Измерения в практике эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (двс)

1. Измерение температуры

ДВС как один из наиболее распространенных на торговых судах видов СЭУ — сложный объект, для нормальной эксплуа­тации которого необходимо знать ра­бочие значения температуры в его системах, а иногда и в деталях ЦПГ.

В решении этих задач различают два уровня, резко отличающиеся по сложности: измерение постоянных или, точнее, медленно изменяющихся температур; из­мерение быстро изменяющихся значений температуры. Если для решения задач первого уровня сложности мы располагаем большим набором разнообразных типов термометров, то точное решение задач второго уровня в ряде случаев еще не найдено главным образом из-за влияния инерционных погрешностей. Измерение темпе­ратуры газов в рабочем цилиндре ДВС осложнено не только быстрыми циклическими ее изменениями, но и очень высоким уровнем значений во время сгорания, который не могут длительно выдерживать лучшие ма­териалы, используемые при термометрировании. По­этому температуру газов в характерных точках цикла по-прежнему определяют расчетным путем на основе уравнения состояния исходя из известных эксперимен­тальным путем найденных значений давления в цилинд­ре, состава и объема газов в нем.

В практике эксплуатации СЭУ используют приборы различных типов: термометры, основанные на теп­ловом расширении тел, манометрические и электричес­кие термометры. Последние еще подразделяются на термометры сопротивления и термоэлектрические пирометры (термопары). Все они инерционны. Правда, инерционность электрических термометров может быть значительно уменьшена благодаря миниатюриза­ции чувствительного элемента (датчика) и ликвидации защищающих его от внешних механических воздейст­вий оболочек, но тогда резко сокращается надежность и срок службы такого элемента.

Термометры, действующие от теплового расшире­ния тел (стеклянные жидкостные и биметаллические), просты, дешевы и могут быть высокоточными (до 0,1 класса), но легко разрушаются от случайных механи­ческих воздействий. Поэтому их обычно помещают в защитные оправы (футляры), но это еще больше уве­личивает их инерционность и вносит дополнительную погрешность установки из-за влияния температуры стенки, окружающей контролируемую среду и удержи­вающей оправу термометра. Так, например, ртутные термометры, установленные в охлаждаемом выхлоп­ном коллекторе дизеля, не только запаздывают в своих показаниях при изменениях режимов работы, но и на установившемся режиме работы дизеля занижают показания температуры отработавших газов при Р_ен на 20—40° С. Для эксплуатационного контроля работы дизеля это несущественно, так как в паспортных дан­ных двигателя указаны значения температуры газов при Р_ен по этим же термометрам, но совершенно не приемлемо при теплобалансовых и некоторых других видах испытаний ДВС.

Действие манометрических термометров основано на изменении давления жидкости, пара или газа при нагревании их в замкнутом объеме, составленном из термобаллона (датчика), капиллярной трубки и мано­метра. Шкала манометра отградуирована в градусах температуры. Манометрические термометры, имея 2—4 класс точности, — дистанционные приборы (длина капиллярной трубки может быть до 75 м), применяе­мые только для текущего эксплуатационного контроля. При монтажных работах следует помнить, что рез­кий перегиб капиллярной трубки, ее сплющивание или перекусывание полностью выводят прибор из строя и ремонт его в неспециализированном предприятии не­возможен.

У электрических термометров сопротивления дли­на проводов, соединяющих датчик с показывающим прибором, не лимитирована, если сохранять на задан­ном уровне их сопротивление. Действие этих приборов основано на изменении электрического сопротивления проводников из некоторых материалов от действия пе­ременной температуры. Обычно класс точности этих приборов — третий или четвертый.

Действие термоэлектрических пирометров основа­но на способности спаев некоторых разнородных чис­тых металлов или их сплавов под действием темпера­туры создавать термоэлектродвижущую силу (тер-мо э. д. с.), являющуюся некоторой функцией темпера­туры. В замкнутой цепи, составленной из разнородных проводников, результирующая термо э. д. с. равна ал­гебраической сумме термо э. д. с. от всех спаев. Это необходимо учитывать при оценке точности измерения температуры таким прибором. Высокую точность из­мерения обеспечивают путем термостатирования холод­ных (нерабочих) спаев, например, при температуре 0° С в сосуде с тающим льдом.

Точность показаний термоэлектрических пиромет­ров определяют многие факторы: качество милли­вольтметра, термоэлектродных проводов и их спаев, из­менение температуры холодных спаев, способ установ­ки горячего спая и др. Однако при соблюдении всех не­обходимых условий термоэлектрические пирометры способны обеспечить высокую точность измерения тем­пературы (на уровне 1,0—0,1 классов точности). Термопары особенно удобны при измерениях темпера­туры деталей работающих ДВС. Однако при неправиль­ной или небрежной установке горячего спая вызванная этим погрешность может сильно (до 50%) исказить ре­зультаты измерения.