Отображение дефектов дизеля на «Дельфине», часть 2

Часть2  

           Определение выходных параметров ТНВД и настройки форсунок дизельных двигателей связано с необходимостью врезки средств измерений в напорную магистраль топлива. Для этого в комплект «Дельфина» входят  «тройники», подключаемые в разрыв между форсункой и накидной гайкой напорной магистрали. Причем, одновременно могут быть подключены датчик медленно меняющихся давлений серии МД и специальный широкополосный датчик пульсаций давления серии ЛХ. Такая схема обеспечивает высокую точность раздельных измерений численного значения  давления «подпорки» с отображением истинной формы и величины импульса впрыска.

         На рис.1 представлены сигналы датчиков пульсаций, установленных по концам напорного трубопровода. Начало роста давления в трубопроводе хронологически первым зафиксировал ближайший к ТНВД датчик на 514,7 мс. С задержкой примерно  0,8 мс начало расти давление в форсунке (515,5 мс).  В это же время стало падать давление со стороны ТНВД. Прекращение падения давления со стороны ТНВД до определенного уровня и одновременное начало падения давления в форсунке зафиксировано  на 516,6 мс. Между 517,2 мс и  518,3 мс отмечен кратковременный рост с последующим падением давления на форсуночном конце и кратковременное падение с последующим импульсным повышением в течение примерно 2 мс давления на выходе ТНВД и на форсунке. Полученные экспериментальные данные позволяют утверждать, что:

- задержка от команды на впрыск до факта начала ее исполнения  составляет 0,8 мс;

- продолжительность времени впрыска составляет примерно 1,7 мс;

- в завершающей фазе впрыска во время гидроудара, связанного с быстрым закрытием форсунки, имело место кратковременное повторное несанкционированное частичное срабатывание форсунки.

Для определения  опережения  впрыска достаточно дополнительно измерять   угловое положение коленвала любым из известных способов.

Герметичность системы высокого давления оценим по  динамике расхода топлива при каждом срабатывании  форсунки. Для этого подвергнем

показания датчиков операции интегрирования по времени. Конечно, строго говоря, полученные характеристики не имеют точной линейной связи  с расходом, однако тенденции передаются ими правильно (рис.2). Здесь по вертикали отложен расход в условных единицах, а по горизонтали – время.

Моменты впрыска отображаются на графике как скачкообразные переходы на более высокий уровень. Относительно продолжительные по времени «горизонтальные» отрезки графика соответствуют паузам между впрысками.

         Нетрудно представить, что  при четкой фиксации положений «открыто» и «закрыто» мы бы имели график в виде четких равномерно поднимающихся горизонтальных полочек (своеобразная «лесенка»). Однако в конкретном случае, особенно  в моменты времени 2,5с и 3,2с, когда должно быть полное запирание форсунки, отчетливо видны наклонные «ступеньки», т.е. явная негерметичность. Причем, судя по высоте наклонной линии, за это  время  в двигатель  влилось практически столько же дополнительного топлива, сколько бывает при  нормальном впрыске. Такие форсунки подлежат выбраковке.

           Для более тщательной проверки расходных характеристик рекомендуется экспериментальная калибровка всего тракта топливоподачи.

             На рис. 3 приведен фрагмент диагностирования дефектно функционирующего дизеля (двигатель «трусит»). Начали с грубой,  но легкодоступной операции выяснения что дефектно: ТНВД или двигатель. Руководствовались следующим. Линии высокого давления являются мощными излучателями ультразвуков. В торцевой части ТНВД  находятся заглушка и 4 напорных штуцера, расположенных симметрично относительно нее. Следовательно, есть все основания ожидать одинаковой ультразвуковой активности на заглушке при выдаче импульсов высокого давления по  каждому из  четырех направлений.

Однако, приставленный к заглушке   ультразвуковой датчик зафиксировал отчетливо видимые различия активности. Причем систематика однозначно связана с периодичностью подачи топлива по данному направлению: картина повторяется через каждые 4 импульса. На этом основании был сделан вывод о необходимости демонтажа именно  ТНВД. Проблема была устранена заменой пружины запорного клапана.

Дефекты взаимодействующих поверхностей деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно- шатунного механизма (развитие недопустимо больших зазоров, задиры на поверхностях и т.д.) лучше всего проявляются при  больших нагрузках, т.е. на рабочем ходу данного цилиндра. На рис. 4 и 5 показаны  сигналы широкополосных вибродатчиков (2 верхних) и привязки к 1 цилиндру (нижний) при дефектах  5-ой ЦПГ  6-цилиндрового и 5-ого КШМ 8-цилиндрового двигателей соответственно. Дефектные состояния проявляются как самые высокие и относительно продолжительные интервалы виброактивности  во время рабочего хода. Спектральные характеристики вибраций также указывают на детали ЦПГ и КШМ.

На рис. 6 показано отображение большого зазора в приводе газораспределительного механизма (ГРМ) выпускного клапана 6 цилиндра. Подобные дефекты сильнее всего проявляются при посадке клапанов (увеличенная скорость при соударении клапана с «тарелью»).  Относительно ЦПГ и КШМ характеризуются более высокими частотами спектра и  коротким временем действия.

Распознаванию медленно развивающихся дефектов конструкции двигателя способствует наличие в «Дельфине» программ цикло-фазового и спектрального анализов. В результате пользователю выдается некоторый перечень возможных дефектов. Однако методология «Дельфина», как известно,  базируется на том, что надежный диагноз можно поставить только после учета показаний и других датчиков. После проведения, в случае необходимости, дополнительных исследований, результаты которых не будут противоречить компьютерным данным, надежность  диагноза становится вполне приемлемой.

Заметим, что при грубых поломках, например, рычагов привода клапанов, результаты цикло-фазового анализа недостоверны. Их невозможно отнести к какому-нибудь виду дефектов. Данное обстоятельство и является основанием для продолжения исследований другими средствами.

       Авторы статьи:        

Анатолий Коновалов

  Олег Лукьяненко