ВВЕДЕНИЕ 8
Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 11
1.1 Влияние технического состояния Ц11Г на надежность двигателя и его техникоэкономические показатели работы 11
1.2 Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования ЦНГ
ДВС 20
1.2.1 Анализ способов контроля технического состояния и диагностирования
ЦПГ 20
1.3 Конструктивные решения по совершенствованию элементов ЦНГ для
повышения их надежности 35
1.3.1 Конструктивные решения для поршня 35
1.3.2 Конструктивные решения по маслам и присадкам 40
1.3.3 Обработка поршневых колец 42
1.3.4 Масляное охлаждение 43
1.4 Основные выводы по главе 44
1.5 Цель и задачи исследований 45
Глава 2 ТЕОРИТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОИСХОДЯЩЕГО В
ЦИЛИНДРЕ ДВС ПРИ ПРОКРУТКЕ СТАРТЕРОМ 46
2.1 Теоретическое обоснование существующих методов диагностирования ЦНГ 46
2.1.1 Измерение давления компрессометром 46
2.1.2 Измерение расхода картерных газов 47
2.1.3 Виброаккустический метод диагностирования 51
2.1.4 Трибодиагностика диагностика 52
2.1.5 Диагностика по температуре в камере сгорания 54
2.2 Цели и задачи теоретических исследований 56
2.2 Выводы по главе 77
Глава 3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 79
3.1 Общая методика экспериментальных исследований 79
3.2 Выбор оборудования 81
3.3 Методика проведения исследования 85
3.4 Выводы по главе 91
Глава 4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 92
4.1 Результаты эксплуатационных испытаний 92
4.2 Оценка экономической эффективности использования результатов
проведенных испытаний 95
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 101
БИБЛИОГРАФФИЧЕСКИЙ СПИСОК 102
Актуальность темы. По числу отказов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), цилиндропоршневая группа является одной из основных причин, она занимает второе место (20 %) после топливной системы (45%). Герметичность камер сгорания является одним из главных ресурсных характеристик технического состояния двигателя. ЦНГ ДВС работает в самых сложных условиях: газовая среда, высокая температура, большие циклические нагрузки. При этом происходит значительное изнашивание поршневых колец и плоскости тела цилиндра, что естественно влечет за собой изменение условий воспламенения в надпоршневом пространстве и оказывает большое влияние на работу большого количиства систем двигателя. Из-за износа, уменьшается компрессия в цилиндрах и соответственно падает мощность двигателя, двигатель хуже запускается, повышается расход масла и топлива, а из выхлопной трубы идет густой сизый дым, загрязняя атмосферу.
На сегодняшний день введу усложнения конструкции двигателей, всё более восстребованным становится использование и разработка новых методов диагностики ЦНГ, обладающих низкой трудоёмкостью и не требующие доступа к камере сгорания.
В настоящее время инструкцией по техническому обслуживанию двигателей легковых автомобилей, ЦПГ советуют диагностировать применяя следующие методы: от применения стетоскопов для выявления стуков и компрессометров, вворачиваемых вместо свечи зажигания и до мотортестеров. Точность и достоверность оценки технического состояния ЦПГ данными приспособлениями очень скудные. Другие более точные и информативные средства и способы диагностирования ЦПГ даются в специальной литературе, диссертациях или патентах, но в практике диагностирования применяются крайне редко. Однако есть и другие способы диагностирования, на пример один из таких способов, это способ диагностики двигателей внутреннего сгорания заключающийся в получении индикаторных диаграмм давлений в цилиндрах в следствии измерения напряжений, действующих в шпильках или болтах, закрепляющих головку блока цилиндров, с помощью установленного под гайку или болт датчика с тензорезисторами. Используется сравнение полученной диаграммы и ее числовых показателей с эталонными. Под датчик устанавливают шайбу, сделанную из материала, не допускающего «усадку» датчика в металл головки блока цилиндров. Тензорезисторы устанавливают на датчик после затяжки гайки шпильки или болта. Полученные косвенные диаграммы подвергают осреднению за несколько циклов, после этого сравнивают полученные данные с эталонными и осредненными индикаторными диаграммами. Технический результат заключается в повышении точности определения технического состояния ДВС в эксплуатационных условиях, но они требуют подразборки ДВС, а это усложняет процесс диагностирования, чего мы хотим избежать.
Таким образом, изложенное выше предопределило цель исследования нашей работы.
Гипотеза исследований. Гипотеза заключается в однозначной достоверной оценке технического состояния ЦПГ путём формирования стрессовых тестовых воздействий состоящих из отключения 3-х цилиндров и загружении одного оставшегося в работе цилиндра мощностью механических потерь отключённых цилиндров, в плавном ступенчатом формировании нагрузки на оставшихся в работе цилиндрах и фиксации отклика на процесс загружения путём контроля параметров: температуры двигателя, температуры сжимаемой топливовоздушной смеси, скорости сжатия, точного положение поршня в режиме прокрутки стартером.
Цель работы. Разработать метод контроля технического состояния ЦПГ по динамическому давлению в режиме прокрутки стартером.
Объект исследования. Технологический процесс диагностирования ЦПГ двигателей внутреннего сгорания.
Предмет исследования. Взаимосвязь амплитуды и фазы мгновенного давления в надпоршневом пространстве с техническим состоянием ЦПГ и режимами диагностирования.
Научная новизна. Установлена взаимосвязь осциллограммы давления в надпоршневом пространстве с техническим состоянием ЦНГ и режимами диагностирования.
Практическая значимость исследований.
1. Разработан способ безразборного диагностирования ЦПГ двигателя внутреннего сгорания.
2. Данный способ дает возможность уменьшить простои в капитальном и текущем ремонте и увеличить коэффициент технической готовности автомобилей и тракторов.
В результате обзора научно-исследовательских работ установлено, что существующие способы диагностирования имеют либо низкую достоверность, либо они не приспособлены к диагностированию современных автомобилей.
Получена диагностическая модель позволяющая определить давление конца сжатия при износе цилиндра с учетом основных факторов влияющих на этот параметр. Установлено, что основная погрешность диагностической модели заключается в отсутствии учета реальной утечки в зависимости от положения поршня. Диагностическая модель учитывает температурный диапазон двигателя от 20°С до 90°С и температурный диапазон воздуха от 20°С до 30°С.
Установлено, что наиболее чувствительным диагностическим параметром износа верхней части цилиндра является положение коленчатого вала в момент достижения максимального давления конца сжатия.
Установлено, что наиболее чувствительным комплексным диагностическим параметром для износа являются максимальное давление в конце такта сжатия и фаза давления конца такта сжатия.
Установлено, что наиболее высокую достоверность выше названные параметры имеют при прокрутке коленчатого вала при полностью заряженной аккумуляторной батареи.
Достоверность диагностирования технического состояния по осциллограмме давления при прокрутке вала двигателя стартером и постоянной утечкой составила 0,9 погрешность измерительного тракта составила 0,85.
Экономический эффект от внедрения одного диагностического средства составил 40508 руб. на один пост в год.
