Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии Гребенников Александр Сергеевич

Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии
<
Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гребенников Александр Сергеевич. Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.03.- Саратов, 2002.- 292 с.: ил. РГБ ОД, 71 03-5/174-6

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние проблемы обеспечения работоспособности ДВС 17

1.1. Неравномерность изменения технического состояния одноименных элементов автомобиля 17

1.1.1. Зависимость интенсивности изнашивания деталей сопряжений от условий их взаимодействия 18

1.1.2. Причины неравномерного изнашивания одноименных элементов 28

1.1.3. Методы определения неравномерности изнашивания одноименных элементов 47

1.2.Анализ принципов управления работоспособностью ДВС на основе идентификации его текущего состояния 56

1.3. Методы и средства диагностирования одноименных элементов автомобиля 65

1.4. Выводы и задачи исследования 86

2. 3ависимости неравномерности интенсивности изнашивания одноименных элементов ДВС в процессе эксплуатации 89

2.1. Обоснование показателя оценки неравномерности состояний одноименных элементов 89

2.2. Зависимость неравномерности интенсивности изнашивания подшипников оленчатого вала от наработки и исходной неравномерности их зазоров 91

2.3. Зависимость неравномерности интенсивности изнашивания одноименных элементов ЦПГ от наработки и неравномерности исходных зазоров в них 101

2.4. Выводы 111

3. Теоретические основы диагностирования одноименных элементов двс и трансмиссии по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала 113

3.1. Способ определения неравномерности работы цилиндров ДВС 115

3.2. Способ определения эффективной мощности ДВС 123

3.3. Способ определения мощности механических потерь ДВС 124

3.4. Оценка компрессионных свойств цилиндров двигателя 126

3.5. Способ диагностирования элементов газораспределительного механизма ДВС 134

3.6. Способ диагностирования зубчатых передач трансмиссии 143

3.7. Выводы 148

4. Метрологический анализ диагностирования элементов двс динамическим методом 150

4.1. Погрешность определения значения приведенного момента инерции ДВС 151

4.2. Погрешность определения положения верхней мертвой точки поршня 151

4.3. Требования к преобразователям угловых перемещений коленчатого вала ДВС 153

4.4. Погрешность и принцип работы устройства для измерения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала двигателя 156

4.5. Метрологические характеристики внутрицикловых изменений угловой скорости ДВС 163

4.6. Методические погрешности диагностирования от несоответствия режимных условий 168

4.7. Метрологический анализ альтернативных диагностических параметров 172

4.7.1. Обоснование диагностического параметра технического состояния ЦПГ 173

4.7.2. Обоснование диагностических параметров оценки технического состояния ГРМ 179

4.8. Выводы 184

5. Методология диагностирования и оптимального управления техническим состоянием двс по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала 187

5.1. Принцип оптимизации значений регулируемых параметров ДВС 187

5.2. Адаптивная система управления моментом зажигания ДВС 190

5.3. Устройство и технология диагностирования элементов ДВС с оптимизацией значений их регулировочных параметров 197

5.3.1. Устройство для диагностирования ДВС динамическими методами 198

5.3.2. Технология формирования оптимальных значений регулируемых параметров ДВС 203

5.4. Изменение регулируемых параметров системы питания ДВС

в процессе эксплуатации 212

5.5. Система автоматического регулирования частоты вращения дизельных ДВС 217

5.6. Выводы 224

6. Техьшко-экономическая эффективность практической реализации результатов исследования 226

Общие выводы 233

Список использованной литературы

Зависимость интенсивности изнашивания деталей сопряжений от условий их взаимодействия

Основной причиной изменения (деградации) технического состояния механизмов автомобиля является изнашивание деталей. По ГОСТ 23.002-78 изнашивание - процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров или формы тела. В результате изнашивания происходит трансформация микро- и макрогеомет-рических параметров сопряженных деталей, нарушаются условия смазки, пространственная ориентация осей кинематически связанных элементов и увеличивается их динамическая нагруженность.

Помимо структурных изменений в сопряженных деталях изнашивание оказывает отрицательное влияние на эффективность протекания рабочих процессов в агрегатах и системах автомобиля. В ДВС нарушается термодинамика сгорания рабочей смеси в цилиндрах по причине уменьшения степени сжатия, изменения угла опережения зажигания (впрыска), подачи топлива и смесеобразования, фаз газораспределения; увеличиваются расход масла на угар, мощность механических потерь, уровень шума и вибрации. Похожие изменения технического состояния характерны и для других элементов автомобиля.

Поэтому необходимы периодические профилактические и ремонтные работы по своевременному предупреждению отказов, частичному или полному восстановлению утраченной работоспособности автомобиля. Основой для их планирования служат зависимости интенсивности изнашивания основных типов сопряжений от наработки и предельные значения из-носов.

Над выявлением закономерностей изнашивания деталей машин и автотранспортной техники в процессе эксплуатации работали видные ученые Ф.Н. Авдонькин, И.Б. Гурвич, Р.В. Кугель, В.Ф. Лоренц, В.М. Михлин, И.А. Мишин, А.С. Проников, И.Б. Тартаковский, М.М. Тененбаум, М.М. Хрущев и другие. Ими [15, 181, 298, 321] выделены 8 типичных видов динамики изнашивания автотракторных деталей в процессе эксплуатации (рис. 1.1).

Авторами [181, 298] сделан важный вывод о наличии преобладающего, вполне определенного вида динамики изнашивания одноименных деталей и сопряжений ДВС, работающих в одинаковых условиях эксплуатации.

По известным закономерностям изменения структурных и диагностических параметров можно прогнозировать ресурс работы механизма. Применительно к автомобилю как объекту диагностирования наибольшее распространение получили экспоненциальная [15] и степенная [208] зависимости изменения структурных (диагностических) параметров S от пробега / S = S0-eu, (1.1) S = S0+Vl", (1.2) где So- начальные (номинальные) значения параметра после приработки; Ъ- коэффициент интенсификации изнашивания; v- скорость изменения параметра при 1=1, уменьшенная в п раз; п- показатель степени.

. Типовые зависимости изнашивания S деталей от наработки т [298]: Sn- предельно допустимый износ; Т- наработка на отказ; т0-длительность этапа приработки; ц- период отсутствия износа В формулах (1.1), (1.2) g значения b, v и п определяются мкм методами математической ста тистики по экспериментальным данным величин износа иссле дуемых элементов в процессе 0 /, км эксплуатации. Например, изме- Рис. 1.2. Закономерности износа S сопряжений от пробега /; нение зазора в подшипниках ко- 1-динамически нагруженных; 2- статических; ленчатого вала и сопряжениях 3-саморазгружающихся клапан - коромысло двигателя подчиняется закономерности (1.2) при п=1,4 и 1,1 соответственно. Закономерность (1.1) более полно отражает физические основы процессов, происходящих в сопряжениях автомобиля с увеличением пробега. В соответствии с [15] интенсивность изнашивания а взаимодействующих деталей после приработки прямо пропорциональна давлению р на поверхности трения а = с-р, (1.3) где с- коэффициент. Если давление/) в зоне контакта неизменно на всем периоде эксплуатации, то износ сопряженных деталей, называемых стационарно (статически) нагруженными, увеличивается линейно (рис. 1.2, зависимость 2), пропорционально пробегу S = a-l. (1.4) Так изнашиваются фрикционные диски сцепления, тормозные накладки, протектор шин. У большинства сопряжений после окончания приработки интенсивность изнашивания непрерывно возрастает (рис. 1.2, кривая 1) из-за увеличения давления в зоне контакта, обусловленного: -непрерывной трансформацией площади контакта и микро- макро-геометрических параметров взаимодействующих поверхностей; -увеличением силового воздействия инерционно-динамических нагрузок вследствие износа, деформации деталей и нарушения пространственной ориентации кинематических связей между ними; -ухудшением режима смазки, вызванного увеличенными зазорами, интенсификацией выделения тепла, деформацией условий образования масляного клина гидродинамического эффекта, большей насыщенностью смазки продуктами износа и другими примесями.

Эти сопряжения называют динамически нагруженными. К ним относятся: втулка верхней головки шатуна - поршневой палец, подшипники скольжения коленчатого вала, зубчатые передачи, шлицевые и карданные сочленения агрегатов трансмиссии и многие другие.

Для третьей группы - саморазгружающихся, подпружиненных сопряжений типа поршневое кольцо-гильза цилиндра, давление на поверхности трения и после этапа приработки продолжает уменьшаться. Следовательно, их износ в зависимости от пробега экспоненциально убывает (рис.12, кривая 3) AS = \l-e-bl\ (1.5) где а0- интенсивность изнашивания сопряжения в конце приработки. Приведенные зависимости (1.1), (1.2) и (1.5) справедливы при установившихся идеализированных режимах трения, предполагающих отсутствие каких-либо посторонних частиц в зоне контакта. Наличие в зоне трения абразивных частиц пыли может существенно повлиять на интенсивность изнашивания деталей, а для саморазгружающихся сопряжений ЦПГ видоизменить зависимость (1.5) на (1.4) и даже на (1.1).

Интенсивность изнашивания сопряжений увеличивается из-за макро-геометрических отклонений формы деталей от оптимальной [37, 104, 119]. Искажения геометрической формы и межосевых расстояний способствуют увеличению неравномерности работы трения на участках взаимодействия деталей и более частому разрушению сплошности масляного слоя. Особенно высокие требования по макрогеометрии предъявляются к подшипникам и шейкам коленчатого и распределительного валов, элементам ЦПГ, зубчатым передачам, которые испытывают переменные нагрузки по углу поворота коленчатого вала. Если, например, большая ось овала цилиндра, приобретенная в процессе изготовления и сборки двигателя, совпадает с осью плоскости качания шатуна, то интенсивность изнашивания и овали-зация цилиндра существенно возрастают. Из-за увеличивающейся овальности шеек и цилиндров в процессе эксплуатации средний ресурс вторых комплектов вкладышей и поршневых колец составляет менее 40 и 60% соответственно от ресурса первых [15, 180].

Считают [15, 119], что величина овальности шеек коленчатого вала прямо пропорциональна интенсивности изнашивания подшипников и в зависимости от эис. 1.3. Зависимость износа S и овальности пробега возрастает экспоненци ,. 1W , _ч Ов шатунных шеек от пробега / ально по (l.l) (рис. 1.3). двигателя КамАЗ-740 [119] Зависимость овализации гильз цилиндров от пробега обычно аппроксимируют линейной функцией (рис. 1.4). По мере приближения к предельно допустимым значениям зазоров в сопряжениях ЦПГ наблюдается некоторая стабилизация нарастания износа и овализации гильз.

Зависимость неравномерности интенсивности изнашивания подшипников коленчатого вала от наработки и исходной неравномерности их зазоров

В исследованиях [37, 124] отмечается тенденция к уменьшению неравномерности изнашивания гильз цилиндров на заключительном этапе эксплуатации, то есть индивидуальные отличия каждого цилиндра по качеству изготовления и величине деформации при сборке двигателя несколько сглаживаются.

Неравномерность интенсивности изнашивания деталей зависит от сезона и условий эксплуатации автомобиля. Высокая концентрация пыли в воздухе в весенне-летние месяцы повышает неравномерность интенсивности изнашивания гильз цилиндров и поршневых колец в 2 и более раз (рис. 1.12).

Расположение и порядок работы цилиндров двигателя, особенности размещения маслоподводящих каналов системы смазки являются конструктивными факторами, определяющими неравномерность изнашивания подшипников коленчатого вала. Известно, что нагруженность шатунных подшипников рядных двигателей выше, чем коренных. Для V-образных, наоборот, коренные опоры являются более нагруженными. Учитывая, что износ шатунных подшипников равномернее (рис. 1.13), а допустимые зазоры в них выше, чем в коренных, то для большинства автотракторных номер подшипника двигателей ресурс коленчатого вала до ремонта определяется износом коренных подшипников.

Отмеченный многими исследователями преобладающий износ средних коренных подшипников коленчатого вала двигателей ЗИЛ-120 [209], ЗИЛ-130 [14, 216], ЗМЗ-53, ЗМЗ-24 [216, 217], УАЗ-450 [323], Д-37Е [124], СМД-14 [37], КамАЗ-740 вызван тем, что они имеют наибольшую нагру-женность [14, 216]. Отличия нагрузок на коренные опоры достигают 40% [170, 216, 221] и определяются сочетанием газовых и инерционных сил, передаваемых на кривошипы коленчатого вала в соответствии с порядком работы цилиндров. Для V-образных восьмицилиндровых двигателей со смещенным левым рядом цилиндров уменьшение неравномерности распределения усилий на коренные подшипники может быть достигнуто изменением порядка работы цилиндров с традиционного 1-5-4-2-6-3-7-8 на 1-5-7-2-6-3-4-8 или 1-3-7-2-6-5-4-8 [14] и на 1-5-4-8-6-3-7-2 для двигателей со смещенным вперед правым рядом цилиндров. Это позволит разгрузить максимально нагруженный четвертый коренной подшипник на 8-10%.

Износ средних коренных подшипников становится выше, если в них размещают маслозаборные отверстия подвода масла к коленчатому валу, поскольку через их поверхности проходит большая часть абразивных частиц, содержащихся в масле, чем через другие подшипники.

Неодинаковая степень очистки масла, подаваемого к шатунным подшипникам, из-за разноотстоящих от центробежной ловушки сквозных отверстий в шатунных шейках коленчатого вала двигателя 84 12/12, явилась одной из причин неравномерного их износа. При ускоренных стендовых испытаниях с искусственным загрязнением масла кварцевой пылью выявлено [261], что износ шатунных подшипников 1, 2, 7, и 8 цилиндров, к которым подводится более очищенное масло, существенно ниже, чем у других (рис. 1.14, а). После введения в шатунные ловушки специальных маслораспределительных втулок изнашивание шеек уменьшилось в 2,2 раза, вкладышей в 1,5 раза, их износ стал равномернее (рис. 1.14, б), что подтверждено испытаниями в рядовых условиях эксплуатации (рис. 1.14, в).

Рассмотренные примеры неравномерного изнашивания одноименных элементов ЦПГ и КШМ двигателей внутреннего сгорания в силу теоретически обоснованных или выявленных в процессе эксплуатации причин конструктивного порядка имеют некоторую детерминированность, то есть определенность места расположения «слабых» элементов, интенсивность изнашивания которых превалирует над другими одноименными сопряжениями. номер подшипника (по цилиндру) 16 2 7 3 8 Рис. 1.14. Диаграммы изнашивания шатунных подшипников коленчатого вала двигателя 84 12/12: а, б- соответственно до и после установки маслораспределительных втулок в центробежных ловушках коленчатого вала при ускоренных испытаниях с кварцевой пылью КП-3[109]; в- в рядовой эксплуатации [119] г 1 - износ шеек; ШШ - износ вкладышей

Однако в большинстве случаев интенсивно изнашивающийся элемент в цепи одноименных звеньев занимает разные места из-за стохастич-ности уровня воздействия и взаимодействия факторов, влияющих на изменение технического состояния конкретного сопряжения. С равной вероятностью отказа работают плунжерные пары ТНВД, форсунки и многие другие одноименные детали. Так, например, выводы по результатам статистического анализа неравномерности изнашивания кулачков распределительных валов, отличающихся по конструкции двигателей ЗМЗ, ЗИЛ, КамАЗ, ВАЗ с пробегом свыше 80 тыс. км оказались примерно одинаковыми. По каждой модели двигателя были микрометрированы 70-120 распределительных валов. Лишь 1/6 часть из них отвечала техническим требованиям. Основная причина выбраковки - повышенный износ одного, двух, реже трех кулачков. Для всех двигателей характерен повышенный износ кулачков выпускных клапанов, работающих в более напряженных нагрузочном и тепловом режимах. Из 110 обследованных распределительных валов двигателей ЗМЗ 44 9,2/9,2 с пробегом около 100 тыс. км максимальные из-носы приходились на кулачки выпускных клапанов - 59%, впускных клапанов - 23%. Чаще максимальный износ имели кулачки выпускных клапанов IV (22%) и I (14%) цилиндров. У других шести кулачков вероятность максимального изнашивания была практически равной (Р«0,1), а 16 распределительных валов (15%) имели допустимые износы менее 0,6 мм по высоте [112] по всем кулачкам, что указывает на реальность достижения равностойкости изнашивания данной номенклатуры деталей.

При рассмотрении неравномерности изнашивания одноименных сопряжений ГРМ необходимо учитывать, что интенсивность изнашивания его звеньев в значительной мере зависит от качества регулировки «тепловых» зазоров в нем. Поэтому, помимо рассмотренных конструктивных и технологических факторов производства ДВС, определяющих исходную неравномерность технического состояния его одноименных сопряжений, на дальнейшее ее развитие оказывает влияние сфера технической эксплуатации, главным образом через качество выполнения работ по ТО и ТР (рис. 1.15).

Оценка компрессионных свойств цилиндров двигателя

От датчиков, встроенных в агрегаты и системы автомобиля, сигналы поступают в бортовой микропроцессор (ЭВМ), в котором сравниваются фактические Уш и желаемые Узі параметры состояния объекта (рис. 1.21). По сигналу рассогласования АУ в соответствии с алгоритмом принятия решения интерфейсным преобразователем формируется команда на исполнительный механизм, который корректирует состояния объекта.

Под желаемым результатом состояния объекта обычно понимают достижение объектом состояния, соответствующего нормативным значениям его выходных параметров. Границы нормативных значений устанавливаются на основании статистических данных, учитывающих вероятностные изменения состояний однотипных изделий в процессе производства и эксплуатации. Полученные таким образом нормативы будут оптимальными лишь для небольшой части всей совокупности эксплуатируемых объектов. Поэтому процесс приведения состояния объекта к среднестатистическому нормативу, улучшающему его свойства, называется рациональным управлением [183].

Созданные по такому принципу технологии диагностирования в рамках планово-предупредительной системы и управляющие системы автоматического регулирования (САР) получили широкое распространение на автомобильном транспорте (системы регулирования угла опережения зажигания, топливоподачи, фаз газораспределения, углов управляемых колес, положения кузова и др. [13, 30, 39, 51, 116, 178, 179, 192, 195, 210, 220, 227, 250, 274, 332, 341, 345, 353). Однако потенциальные возможности объекта управления при этом используются не полностью, так как идентификация состояния осуществляется по конкретному объекту, а управляющее воздействие формируется исходя из среднестатистического норматива. Поэтому наивысшей формой управления является оптимальная [ 177, 179, 183, 284], когда в результате целенаправленных действий индивидуальное состояние конкретного объекта реализует свое назначение с максимально эффективными показателями. По А.В. Серову [284], такие состояния могут рассматриваться как индивидуально-оптимальные, поскольку среди множества состояний, присущих конкретному изделию, в результате управления найдено наиболее эффективное по сравнению с исходным. При этом значение оптимального параметра, полученного в результате корректирующего воздействия индивидуального исходного состояния, может совпадать с нормативно - рекомендуемым, находиться в пределах их допусков и даже выходить за их пределы. Возможность достижения более эффективных результатов работы ДВС и автомобиля объясняется также тем, что фирмы-изготовители при назначении выходных технико-экономических параметров ориентируются на гарантированное минимальное их значение.

При оптимальном управлении (регулировании) задатчик планируемого параметра У3 (рис. 1.21) должен реагировать на индивидуальное изменение состояния объекта, следовательно, его значение не является фиксированным в процессе управления, а может меняться в зависимости от знака полученного эффекта до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение критерия эффективности. Такой процесс оптимизации режима работы объекта осуществляется путем многочисленных проб (итераций) незначительного изменения регулируемого параметра, получения откликов их реализации с выбором наилучшего. Подобные системы называются адаптивными, самоорганизующимися или самонастраивающимися [177, 179, 310, 327, 356]. Основаны они на общепризнанной гипотезе Л.Эйлера [330], согласно которой все явления, которые мы наблюдаем, обладают некоторыми экстремальными свойствами. Их реализация возожна при введении в систему (рис. 1.22) дополнительного логического звена-анализатора эффективности (микропроцессора) с идентификационным алгоритмом адаптивного управления, на который поступают сигнал предыдущего і-го шага от принятого управляющего решения АХуі и сигнал-отклик следующего (і + 1)-го шага У0і - УОІ+І ОТ объекта управления. В зависимости от эффективности корректирующего воздействия управляющего сигнала логический анализатор дает команду на увеличение или уменьшение значения параметра функционирования объекта У3 ±АУ3, который и является значением Уз.

Погрешность и принцип работы устройства для измерения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала двигателя

Использование показателей внутрицикловой неравномерности угловой скорости вращения коленчатого вала позволило повысить точность и существенно расширить область применения динамического метода для диагностирования одноименных элементов системы ДВС-трансмиссия. За счет введения установившихся режимов испытания и новых признаков функционального состояния ДВС (рис. 3.1) [81] стало возможным количественно оценить все параметры технического состояния ДВС и трансмиссии при помощи единой измерительной аппаратуры с унифицированными датчиками угловых перемещений, что значительно сократило расходы на диагностирование.

Функциональное состояние ДВС определяется наличием или отсутствием рабочих процессов в цилиндрах при диагностировании и должно обеспечивать максимально возможную чувствительность и информативность контролируемого диагностического параметра. В случае необходимости контроля параметров рабочего процесса, их оптимизации, а также диагностирования технического состояния систем питания, зажигания, газораспределительного механизма, влияющих на показатели эффективности рабочих процессов, испытания проводят при нормальном функционировании ДВС, то есть при наличии процессов сгорания рабочей смеси в цилиндрах. При этом могут быль использованы как тестовые, так и функциональные режимы диагностирования. Функциональные режимы реализуются в процессе выполнения автомобилем транспортной работы средствами встроенного диагностирования или при использовании систем автоматического управлением впрыском, зажиганием, ГРМ с целью поддержания оптимальных режимов работы ДВС.

При диагностировании нерегулируемых параметров технического состояния одноименных элементов (герметичности надпоршневого пространства, зазбров в подшипниках и других сопряжениях КШМ, ЦПГ, ГРМ, зубчатых зацеплениях трансмиссии) предпочтительней второй вариант - испытание в отсутствие рабочих процессов в цилиндрах двигателя. Поскольку обязательным условием динамического метода является наличие вращающихся инерционных масс ДВС, то отсутствие энергии газовых сил от сгорания рабочей смеси в цилиндрах должно компенсироваться или предварительно запасенной кинетической энергией вращающихся и поступательно движущихся частей (осуществление выбега ДВС путем выключения подачи топлива или зажигания, а для элементов трансмиссии вывешенного на подъемнике автомобиля - отключением ДВС сцеплением), или использованием внешнего источника энергии (стартера или иного приводного устройства).

В разработанных способах диагностирования анализ динамики изменения угловой скорости коленчатого вала по углу его поворота от технического состояния элементов ДВС выполнен в традиционном предположении об абсолютной жесткости коленчатого вала на кручение.

Оценка равномерности рабочих процессов в цилиндрах считается наиболее информативной при диагностировании ДВС [29, 35, 56, ПО, 120, 122, 123, 136, 147, 156, 169, 252, 263, 272, 302, 303, 313, 317, 337, 349, 350], является необходимой при приемочных испытаниях серийных двигателей [150, 257]; по ее параметрам подбираются (настраиваются) ДВС, предназначенные для работы в паре с генераторами тока [88].

Существующие методы и средства контроля неравномерности работы цилиндров недостаточно точны, неоперативны, трудоемки, осуществ 116 ляют проверку на ограниченных тестовых режимах (см. п. 1.3, [97]). Последнее замечание очень существенно, так как в зависимости от режимов работы ДВС неравномерность поцилиндровой мощности может варьироваться, особенно в двигателях с внешним смесеобразованием [88, 150, 218, 289]. Поэтому закономерен интерес исследователей к созданию новых высокоэффективных методов и средств, позволяющих определить степень идентичности рабочих процессов цилиндров ДВС на любых режимах, в том числе на неустановившихся. Указанным требованиям отвечает способ оценки неравномерности работы цилиндров, основанный на анализе изменения угловой скорости коленчатого вала в пределах углов его поворота, соответствующих рабочим тактам конкретных цилиндров [8, 97]. Сущность способа заключается в следующем.

В процессе работы двигателя на установившемся режиме крутящий момент М и, следовательно, развиваемая им мощность не остаются постоянными величинами, а представляет собой периодическую функцию угла поворота коленчатого вала, что обусловливается особенностями протекания рабочего процесса в отдельных цилиндрах двигателя и кинематическими свойствами его кривошипно-шатунного механизма. При этом ко- ленчатый вал получает периодические импульсы крутящего момента от М по углу поворота коленчатого вала (р, то есть отклонение его мгновенного значения от средней величины момента сопротивления MQ вызывает периодическое изменение угловой скорости коленчатого вала со (рис. 3.2) в соответствии с (1.25), которое представлено в виде M-Mc=Jco + , (3.1) dep dep 2 где со - средняя угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя при работе на установившемся режиме; J - момент инерции вращающихся и возвратно-поступательно движу 117 щихся деталей двигателя и соединенных с ним дополнительных элементов трансмиссии, приведенный к оси коленчатого вала. тэ /,п dJ со В уравнении (3.1) многочлен определяет переменную со d p 2 ставляющую момента инерционных сил Jnp от возвратно-поступательно движущихся масс поршней тп и части массы тш шатунов, отнесенных к

Похожие диссертации на Диагностирование автотракторных двигателей по внутрицикловым изменениям угловой скорости коленчатого вала : Способы, средства, технологии