Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 13
1.1. Изменение технического состояния МГР ДВС в процессе эксплуатации 13
1.2. Анализ способов поэлементного диагностирования механизма газораспределения ДВС 26
1.3. Датчики и диагностические параметры при поэлементном диагностировании ДВС динамическими методами 41
1.4. Выводы, цель и задачи исследования 46
2. Теоретическое обоснование способа диагностирования мгр по показателям внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала 50
2.1. Теоретические предпосылки использования показателей внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала для диагностирования МГР ДВС 50
2.2. Обоснование способа общего диагностирования МГР ДВС 53
2.3. Обоснование способа поэлементного диагностирования МГР ДВС 56
2.4. Выводы 63
3. Программа и методика экспериментальных исследований 64
3.1. Программа и оборудование для экспериментальных исследований . 64
3.1.1. Устройство измерения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала ДВС 69
3.2. Методика экспериментальных исследований 74
3.3. Методика обработки результатов исследования 82
4. Результаты экспериментальных исследований 85
4.1. Зависимость износа элементов МГР в процессе эксплуатации 85
4.2. Нормативные показатели мощности механических потерь ДВС 96
при общем диагностировании МГР
4.3. Зависимости внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала при частичном выбеге двигателя с декомпрессированными цилиндрами от технического состояния МГР . 99
4.4. Метрологическая оценка способа диагностирования МГР по параметрам внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала 108
4.5. Выводы 113
5. Практические рекомендации и экономическая оценка эффективности исследования 116
5.1. Режимные условия диагностирования МГР ДВС 116
5.2. Экономический эффект результатов исследования 119
5.3. Выводы 120
Заключение 122
Список литературы 124
Приложения 140
- Датчики и диагностические параметры при поэлементном диагностировании ДВС динамическими методами
- Теоретические предпосылки использования показателей внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала для диагностирования МГР ДВС
- Устройство измерения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала ДВС
- Зависимости внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала при частичном выбеге двигателя с декомпрессированными цилиндрами от технического состояния МГР
Введение к работе
Актуальность темы. В отрасли автомобильного транспорта актуальными считаются решения научных и практических задач, направленных на повышение эффективности эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в том числе работающих на альтернативных видах топлива, снижение затрат на их техническое обслуживание (ТО) и ремонт за счет совершенствования методов и средств их диагностирования.
Анализ известных способов диагностирования механизма газораспределения (МГР) показал, что у них недостаточная точность, некоторые из них трудоёмки, требуют частичной разборки ДВС и не являются универсальными по принципу действия применительно к другим элементам двигателя.
Перспективным к совершенствованию является способ диагностирования МГР, основанный на динамическом методе испытания ДВС, предусматривающий анализ показателей внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала (ВИУСКВ) при прокручивании коленчатого вала декомпрессированного двигателя стартером. Основные его недостатки: существенная погрешность определения значений диагностических параметров из-за повышенных частот и амплитуд колебаний угловой скорости коленчатого вала, вызванных динамическим взаимодействием зубьев шестерни стартера с зубьями венца маховика ДВС при его прокручивании; включает операции частичной разборки привода МГР. В связи с этим разработка более достоверного способа диагностирования технического состояния МГР динамическим методом является актуальной задачей.
Исследование выполнено в соответствии с программой НИР Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. на 2012–2014 гг. по фундаментальному направлению «Научные основы формирования автосервисных потребностей по изменению технического состояния элементов автомобиля на различных этапах жизненного цикла» (СГТУ- 16, № госрегистрации – 01201252754) в части разработки динамических методов диагностирования элементов «ДВС - трансмиссия».
Степень разработанности темы исследования. Исследования в области расширения возможностей использования динамического метода, основанного на принципе Даламбера (авт. св-во СССР №243999, СибИМЭ), для диагностирования элементов системы «ДВС-трансмиссия» ведутся в научных и образовательных учреждениях ГОСНИТИ, СибФТИ, СибИМЭ, МАДИ, НГАУ, ПГСХА, ПГУАС, С-ПбГАУ, ряде зарубежных стран. Ими разработаны способы и средства испытания, диагностирования ДВС для многих его систем и механизмов, однако работ по МГР автором не выявлено.
Цель работы - повышение точности и оперативности способа диагностирования элементов МГР ДВС динамическим методом за счет использования новых режимов его осуществления.
Задачи исследования:
по результатам статистических данных определить зависимости износа основных элементов МГР от пробега для двигателей одного типа при работе на традиционном нефтяном топливе (бензине) и газомоторном;
теоретически обосновать способы:
общего диагностирования технического состояния МГР ДВС по показателям ВИУСКВ при работе двигателя на холостом ходу с отключенным одним цилиндром и поэлементного диагностирования МГР при работе ДВС на одном цилиндре с декомпрессированными остальными;
- разработать устройство, режимы, нормативы для реализации предло
женного способа диагностирования МГР и определить его метрологические
характеристики;
- оценить экономическую эффективность результатов исследования.
Научная новизна состоит в теоретическом обосновании причинно –
следственных связей технического состояния элементов МГР с показателями ВИУСКВ при работе ДВС на холостом ходу в режиме частичного выбега с отключенным одним цилиндром и при работе на одном цилиндре с декомпрессированными остальными.
Теоретическая значимость работы заключается в развитии теоретических положений и математических моделей оценки технического состояния элементов и механизмов ДВС при его работе в режиме частичного выбега с частью отключенных или декомпрессированных цилиндров.
Практическая значимость работы состоит: в разработке устройства, нормативов и алгоритма диагностирования МГР ДВС по показателям ВИУСКВ; рекомендаций по корректированию периодичности диагностирования МГР бензиновых двигателей, переоборудованных под использование газомоторного топлива.
Методы исследования. Аналитические исследования выполнены с использованием теорий надежности и диагностики автомобилей, основных положений динамики ДВС, теоретической механики, математической статистики и моделирования. Эксплуатационные исследования выполнялись в лабораторных и производственных условиях с использованием общепринятых методик, оборудования, а также разработанных автором или с его участием.
Положения, выносимые на защиту:
зависимости и показатели неравномерности износа элементов МГР в процессе эксплуатации при работе ДВС на бензине и газомоторном топливе;
теоретическое обоснование способов общего и поэлементного диагностирования технического состояния МГР по показателям ВИУСКВ при работе двигателя на холостом ходу с отключенным одним цилиндром и режиме работы ДВС на одном цилиндре при декомпрессированных остальных;
- результаты экспериментальных исследований взаимосвязи ВИУСКВ
и технического состояния элементов МГР при работе двигателя на холостом
ходу: с отключенным одним цилиндром; на одном цилиндре при декомпрес
сированных остальных;
- устройство, режимы, нормативы диагностирования МГР, реализую
щие предложенный способ, и его метрологические характеристики;
- технико-экономическая оценка результатов исследования.
Достоверность научных положений работы обусловлена использованием фундаментальной теории динамики ДВС, обоснованностью принятых допущений при разработке расчетных моделей, высокой сходимостью полученных экспериментальных результатов с аналитическими исследованиями и сравнительным анализом их с данными других авторов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и одобрены на международных: НПК «Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности» (Саратов, СГТУ, 2011); МНПК «Информационные технологии, системы и приборы в АПК» (Новосибирск, ГНУ СибФТИ, 2012); 70, 71 и 72 МНМиНИК «Проблемы технической эксплуатации и автосервиса подвижного состава автомобильного транспорта» (МАДИ(ТУ) 2012…2014); VII МНТК «Проблемы качества и эксплуатации АТС» (Пенза, ПГУАС, 2012); МНПК «Прогрессивные методы обеспечения работоспособности транспортно-технологических средств, организации автотранспортных услуг и дизайна современных автомобилей» (СГТУ, 2013); ежегодном межгосударственном научно-техническом семинаре им. Михайлова В.В. «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, СГАУ, 2011…2013); VI Саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (СГАУ, 2011); 49-я НТК ВолгГТУ (Волгоград, 2011); НТК СГТУ (Саратов, 2010…2013).
Работа в целом заслушивалась на заседаниях кафедр «Автомобили и автомобильное хозяйство» и «Автомобили и двигатели» СГТУ, 2014 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 5 статей в изданиях ВАК; получено 2 патента РФ на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Содержит 145 страниц текста, 7 таблиц и 55 рисунков. Библиографический список включает 147 наименований.
Датчики и диагностические параметры при поэлементном диагностировании ДВС динамическими методами
Мгновенные значения угловой скорости коленчатого вала двигателя определяют электронными устройствами - тахометрами, регистрирующими временные интервалы между последовательными импульсами, получаемых от:
- индуктивного датчика, установленного в отверстие картера маховика напротив зубчатого венца;
- датчиков давления, укрепляемых на трубопроводах систем питания (впрыска топлива) или в коллекторах газовых потоков систем впуска, выпуска ДВС;
- электромагнитных датчиков трансформаторного типа, генерирующих синусоидальные импульсы от генератора двигателя;
- специальных, автономно работающих фотоэлектрических датчиков угловых перемещений, присоединяемых к вращающимся элементам ДВС;
- датчиков от вращающихся элементов системы зажигания, основанных на эффекте Холла;
- встроенных в конструкцию ДВС штатных индуктивных датчиков положений коленчатого и распределительного валов. Датчик угловой скорости, установленный на переднем конце коленчатого вала, представляет собой ферримагнитный диск с зубьями через каждые 0,6…6 и опорными прорезями начала считывания через 90 (для 4- и 8-цилиндровых ДВС) [30], датчик углового положения распределительного вала - контактного типа. Из-за низкой точности нарезки шага зубьев и наличия высокочастотного шума (рисунок 1.23), измеренные значения угловой скорости от индуктивного датчика, срабатывающего от зубчатого венца маховика, используются только для общего диагностирования ДВС. Технологический характер высокочастотного шума от датчика маховика подтверждается в исследовании [9] тем, что изменение мгновенных значений угловой скорости коленчатого вала на 15 мин- (см. точки а и б на рисунке 1.23) за время поворота на один период следования зубцов маховика требует достижения углового ускорения 3,7103 рад/с2, что не имеет физического смысла для кинематики ДВС.
По этим причинам для получения диагностической информации по показателям ВИУСКВ разработаны алгоритмы аппроксимации диаграмм, цель которых - устранение случайных и систематических погрешностей измерения мгновенных значений угловой скорости с помощью специальных методов математического анализа [9, 100]
По известным значениям угловой скорости коленчатого вала определяются эффективная мощность и мощность механических потерь ДВС при его работе на переходных режимах, по которым судят об общем техническом состоянии ДВС [1, 30, 58].
В соответствии с принципом Д Аламбера [1] при неустановившемся движении материального тела активные (движущие) силы в любой момент времени уравновешиваются силами инерции. Применительно к работе ДВС без нагрузки его динамическое самонагружение при разгоне описывается дифференциальным нелинейным уравнением d2cp dJ (dcp\2 Xf Xf где J - приведенный к оси коленчатого вала момент инерции вращающихся и возвратно-поступательно движущихся масс двигателя, кг-м2;
Величины J, Mi и Мс характеризуются некоторыми средними значениями и переменными составляющими, которые изменяются в зависимости от положения кривошипно-шатунного механизма, неравномерности рабочих процессов в отдельных цилиндрах и ряда других причин [67].
Учет мгновенных изменений указанных величин по углу поворота усложняет процесс испытания, поэтому в существующих измерителях мощностных показателей ИМД-2, ИМ-1, М 1-3, МК-8-007, ИПД-3, КИ-13009 (Россия), JK-1 (Чехия), SUN (США) и других, реализующих динамический метод, предусматривается использование средних оценочных показателей рабочего процесса двигателя: Ne=J-s-co, Вт . (1.6)
Метрологическая обеспеченность метода при исключении из основного уравнения (1.4) многочлена ( —] достигается регистрацией значений угловой скорости вращения коленчатого вала через угловые интервалы, кратные периоду изменения переменной составляющей приведенного момента инерции Ту Для ДВС [30, 60, 67] период изменения приведенного момента инерции зависит от числа цилиндров z и для четырехтактных двигателей равен
Для этих целей используются датчики давления, укрепляемые на трубопроводе системы питания (впрыска топлива) или индуктивные датчики, которые присоединяются к высоковольтному проводу свечи зажигания одного из цилиндров ДВС.
Поскольку величина приведенного момента J ДВС практически неизменна (по технологическим причинам отклонения не превышают +1,3% [30, 64], а износ элементов КШМ в процессе эксплуатации по массе пренебрежительно мал, то определение эффективной мощности сводится к регистрации углового ускорений коленчатого вала в пределах цикл работы ДВС в области номинальной частоты сон
Теоретические предпосылки использования показателей внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала для диагностирования МГР ДВС
Динамические методы поэлементного диагностирования систем и механизмов ДВС, основанные на анализе показателей периодически повторяющихся процессов - внутрицикловых колебаний угловой скорости вращающихся деталей по углу их поворота (рисунок 1.23), теоретически обосновываются тем, что рабочие процессы, протекающие в одноименных элементах ДВС, кинематически связаны с угловым положением коленчатого вала. Для конкретизации неисправностей начало отсчета измерений значений угловых скоростей привязывается к положению коленчатого вала, соответствующему нахождению поршня 1-го цилиндра в ВМТ - началу такта рабочего хода. В этом случае каждый угловой интервал изменения угловой скорости, равный 7207 z, где z - число цилиндров ДВС, будет отражать и характеризовать техническое состояние одноименных элементов, которые функционируют в эти периоды, в соответствии с порядком работы цилиндров. Любые отклонения амплитудно-фазовых параметров внутрицикловых колебаний угловой скорости коленчатого (распределительного) вала от нормативно-допустимых, свидетельствуют об аномалиях рабочих и трибологических процессов в конкретных одноименных звеньях ДВС.
Известная зависимость (1.9) угловой скорости коленчатого вала со от момента сопротивления в элементах ДВС при его работе на любом режиме [30, 54, 55, 58], в том числе, на режимах частичного выбега [96, 97] позволяет при определенном функциональном состоянии двигателя осуществлять диагностирование МГР по параметрам, полученных по значениям внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала: при общем диагностировании путем сравнения значений мощности механических потерь, затрачиваемых на привод отдельных клапаннов МГР, определенных на режиме холостого хода двигателя с последовательным отключением из работы одного из цилиндров. Определенные по показателям ВИУСКВ значения механических потерь на угловых интервалах, соответствующих участкам выбега коленчатого вала за периоды отсутствия сгорания топливовоздушной смеси в отключенных разных цилиндрах, сравниваются друг с другом и нормативными их значениями; при поэлементном диагностировании сравниваются значения амплитуд и фазовых сдвигов экстремумов колебаний ВИУСКВ, определенных на одних и тех же скоростных режимах холостого хода ДВС, работающего на одном цилиндре с декомпрессированными остальными. Численные показатели амплитуд и фазовых сдвигов (относительно ВМТ) экстремумов колебаний ВИУСКВ измеряются на угловых интервалах, соответствующих участкам выбега коленчатого вала с декомпрессированными цилиндрами, которые сравниваются с номинальными их значениями.
Имеющаяся особенность цикличности работы клапанного механизма ДВС предполагает конкретизацию неисправностей по клапанам МГР проводить по известной для каждого ДВС последовательности чередования рабочих тактов (фаз газораспределения) по цилиндрам. Для четырехцилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы 1-2-4-3 последовательность чередования рабочих тактов приведена в таблице 2.1.
Из таблицы 2.1 следует, что в четырехтактном ДВС с учетом «углов перекрытия» клапаны конкретных цилиндров полностью открываются только на двух тактах каждого цилиндра – впуске и выпуске. На большей части угла поворота распределительного (коленчатого), относящихся к периодам осуществления тактов расширения или сжатия рабочей смеси в цилиндрах ДВС они закрыты (рисунок 2.1).
Диаграмма фаз газораспределения (а) и индикаторная диаграмма (б) четырехтактного четырехцилиндрового двигателя
Поскольку в каждом угловом интервале, равном ж, осуществляются одновременно такты выпуска и впуска в двух различных цилиндрах ДВС, то и начала открытия клапанов будут происходить в разных цилиндрах. Например, в угловом интервале п.к.в 0… 180 (таблица 2.1) происходят такты впуска в 4-ом, а выпуска - в 3-м цилиндрах. Следовательно, измеренные значения механических потерь, затрачиваемых на привод МГР в этом угловом интервале, формируются силами сопротивления от работы сжатия пружин впускного клапана в 4-ом и выпускного клапана в 3-м цилиндрах и отражают их совместное техническое состояние, что необходимо учитывать при постановке диагноза состояния МГР.
Для рассматриваемых в работе двигателей 4Ч 9,2/9,2 (ЗМЗ 4021.10) и 4Ч 9,2/8,6 (ЗМЗ 4062.10) распределительные валы обеспечивают следующие фазы газораспределения [6]:
в ЗМЗ 4021.10 впускной клапан открывается с опережением на 12 до прихода поршня в ВМТ и закрывается с запаздыванием на 60 после прихода поршня в НМТ, выпускной клапан открывается с опережением на 54 до прихода поршня в НМТ и закрывается с запаздыванием на 18 после прихода поршня в ВМТ;
в ЗМЗ 4062.10, оборудованного системой впрыска топлива с электронным управлением и двумя распределительными валами, впускные клапаны открываются с опережением на 14 до прихода поршня в ВМТ, закрываются с запаздыванием на 46 после прихода поршня в НМТ, выпускные клапаны открываются с опережением 46 до прихода поршня в НМТ и закрываются с запаздыванием на 14 после прихода поршня в ВМТ.
Устройство измерения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала ДВС
Принцип измерения значений мгновенной угловой скорости электронными средствами заключается в определении времени прохождения коленчатым валом заранее известного углового интервала. Длительность этого временного интервала i определяется подсчетом импульсов генератора эталонной частоты электронными декадами – счетчиками
На рисунке 3.4 приведена структурная блок-схема устройства измерения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала ДВС. Подготовка и работа с устройством при испытаниях заключается в следующем [45, 96, 97].
Перед началом измерений значений угловой скорости по углу поворота коленчатого вала фотоэлектрический датчик фиксируется в положении, при котором опорная метка растра датчика находится напротив фотодиода, а поршень первого цилиндра двигателя в ВМТ. Достижение заданного положения датчиком отображается на лицевой панели устройства путём загорания светового индикатора и свидетельствует о возможности синхронизации измерений ВИУСКВ относительно одних и тех же положений коленчатого вала. Дополнительно при этом необходимо к токоведущему проводу свечи зажигания первого цилиндра присоединить индуктивный датчик начала отсчета 2 (рисунок 3.4).
После запуска ДВС, подачи питающих устройство напряжений от блока питания и сигнала «Сброс» все узлы приходят в состояние, при котором элемент совпадения 9 открыт, а элементы совпадения 7 и 10 заперты. При этом импульсы квантования угловых интервалов датчика 1, пройдя через усилитель 3 и открытый элемент совпадения 9, поступают на вход элемента совпадения 10, который их не пропускает. Импульсы от опорной метки датчика 1 формируются усилителем 4 и поступают на схему совпадения 7, которая их не пропускает до прихода разрешающего сигнала триггера 6. Триггер 6 управляется импульсами с выхода формирователя - усилителя 5 датчика 2 начала отсчета. При нажатой кнопке управления «Сброс» устройства (рисунок 3.2) триггер 6 не реагирует на импульсы, поступающие с датчика 2, так как цепь триггера замкнута на массу, которая размыкается лишь в том случае, если средняя угловая скорость коленчатого вала будет равна заданной «блоком контроля скорости».
При достижении заданного скоростного режима (значения средней угловой скорости коленчатого вала, которое задается в памяти «блока контроля скорости») при работе ДВС на одном цилиндре и декомпрессированных остальных цилиндрах срабатывает формирующее -задающее устройство 3-4-5-6-7-8, которое дает разрешение на подачу автоматического сигнала для выдачи сигнала «Сброс»
В момент подачи сигнала «Сброс» первый импульс от датчика начала отсчета 2 переводит в противоположное состояние триггер 6, открывает элемент совпадения 7 и подготавливает его к пропусканию сигнала с выхода формирователя 4. С приходом от формирователя 4 сигнала, соответствующего ВМТ положения поршня первого цилиндра в такте рабочего хода, элемент совпадения 7 выдает импульс, который опрокидывает триггер совпадения 8, в результате чего открывается элемент совпадения 10.
При этом первый импульс от промежуточных меток квантования угловых интервалов датчика поступает на делитель 12, который через коммутатор -распределитель интервальных импульсов 13 включает первый счетчик импульсов 14, фиксирующий длительность временного интервала до подачи следующего управляющего импульса от датчика. Этот импульс закрывает первый счетчик 14 и одновременно открывает второй накопитель. Таким образом, первый счетчик фиксирует время прохождения первого углового интервала, второй – время прохождения второго углового интервала и т. д.
Процесс измерения мгновенных интервальных промежутков времени продолжается до заполнения всех 512 электронных счетчиков 14 . Конечный импульс с выхода коммутатора, отключающий последний 512-й счетчик 14, подается на вход триггера запрета 17, который закрывает элемент совпадения 9. При этом импульсы от датчика 1 и формирователя 3 не имеют доступа к коммутатору 13, а следовательно, исключает повторное открытие счетчиков в течение следующих оборотов коленчатого вала двигателя.
Таким образом, через коммутатор - распределитель 13 длительности прохождения фиксированных i-ых интервалов поворота коленчатого вала последовательно заполняются относительным числом зарегистрированных импульсов от эталонного генератора по 512 электронным счетчикам регистраторам. Далее арифметическое устройство 15 преобразует длительность каждого i-ого углового интервала в значения угловой скорости, а запоминающее устройство 16 хранит их в памяти. По этим 512 значениям диаграммы внутрицикловых угловых скоростей коленчатого вала судят о техническом состоянии клапанного механизма с помощью персонального компьютера – ПК, который значения мгновенных интервальных угловых скоростей усредняет, обрабатываются по разработанной программе с выдачей диагностических параметров. В арифметическом устройстве 15 предусмотрен накопитель информации, в памяти которого содержатся предыдущие экспериментальные данные о диаграммах внутрицикловых угловых скоростей за 10 опытов конкретного этапа испытаний, предусмотренных программой исследований. После чего информация переноситься при помощи USB-флеш накопителя на ПК.
Зависимости внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала при частичном выбеге двигателя с декомпрессированными цилиндрами от технического состояния МГР
Для определения степени влияния технического состояния отдельных элементов МГР на величину и характер изменения внутрицикловых значений угловой скорости коленчатого вала по углу его поворота и, соответственно, момента механических потерь ДВС, были выполнены экспериментальные стендовые (рисунок 3.1) и эксплуатационные исследования с бензиновыми двигателями 4Ч 9,2/9,2 в соответствии с принятой программой и методикой п. 3.2. Диаграммы внутрицикловых изменений угловой скорости коленчатого вала по углу его поворота при осуществлении ДВС частичного выбега с декомпрессированными цилиндрами с заранее известными неисправностями в элементах МГР - значениями износа профиля кулачков распределительного вала, «тепловых» зазоров в приводе клапанов - определялись с помощью разработанного устройства для диагностирования МГР ДВС (п. 3.1 [45, 97]).
Как было отмечено ранее, существенным недостатком известного способа диагностирования МГР [100] является недостаточная его точность, вызванная наличием операции прокручивания коленчатого вала декомпрессированного двигателя стартером. Причина недостаточной точности известна. Из-за динамического взаимодействия (соударений) зубьев ведущей шестерни стартера с зубьями венца маховика, полученная электронным тахометром диаграмма изменений угловой скорости коленчатого вала по углу его поворота представляет собой цепь высокочастотных пикообразных или пилообразных колебаний угловой скорости относительно действительных их значений (каждое «пилообразное» колебание содержит 9 значений угловой скорости, равное числу зубьев шестерни стартера, см. рисунок 4.12 [45]). Наложение высокочастотной составляющей на низкочастотную составляющую изменения угловой скорости коленчатого вала искажает реальный закон её изменения. Более того, в процессе эксплуатации двигателя техническое состояние зубчатого зацепления «стартер – венец маховика» постоянно ухудшается, следовательно, погрешность определения значений диагностических параметров - амплитуд и фаз экстремумов угловой скорости - с увеличением наработки двигателя будет также увеличиваться.
В связи с этим, для повышения точности использования получаемой информации - диагностических показателей максимальных амплитуд угловой скорости и фазовых положений её экстремумов, исключение «пилообразности» изменения угловой скорости по углу поворота достигнуто путем прокручивания коленчатого вала при работе ДВС на одном цилиндре с декомпрессированными остальными цилиндрами [45, 97]. При таком режиме диагностирования МГР исключается погрешность, вносимая динамическим взаимодействием внешнего приводного устройства – стартера – с зубчатым венцом маховика двигателя. В результате естественного вращения коленчатого вала за счет запасённой кинетической энергии от работающего цилиндра, измеренные значения мгновенных угловых скоростей коленчатого вала по углу его поворота, в интервалах …2 и 2…3, соответствующих тактам расширения в декомпрессированных цилиндрах, в наибольшей степени соответствуют их реальным значениям.
Типичная диаграмма внутрицикловых изменений значений угловой скорости коленчатого вала при нормативной средней угловой скорости ш= 50,7 рад/с при диагностировании МГР двигателя 4Ч 9,2/9,2, работающего на одном, первым (I) по порядку работы цилиндре, с декомпрессированными остальными (II, IV и III) приведена на рис. 4.13. Общий вид огибающих кривых экспериментальной зависимости значениям угловой скорости по углу поворота коленчатого вала со = f (ср) подтверждают теоретические предпосылки, сформулированные во второй главе, и представляют собой циклически повторяющуюся функцию с периодом, равным ж.
В получаемой при выбеге диаграмме угловой скорости по углу поворота коленчатого вала (рисунок 4.14) амплитуда колебаний мгновенных значений угловых скоростей в 1,6…2 раза меньше, чем в известном способе [100]; полностью исключены 9-ти ступенчатые «пилообразные» её изменения, свойственные динамическому взаимодействию зубьев шестерни стартера с зубьями маховика. Информативными интервалами угла поворота коленчатого вала (рисунок 4.13) являются ж... Зж, в которых показатели внутрицикловых изменений значений угловой скорости коленчатого вала и, определенные по ним значения диагностических параметров МГР - амплитуды и фазы экстремумов углового ускорения коленчатого вала - максимально отражают изменения технического состояния одноименных звеньев клапанных механизмов.
В соответствии со способом диагностирования МГР, по полученной диаграмме ВИУСКВ со = f(cp) (рисунок 4.13) определяют зависимости углового ускорения коленчатого вала от угла его поворота в угловых интервалах …2 и 2…3, соответствующих последовательному осуществлению тактов расширения в декомпрессированных II и IV цилиндрах (рисунки 4.15 и 4.16). По зависимостям углового ускорения коленчатого вала от угла его поворота в указанных периодах определяют соответствующие значения амплитуд АЄІЬ AeIV и фаз экстремумов (РєІІтах, (РєІІтіп, и (peiVmax, (PelVmin углового ускорения, которые сопоставляют с эталонными их значениями с целью поэлементного диагностирования звеньев МГР.
