Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Методы технической диагностики автомобилей

Оценка компрессионных свойств цилиндров двигателя по изменению угловой скорости коленчатого вала

Герметичность надпоршневого пространства и равномерность компрессионных свойств цилиндров — важные показатели технического состояния ДВС. Именно идентичность нарастания и абсолютное значение давления рабочего тела в такте сжатия всех цилиндров предопределяет равномерность хода ДВС и степень приближения фактического рабочего процесса к оптимальному.

Существующие методы и средства оперативного контроля компрессионных свойств цилиндров недостаточно точны.

Разработанный способ [41] определения компрессии в цилиндрах ДВС по внутрицикловой неравномерности изменения угловой скорости коленчатого вала в пределах углов поворота, соответствующих тактам сжатия конкретных цилиндров, при прокручивании коленчатого вала двигателя стартером в отсутствие процесса сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах более достоверен и оперативен. Сущность способа поясняется следующими предпосылками.

Принудительное вращение коленчатого вала двигателя стартером при отсутствии сгорания рабочей смеси в цилиндрах с постоянным крутящим моментом М вследствие отклонений мгновенного значения момента сопротивления Л/С(р от среднего его значения Мс в пределах кинематического цикла вызывает изменение момента сил инерции движущихся масс, а следовательно, и угловой скорости со вала по углу его поворота <р (рис. 8.9):

где Jn момент инерции вращающихся, поступательно движущихся масс двигателя и прокручивающего устройства (стартера), приведенный к оси коленчатого вала.

Мгновенное значение момента сопротивления в отсутствие сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя формируется следующими составляющими:

где Мм — момент механических потерь от действия сил трения в подшипниках коленчатого, распределительного валов и вспомогательных механизмах (водяной, масляный и топливный насосы, генератор, вентилятор и др.); Мн момент, затрачиваемый на процесс газообмена в цилиндрах (насосные потери); МПмомент переменной составляющей сил инерции от возвратно-поступательно движущихся масс двигателя; Мпр переменный момент, затрачиваемый на преодоление сил упругости клапанных пружин; Л/цПГ момент от сил трения в сопряжениях ЦПГ; Мк переменный момент сопротивления от действия компрессионных сил сжатия-расширения рабочего тела Рк.

Изменение давления Р в цилиндрах, составляющих момент сопротивления Ми угловой скорости оз при прокручивании стартером коленчатого вала четырехцилиндрового

Рис. 8.9. Изменение давления Ри в цилиндрах, составляющих момент сопротивления Мс и угловой скорости оз при прокручивании стартером коленчатого вала четырехцилиндрового

двигателя

Потери на трение в подшипниках коленчатого вала и на привод вспомогательных механизмов Мн составляют около 25 % от всех механических потерь двигателя. Величина этих потерь является постоянной на заданном режиме прокручивания и не вызывает изменений угловой скорости по углу поворота коленчатого вала.

Момент потерь на газообмен Мн при малой частоте прокручивания и открытых дроссельной и воздушной заслонках не превышает 10 % от суммарных потерь Мс. В пределах периода изменения А/Сф влияние МИ одинаково, независимо от того, в каких цилиндрах в данный момент времени осуществляются такты впуска и выпуска. Это приводит к тому, что давление рабочего тела, действующее на поршни разных цилиндров на данных тактах, незначительно отличается от атмосферного и друг друга (на 0,001...0,005 МПа) в зависимости от реально возможных различий в степени герметичности их ЦПГ. По этим причинам влиянием Мн на внут- ри-цикловую последовательность изменения Мс можно пренебречь.

Переменная составляющая момента Мп сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс, зависящая от положения коленчатого вала на режимах прокручивания ДВС стартером с со = 15...25 рад/с, не превышает 2...3 % от суммарного момента Мс, и ее в дальнейшем не учитываем.

Влиянием переменной составляющей Л/пр от сил упругости клапанных пружин на данном режиме также можно пренебречь, так как затраты мощности на привод ГРМ не превышают 4 от суммарных механических потерь двигателя.

Основной переменной составляющей механических потерь являются потери на трение поршневых колец и поршней А/цПГ, которые зависят от угла поворота коленчатого вала ср. Момент от сил трения в сопряжениях ЦПГ:

где ^цпг, — сила трения в сопряжениях ЦПГ /-го цилиндра; <рг- — значение угла поворота коленчатого вала /-го цилиндра с учетом фазового угла сдвига между одноименными тактами, осуществляемыми в соответствии с порядком работы цилиндров; X = R/L — отношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L (3 — угол отклонения шатуна от оси цилиндра, соответствующий величине (р

Сила трения РцПГ определяется силами взаимодействия поршневых колец РПК и юбки поршня Рю п со стенками цилиндра и зависит от условий смазки, упругости колец и давления газовых сил. На установившемся режиме прокручивания коленчатого вала эти условия при скорости движения поршня в узком диапазоне 0...2 м/с и незначительной разности газовых сил в цилиндрах ДВС примерно одинаковы (РцПГ = /щщ/ +1) “^цпг2) ПРИ осуществлении в них одних и тех же рабочих тактов. Следовательно, момент МцПГ является функцией

только угла поворота ср коленчатого вала с периодом, кратным числу цилиндров (4n/z).

Момент сопротивления от действия компрессионных сил Рк ф /-го цилиндра определяется:

где Fn площадь поршня.

В общем случае суммарное действие компрессионных сил на среднее значение момента сопротивления Мс можно принять равным нулю (считаем, что затраченная кинетическая энергия на сжатие рабочего тела полностью возвращается при движении поршня от ВМТ на такте расширения). Однако влияние компрессионных сил на мгновенное значение момента сопротивления на протяжении такта сжатия в /-м цилиндре различно. Большая часть (75 %) работы сил давления сжатия рабочего тела при его расширении в предыдущем (/ — 1)-м цилиндре приходится на первую половину такта сжатия диагностируемого /-го цилиндра, а от сил сопротивления сжатия (компрессии) — на заключительную его половину. Следовательно, действие компрессионных сил в первой части такта сжатия от 0 до (pj, характеризующих такт расширения в (/ — 1)-м цилиндре, проявится в уменьшении Мс ф по отношению к его среднему значению Мс:

а во второй части — от cpj до ср2, характеризующих такт сжатия в /-м цилиндре, — в увеличении:

Колебания моментов Мм и Мк в пределах кинематического цикла ДВС (составляющие не принимаем во внимание по ранее обоснованным причинам) приводят к изменению суммарного момента сопротивления Мс, а следовательно, изменению момента М и угловой скорости со коленчатого вала по углу его поворота ср при прокручивании стартером (см. рис. 8.9).

Таким образом, суммарный момент сопротивления Мс в режиме прокручивания стартером в основном определяется моментами Мм, Л/цПГ и зазоров между этими клапанами и коромыслами, превышающих ход клапана при сохранении всех остальных условий постоянными. При этом в первом случае оценивают техническое состояние выпускных клапанных механизмов, а во втором — впускных. В обосновании предложенного способа рассмотрен наиболее общий пример диагностирования ГРМ двигателя с неразборной в эксплуатационных условиях жесткой связью привода ГРМ от коленчатого вала. Однако большинство современных ДВС имеют легкосъемный цепной или ременный привод ГРМ. Применительно к таким ДВС диагностирование ГРМ можно осуществлять путем непосредственного прокручивания шестерни распределительного вала (без связи с коленчатым валом) от внешнего источника энергии с измерением параметров изменения угловой скорости по углу поворота в пределах одного оборота. В этом случае полностью исключается влияние технического состояния ЦПГ и КШМ на результаты диагностирования ГРМ. При таком контроле необходимо помнить, что во избежание контакта клапанов с днищами поршней коленчатый вал двигателя необходимо устанавливать в положение, исключающее нахождение какого-либо поршня в ВМТ.

Способ диагностирования ГРМ целесообразно использовать для 2-, 3-, 4- и 6-цилиндровых ДВС.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 
Популярные страницы