канал 1 открыт постоянно). Под действием сжатой пружины диафрагма быстро переместится вниз, в исходное положение, и перепустит топливо через каналы 1, 2 из полости б в а. Далее цикл работы расходомера повторяется.

Электронный блок (Pиc.10.5) подключают к датчику и электроклапану гибким кабелем через разъем ХТ1. Горкомы SF1 и SF2 (1 и 2 соответственно, по рис. 10.5) установлены в датчике (на схеме они изображены в положении, когда магнит не воздействует ни на один из них); Y1 - обмотка электромагнита клапана. В исходном положении транзистор VT1 закрыт, контакты К1.2 реле К1 разомкнуты и обмотка Y1 обесточена. Магнит датчика находится рядом с герконом SF2, поэтому геркон тока не проводит.

Рис.10.6

По мере расхода топлива из полости а датчика магнит медленно перемещается от геркона SF2 к геркону SF1. В некоторый момент геркон SF2 переключится, но это не вызовет никаких изменений в блоке. В конце хода магнит переключит геркон SF1 и через него и резистор R2 потечет базовый ток транзистора VT1. Транзистор откроется, сработает реле К1 и контактами К1.2 включит электромагнит клапана, а контактами К1.1 замкнет цепь питания счетчика импульсов Е1.

В результате диафрагма вместе с магнитом начнут быстро перемещаться вниз. В некоторый момент геркон SF1 после обратного переключения разорвет цепь базового тока транзистора, но он останется открытым, так как базовый ток теперь протекает через замкнутые контакты К1.1, диод VD2 и геркон SF2. Поэтому шток с диафрагмой и магнитом продолжат движение. В конце обратного хода магнит переключит геркон SF2, транзистор закроется, электромагнит Y1 клапана и счетчик Е1 выключатся. Система вернется в исходное состояние, и начнется новый цикл ее работы.

Таким образом, счетчик Е1 фиксирует число циклов срабатывания датчика. Каждый цикл соответствует определенному объему израсходованного топлива, который равен объему пространства, ограниченного диафрагмой в верхнем и нижнем положениях. Суммарный расход топлива определяют умножением показаний счетчика на объем топлива, израсходованного за один цикл. Этот объем устанавливают при тарировке датчика. Для удобства отсчета расходуемого топлива объем за один цикл выбран равным 0,01 литра. При желании этот объем можно несколько уменьшить или увеличить. Для этого необходимо изменить расстояние между герконами по высоте. При указанных размерах датчика оптимальный ход диафрагмы равен примерно 10 мм. Длительность цикла датчика зависит от режима работы двигателя и находится в пределах от 6 до 30 с.

При тарировке датчика необходимо отключить трубопровод от бензобака автомобиля и вставить его в мерный сосуд с топливом, а затем запустить двигатель и выработать некоторое количество топлива. Разделив это количество на число циклов по счетчику, получают значение единичного объема топлива за один цикл.

В расходомере предусмотрена возможность его отключения тумблером SA1. В этом случае диафрагма датчика постоянно находится в нижнем положении и топливо по каналам 2 и 3 через полость а будет напрямую поступать в карбюратор. Для реализации возможности отключения устройства в электроклапане необходимо снять резиновую манжету, перекрывающую канал 3, но при этом ухудшится погрешность расходомера.

Электронный блок смонтирован на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 10.7. Детали, устанавливаемые на плату, обведены на схеме штрихпунктирной линией. Плата смонтирована в металлической коробке и укреплена в салоне автомобиля под щитком приборов.

Рис.10.7

В устройстве использовано реле РЭС9, паспорт PC4.529.029.11; электроклапан - П-РЭ 3/2,5-1112. Счетчик СИ-206 или СБ-1М. Постоянный магнит можно использовать любой с торцевым расположением полюсов и длиной 18...20 мм, необходимо только, чтобы он свободно перемещался в своем канале, не задевая стенок. Например, подойдет магнит от дистанционного переключателя РПС32, надо только сточить его до нужных размеров.

Корпус и поддон датчика вытачивают из любого немагнитного бензостойкого материала. Толщина стенки между каналами герконов и магнита не должна быть более 1 мм, диаметр отверстия под магнит - 5,1+0,1 мм, глубина - 45 мм. Шток изготовлен из латуни или стали 45, диаметр - 5 мм, длина резьбовой части - 8 мм, общая длина - 48 мм. Резьба на штуцерах датчика - М8, диаметр отверстия - 5 мм, а на штуцерах электроклапана - коническая К 1/8". Пружина навита из стальной проволоки диаметром 0,8 мм. Диаметр пружины - 15 мм, шаг - 5 мм, длина - 70 мм, усилие полного сжатия - 300...500 г.

Если шток выполнен из стали, то магнит удерживается на нем за счет магнитных сил. Если же шток выполнен из немагнитного металла, то магнит необходимо приклеить или укрепить любым другим способом. Для того, чтобы работе датчика не мешало давление сжимаемого над магнитом воздуха, во втулке следует предусмотреть перепускной канал сечением около 2 мм².

Диафрагма изготовлена из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Перед установкой в датчик ее необходимо отформовать. Для этого можно воспользоваться поддоном датчика в сборе со штуцером. Необходимо изготовить технологическое прижимное кольцо из листового дюралюминия толщиной 5 мм. По форме это кольцо точно соответствует сборочному фланцу поддона.

Для формовки диафрагмы шток в сборе с ее заготовкой вставляют с внутренней стороны в отверстие штуцера поддона и зажимают заготовку технологическим кольцом. Затем равномерно нагревают узел со стороны диафрагмы, держа его над пламенем горелки на расстоянии 60...70 см и, слегка поднимая шток, формуют диафрагму. Для того, чтобы диафрагма не теряла эластичности в процессе эксплуатации, необходимо, чтобы она постоянно находилась в топливе. Поэтому при длительной стоянке автомобиля необходимо пережимать шланг от датчика к карбюратору, чтобы исключить испарение бензина из системы.

Датчик и электроклапан устанавливают на кронштейне в моторном отсеке около карбюратора и топливного насоса и кабелем соединяют с электронным блоком.

Давление наддува.

Мановакуумметр (рис. 10.8) служит для измерения абсолютно­го давления наддува воздуха во всасывающем трубопроводе дви­гателя за нагнетателем. Прибор работает по принципу метал­лического барометра с анероидной коробкой.

Рис 10.8. Мановакуум­метр:

1 — анероидная коробка: 2 — нижний центр: 3 верх­ний центр; 4 — биметалли­ческий валик; 5 — тяга; 6— штуцер; 7 — биметалличе­ская пластинка:8- зубча­тый сектор; 9 — трибка;

10 — волосок;

Чувствительным элементом является анероидная коробка, по­мещенная в герметический корпус, связанный трубкой со всасы­вающим трубопроводом двигателя. При изменении давления, соз­даваемого нагнетателем двигателя, анероидная коробка сжимает­ся или разжимается. Эта деформация коробки через передающий механизм передается на стрелку, которая на шкале покажет дав­ление наддува в миллиметрах ртутного столба. При неработаю­щем двигателе давление во всасывающем трубопроводе равно атмосферному, поэтому и мановакуумметр должен показать на­ружное атмосферное давление.

Деления на шкале нанесены через 20 мм рт. ст., а цифры, ука­зывающие величину давления, — в сантиметрах ртутного столба. Диапазон измерения от 300 до 1600 мм рт. ст.

К дефектам прибора следует отнести: нарушение герметичности корпуса, соединительной трубки, а также остаточные деформации анерондной коробки. Допустимые погрешности при нормальной температуре: на отметках 300—700 и 1500—1600 мм рт. ст. до ±20 мм рт. ст. и на отметках от 800 до 1400 — до ±10 мм рт. ст.