Литература по Механике и для Механиков / Для 3-го курса / Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (2)

позволяет получить свернутую диаграмму, планиметрированием пло­ щади, по которой определяется среднее индикаторное давление (под­ робнее см. § 2.6). По р. подсчитывается индикаторная мощность ци­ линдра N. = Срп, где п - число об/мин и С - постоянная цилиндра. Эффективная мощность N e = N.T]mкВт, rjm- механический КПД двига­ теля, который можно найти в документации по двигателю.

Перед тем как приступить к индицированию, проверьте состоя­ ние индикаторного крана и привода. Возможные ошибки в их состоя­ нии проиллюстрированы на рис. 10.6. Гребенка (рис. 10.5) снимается при ручном управлении шнуром, отсоединенным от индикаторного привода. Наличие гребенки позволяет оценить стабильность циклов и более точно замерить р .

ГГ m a x

Если пики одинаковы, то это свидетельствует о стабильной рабо­ те топливной аппаратуры. Важно отметить, что поршневые индика­ торы обладают малой частотой собственных колебаний. Последняя должна как минимум в 30 раз превышать число оборотов двигателя. В противном случае индикаторные диаграммы будут сниматься с ис­ кажениями. Поэтому применение поршневых индикаторов можно при­ менять лишь при индицировании двигателей с частотой вращения не более 300 об/мин. Индикаторы со стержневой пружиной обладают боль­ шей частотой собственных колебаний, и их применение допускается в двигателях с частотой вращения до 500-700 об/мин. Однако в таких двигателях индикаторный привод отсутствует и приходится ограничи­ ваться снятием гребенок или развернутых диаграмм, по которым сред­ нее индикаторное давление не определить.

Рис. 10.7. Обработка диаграмм давления газов и топлива:

угол опережения; G - период впрыска

Снятые с двигателя диаграммы обрабатываются в компьютере, и по запросу оператора на экране монитора высвечиваются как сами ди­ аграммы, так и результаты обработки (см. рис. 10.8), включающие:

По индикаторной диаграмме (давления газов):

~ среднее индикаторное давление,

-максимальное давление сгорания;

-давление сжатия;

-давление за 36°, после ВМТ, позволяющее судить о степени до­ горания топлива по ходу расширения;

щее судить о том, как сориентировано сгорание топлива;

-мощность цилиндра;

-давление наддувочного воздуха.

По диаграмме давлений впрыска:

-максимальное давление впрыска;

-давление начала впрыска (открытия иглы);

-угол опережения;

-продолжительность подачи топлива.

Впамяти компьютера могут сохраняться ранее снятые диаграммы, ранее полученные на двигателе в исправном состоянии и в типичных для него условиях работы (режим, внешние условия, топливо). В дальнейшем они могут использоваться в качестве эталонных, что, как это видно из (см. рис. 10.8) сопоставления эталонной диаграммы с действительной, существенно упрощается задача диагностики рабочего процесса.

Впоследние годы появились переносные, очень компактные элек­ тронные индикаторы, включающие блок питания и обработки сигна­ лов от датчиков и элементы памяти. Зафиксированные в памяти изме­

Л_____> Существующие пьезо- и тензоэле-

§ 10.3*2. Анализ результатов иидицировання, регулирование рабочего процесса

Для анализа состояния рабочего процесса двигателя измерения рекомендуется проводить на режиме полной нагрузки (режим полного хода).

В комплекс параметров, подлежащих оценке, входят:

Средние индикаторные давления р. в каждом цилиндре, позволяю­ щие оценить нагрузку цилиндров и развиваемую в них мощность. Для обеспечения равномерности распределения мощности между цилинд­ рами определяется отклонение р. от средней величины. Для всех ци­ линдров оно не должно выходить за пределы ±2,5% (ПТЭ), для совре­ менных малооборотных двигателей не выше 0,05 МПа.

Величина р. в основном зависит от количества поступающего в цилиндр и сгорающего в нем топлива. Величина подачи определяется положением рейки ТНВД (индексом ТНВД). Для увеличения при ма­ лом р. рейку следует переставить в сторону большей подачи. Для сни­ жения р. уменьшите подачу топлива. Если индекс ТНВД рассматрива­ емого цилиндра показывает большую подачу, а р. низкое, то причиной может быть плохое распыливание топлива (неудовлетворительная ра­ бота форсунки), подтверждение этому - высокая температура выпус­ кных газов.

Вторая причина - пропуски в ТНВД (износ плунжерной пары, по­ теря плотности всасывающего клапана - необходима переборка ТНВД, если индекс приходится увеличивать на 10%.

Третья причина - плохое качество топлива, низкая теплота сго­ рания.

При отсутствии индикаторного привода р. можно получить с помощью электронного индикатора, либо оценку нагрузки цилиндров осуществлять по температуре выпускных газов и индексу ТНВД.

►Давление наддува р s должно соответствовать рекомендациям фирмы.

Низкое значение p sсвидетельствует о загрязнении проточной час­ ти ГТК, увеличении сопротивления за ним (обороты ГТК снижаются) и загрязнении воздухоохладителя (перепад давления в нем увеличи­ вается).

►Давление сжатия р с не должно выходить за пределы ±2,5% от среднего. Пониженные значения свидетельствуют о падении давления наддува (проверьте р ), потере плотности клапанов и износе ЦПГ.

►Максимальное давление сгорания р_ характеризует экономич­ ность протекания рабочего процесса и уровень механической напря­ женности. Оно никогда не должно выходить за рекомендованные фир­ мой пределы. Отклонение от среднего должно укладываться в ±3,5% (в современных малооборотных двигателях ±0,3 МПа).

Механическая напряженность характеризуется также отношения­ ми p jp и p jp c, определяющими ударность нагрузок. Обратите внима­

ние, что при плавании в балласте среднее индикаторное давление по­ ниженное и отношение p jp ? если не принять меры к снижению р г увеличивается. Фирма «МАН-Б.В.» ограничивала это отношение 9-9,5. Ранее уже отмечалось, что регулирование максимального давления сго­ рания достигается путем изменения угла опережения подачи топлива.

► Температура выпускных газов t является важным парамет­ ром, так как она характеризует наличие необходимого избытка возду­ ха в цилиндрах (работу системы воздухоснабжения - наддува), каче­ ство распыливания и сгорания топлива и, при прочих равных услови­ ях, косвенно указывает на нагрузку цилиндра (количество сжигаемо­ го топлива - величина подачи). При недостатке воздуха - низком дав­ лении наддува, высокой температуре наддувочного воздуха, темпе­ ратура выпускных газов повышается. Потеря плотности выпускных клапанов также приводит к росту температуры. При всех условиях она не должна выходить за рекомендованные фирмой пределы, до­ пускаемые ПТЭ отклонения от средней величины ±5%. Важность контроля за температурой выпускных газов диктуется также тем, что она косвенно характеризует уровень теплонапряженного состояния двигателя. Для контроля за теплонапряженностью ряд исследовате­ лей рекомендовали устанавливать в головки поршней, днища кры­ шек цилиндров и во втулки цилиндров термопары. Однако сложность токосъема и существенное усложнение конструкции может быть оп­ равдано лишь в исследовательских целях и совершенно неприемлемо в эксплуатации.

►Параметры топливоподачи —угол опережения впрыска топли­ ва (рппф, продолжительность подачи (рдпр, давление начала открытия иглы форсунки jv , максимальное давление впрыска р фтах могут быть полу­ чены из кривых давлений впрыска, снимаемых с помощью датчика давления, устанавливаемого между штуцером форсунки и топливоп­ роводом высокого давления. Перечисленные параметры используются при анализе технического состояния топливной аппаратуры путем их сопоставления с эталонными, значения которых должны соответство­ вать аналогичному по нагрузке и оборотам режиму. Задача анализа существенно облегчается, если для сопоставления используются ра­ нее полученные кривые давлений впрыска, снятые на двигателе при исправном состоянии топливной аппаратуры. Современная электрон­ ная измерительная аппаратура позволяет эти кривые сохранять в памя­ ти и при необходимости накладывать на кривые, получаемые при те­ кущем измерении. Примеры анализа с использованием эталонных кри­ вых топливоподачи приведены на рис. 10.13.

Гл. 10. Контроль техсостояния, диагностика, основы техобслуживания______ 247

Рис. 10.11. Индикаторная диаграмма - поздняя подача топлива. Слишком поздний впрыск: мало опережение, низкое давление впрыска, пропуски под всасывающий клапан ТНВД, плохая воспламеняемость топлива

Рис. 10.12. Индикаторная диаграмма - ранняя подача топлива

Следует также учитывать, что с увеличением индекса ТНВД р. прямо пропорционально растет, поэтому, увеличивая нагрузку, не за­ будьте проверить р_ и, если необходимо, - уменьшить угол опережения подачи топлива.

Из кривых (рис. 10.13, вариант А) видно, что подача топлива за­ канчивается раньше, начало подачи и характер кривых на основном начальном участке совпадают. Это свидетельствует о том, что ТНВД подает топлива меньше - мал индекс топливоподачи. Доказательством может также служить более низкая температура выхлопных газов.

Из кривых (вариант В) видно, что скорость роста давлений впрыска после открытия иглы форсунки меньше эталонной, ниже и максималь­ ное давление впрыска - причины: низкая вязкость топлива (маловеро­ ятно) или эрозионный износ сопловых отверстий. Это отрицательно сказывается на качестве распыливания и сгорания топлива, температу­ ра выхлопных газов растет, выхлоп приобретает темную окраску. Все­ ми двигателестроителями увеличение диаметра сопловых отверстий ограничивается 10%.

Из кривых (вариант С) видно, что давление впрыска увеличивает­ ся, хотя индекс топливной рейки одинаков. Причина - высокая вяз­ кость топлива (нарушение в работе вязкозиметра или подогревателя), скажется на всех ТНВД. Вторая причина - закоксовывание сопловых отверстий из-за нарушений в охлаждении распылителя или, что чаще - пропуски топлива под иглу.

Из кривых (рис. 10.13 - вариант D) видно, что начало подачи сме­ щено в сторону запаздывания, давления впрыска растут медленнее, максимальное давление ниже. Причины: износ плунжерной пары, про-

Рис. 10.13. Примеры нарушений в работе топливной аппаратуры

пуски в клапанах ТНВД. Для компенсации потери подачи на утечки приходится увеличивать индекс топливной рейки.

Из кривых (вариант Е) видно, что открытие иглы происходит рань­ ше и при более низком давлении, что свидетельствует об ослаблении затяга пружины иглы форсунки или ее поломке.

Из кривых (вариант F) видно, что давление открытия иглы выше нормального, и поэтому игла открывается позже - позже происходит начало подачи. Причина - затяг пружины иглы превышает нормаль­ ную величину.

П равило —если для компенсации утечек приходится увеличивать индекс на 10 и более %>, плунжерную пару следует заменять новой. Первым признаком износа пар всех насосов или большинства служит резкое ухудшение пусковых свойств двигателя.