Регулировка дизелей

Регулировка дизелей

Под регулированием дизеля понимают комплекс таких технологических мероприятий, которые обеспечивают номинальную мощность дизельного двигателя при его экономичности и надежности.

Все цилиндры дизеля должны развивать одинаковую мощность. Если цилиндры двигателя нагружены неравномерно, то при выходе дизеля на номинальную мощность часть цилиндров оказывается перегруженной.

Перегрузка отдельных цилиндров сопровождается увеличением тепловых напряжений и температуры, которые нередко вызывают появление трещин в стенках блока, крышках цилиндров, донышка поршней, загорание поршневых колец в канавках поршня, обгорание тарелок клапанов и сопловых наконечников распылителей форсунок, вибрацию дизеля. Перегрузка одних цилиндров и недогрузка других недопустима.

Как правило регулировка дизеля проводится с применением штатных измерительных приборов, входящих в комплект поставки дизеля: механического индикатора, максиметра и термомопар или термометров.

В зависимости от типа дизеля мощность в цилиндре измеряется или оценивается различными методами:

✔ на малооборотных дизелях, оборудованных индикаторными приводами, мощность в цилиндре измеряют по индикаторной диаграмме, получаемой при помощи механического индикатора.

✔ на остальных дизелях, оборудованных индикаторными кранами, о равномерности нагрузки по цилиндрам судят по максимальному давлению цикла P_z и температуре выпускных газов при помощи максиметра и штатных термопар. Мощность цилиндра не измеряется, а оценивается при помощи косвенных параметров.

✔ на дизелях без индикаторных кранов – нет штатных приборов, позволяющих оценить нагрузку по цилиндрам.

Применение в качестве штатного или технологического средства контроля переносного комплекса для регулировки цилиндровой мощности дизеля, выпускаемого нашим предприятием, позволяет в любой момент индицировать дизель в процессе проведения регулировочно-наладочных работ и испытаний.

Комплекс обеспечивает:

• контроль теплотехнических параметров дизеля;
• оценку качества и диагностику неисправностей рабочего процесса дизеля;
• регулировку цилиндровой мощности дизеля;

Комплекс отображает на экране монитора:

• развернутые индикаторные диаграммы выбранных цилиндров (до 8 одновременно, Рис.1) ;
• сохраненные в архиве данные по всем измерениям;

В результате обработки полученных индикаторных диаграмм определяются:

• максимальное давление сгорания – Pz (МПа);
• индикаторное давление – Pi (МПа);
• индикаторная мощность – Ni (кВт);
• частота вращения коленчатого вала – n (об/мин);

Рис. 1 Индикаторная диаграмма отображаемая на экране комплекса.

Основную информацию комплекс получает от высокотемпературного датчика давления газа серии ДДГ, устанавливаемого на индикаторный кран дизеля или специально подготовленный канал, соединяющий датчик с камерой сгорания (Рис. 2 ).

Рис. 2 Высокотемпературные датчики давления газа в цилиндре серии ДДГ, установленные на индикаторные краны всех цилиндров дизеля 16Д49 .

В состав комплекса может входить один переносной датчик давления газа или количество датчиков давления газа должно соответствовать числу цилиндров дизеля.

С одним переносным датчиком давления газа, измерения проводят последовательно устанавливая датчик на каждый цилиндр. Во время проведения измерений, для получения объективных данных, необходимо обеспечивать постоянную мощность дизеля. Если индицирование цилиндра занимает 1 минуту, то например 8-цилиндровый дизель будет проиндицирован за 8 минут. При этом, в течение всего времени, необходимо обеспечивать стабильность нагрузки.

Установка датчиков давления газа на все цилиндры дизеля одновременно является наиболее предпочтительной, так как дает объективную картину распределения мощности по цилиндрам независимо от меняющейся нагрузки и занимает всего несколько секунд.

Также необходимо учесть, что при регулировке дизеля, изменять настройки одного цилиндра для достижения оптимального варианта приходится последовательно несколько раз. При этом происходит не только изменение мощности в регулируемом цилиндре, но и перераспределение нагрузки между цилиндрами. После каждой итерации (а их может быть и 10-20) требуется проведение индицирования, и время, потраченное на индицирование 1 датчиком (8 минут для 8-цилиндрового дизеля умноженных на 10-20 итераций) существенно отличается от нескольких секунд умноженных на 10-20 итераций, при индицировании всех цилиндров одновременно.

На рис. 3 показаны индикаторные диаграммы с параметрами всех цилиндров судового дизеля 6NVD36 до регулировки. На дизеле были установлены одновременно датчики давления газа на все цилиндры. Судно было привязано к причальной стенке. Дизель кратковременно запускали на долевой мощности. Нескольких секунд хватало на индицирование всех цилиндров.

alt=»параметры регулирования дизельного двигателя» width=»422″ height=»128″ />

Рис. 3 Индикаторные диаграммы всех цилиндров дизеля до регулировки.

alt=»регулирование дизеля — параметры» width=»440″ height=»132″ />

Рис. 4 Индикаторные диаграммы всех цилиндров дизеля после регулировки.

На рис. 4 показаны индикаторные диаграммы и их характеристики всех цилиндров дизеля 6NVD36 после регулировки. Из архивных протоколов видно, что регулировку провели за 1 час и дизель запускали 8 раз.

Нагрузка цилиндра зависит от давления конца сжатия, количества топлива, подаваемого топливным насосом за один цикл, угла опережения подачи топлива и качества распыливания топлива форсункой.

Каждая из этих характеристик находит свое отражение в форме и характерных точках индикаторной диаграммы.

При проведении регулировки для достижения оптимального варианта приходиться последовательно изменять настройки каждого цилиндра несколько раз. Каждое изменение любой настройки регистрируется комплексом, что позволяет точно определять, какие характеристики и на какую величину необходимо менять в каждом цилиндре.

Ниже приведены индикаторные диаграммы с характерными неисправностями.

Рис. 5 Отключена или отсутствует подача топлива – диаграмма давления сжатия.

Рис. 6 Уменьшение общего угла опережения подачи топлива во всех цилиндрах.

Рис. 7 Влияние угла опережения подачи топлива на вид диаграммы: поздний угол подачи топлива – красная диаграмма и нормальный угол – зеленая.

Рис. 8 Незначительное изменение угла опережения подачи топлива.

Рис. 9 Индикаторные диаграммы одного цилиндра при разных цикловых подачах. С увеличением цикловой подачи диаграмма расширяется.

Рис. 10 Индикаторные диаграммы 6 цилиндрового дизеля на номинальной нагрузке. Виден небольшой разброс процессов сгорания.

Масляное голодание

Главное отличие турбированного силового агрегата от обычного — это наличие системы наддува на впуске воздуха. Силовой агрегат получает на входе в цилиндры больше воздуха, сжатого компрессором. Чем больше воздуха, тем выше температура горения смеси и сильнее давление поршня. Топливо тратится меньше, а тяга ощущается уже при невысоких оборотах двигателя. Но чтобы обеспечить этот процесс, нужно много масла, которое расходуется турбированным мотором почти в три раза больше обычного.

Водители не всегда следят за уровнем смазывающей жидкости. Щупа они не касаются месяцами, в итоге, прежде чем сработает сигнализатор на панели приборов, турбина успевает съесть более литра масла. Для атмосферника это не страшно. Однако для турбированного агрегата падение уровня масла — это критично. Начинается повышенный износ, снижается теплоотвод, остатки масла пригорают и плохо защищают силовой агрегат. В общем, необходимо хотя бы два раза в месяц проверять его уровень по щупу. Если масло опустилось ниже допустимого уровня, то не следует тянуть с доливом.

В среднем турбированный агрегат может потреблять до 1 л масла на тысячу км пробега при активной езде и 1 л на 3-4 тыс. при спокойном ритме движения.

Минусы электрического варианта

Многие мои читатели думают – что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.

Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.

Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.

А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.

Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.

Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.

Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.

А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.

Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.

Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.

Требования к применяемым маслам

Немаловажный факт: если в атмосферный мотор масло следует заливать рекомендованное изготовителем, то в случае с турбинным этот момент имеет еще большее значение. Экономия на масле недопустима и, можно сказать, преступна. Известно, что эксплуатация мотора с низкокачественным и загрязненным маслом приводит к его выходу из строя и дорогому ремонту. Требования к маслу, обозначенные производителем, необходимо беспрекословно соблюдать.

А ещё нужно знать, что масла, обозначенные разработчиками для турбомоторов, не идентичны по своим параметрам и характеристикам смазкам, применяемых в атмосферных двигателях. Возникает логичный вопрос, с чем это связано? Все это связано с влиянием повышенных температур и нагрузок при эксплуатации турбоагрегата. В типичном атмосферном двигателе такие критичные воздействия на смазку отсутствуют.

Так же следует знать, что смешивание масел, различных по своей вязкости и типам, а так же от разных производителей, не допускается. Даже бренду производителя смазки рекомендуют не изменять, а постоянно пользоваться одним и тем же. Это ведет к значимой износостойкости и долговечности, надежности турбинного мотора. Используйте только лучшие масла и смазки в турбомоторе!

Как работает клапан управления турбиной

Все двигатели с турбонаддувом имеют ту или иную форму заводского контроля наддува, и все они работают на пневматической системе. Чтобы понять, как работает буст-контроллер, для начала нужно взглянуть на эту систему. Давление наддува определяется перепускным клапаном, который на большинстве заводских турбин встроен в корпус турбины.

Назначение перепускной заслонки состоит в том, чтобы выпускать контролируемое количество выхлопных газов, чтобы поддерживать скорость вращения вала турбины, а, следовательно, и наддув, под контролем. Если бы не клапан, давление наддува продолжало бы быстро подниматься до катастрофических уровней. Клапан управления турбиной установленный на турборежиме (за исключением внешних систем заслонки), является частью пневматической системы, которая управляет заслонкой.

Давление нагнетания подается к приводу через небольшой шланг из выпускного отверстия компрессора, образуя тем самым контур управления. По мере повышения давления наддува, это давление начинает открывать задвижку через привод, чтобы замедлить наращивание наддува, пока не будет достигнут установленный уровень.

При правильном подключении к шлангу, который питает привод заслонки, буст-контроллер «отбирает» измеренное количество воздуха (заданное регулировочным винтом наверху), чтобы снизить давление в шланге.

Передув турбины в автомобиле

Турбированные автомобили всегда стоят особняком перед своими атмосферными конкурентами. Наличие турбины – это отличная динамика разгона и сниженный расход топлива. Но есть и обратная сторона медали. Ничто не вечно и иногда узлы автомобиля выходят из строя. Есть такая проблема, как передув турбины.

Что такое, передув турбины

Это самая насущная проблема в турбомоторах. Особенно данный момент касается дизельных силовых агрегатов, так как образование сажи в выпуске приводит к её активному накапливанию внутри тела турбины, а это однажды создаст подклинивание геометрии.

Признаки передува турбины может определить даже рядовой автолюбитель. Они сведутся к тому, что начинает ощущаться провалы и ограничения по мощности. В своем автомобиле при езде на нем это будет заметно сразу. Изначально это могут быть разовые случаи, которые со временем проходят, но постепенно все это будет усугубляться, повторяться, становясь все более длительным по времени, и в конечном итоге все это приобретет постоянный характер.

Причины передува турбины

Как правило, для выявления правильной причины случившегося требуется качественная профессиональная диагностика с привлечением современного компьютерного оборудования. Но есть и некая систематика в передуве турбины, причины, которые можно считать основными:

• закисание штока актуатора;
• неправильная работа актуатора;
• износ возвратной пружины штока;
• отсутствие периодического активного стиля езды на автомобиле (актуально для дизельных двигателей).

Не стоит полагать, что данным списком ограничиваются все проблемы с передувом турбины, симптомы каждого отдельно взятого случая могут подсказать причины, но лучше обратиться для решения вопроса к специалистам, как уже было сказано, чтобы не гадать.

Передув турбины: последствия

Не нужно иметь какого-то узкоспециализированного образования в сфере автомобилестроения, чтобы понять простую истину, которая уже была доказана многими автомобилистами на своем собственном примере. Эта истина гласит о том, что все мелкие возникающие проблемы в автомобиле нужно устранять сразу, чтобы не случилось их перерастание во что-то более масштабное по принципу «снежного кома». Все это применимо и в данной ситуации.

Передув или недодув турбины (встречается реже) нужно устранять сразу, так как это довольно опасно. При передуве создается большое давление воздуха, оно может привести к детонации, особенно часто это возникает в маленьких турбинах.

Конечно же, в некоторых современных автомобилях предусматривается вестгейт, который располагается около крыльчатки турбины и его функция заключается в сбросе излишнего давления. Но это приведет к снижению и ограничению мощности мотора, что тоже не слишком хорошо.

Ремонт турбин

Нужно сказать, что данная задача довольно сложная и дорогая. Неквалифицированный или самостоятельный ремонт турбонагнетателя может обернуться его фатальной поломкой, что приведет к покупке новой турбины. Траты на такую покупку могут быть весьма и весьма ощутимыми.

Чтобы не попадать в ситуацию, когда скупой платит дважды, нужно сразу при обнаружении каких-либо признаков проблемы обращаться к профессионалам, которые специализируются на решениях проблем с передувом турбины. Мы рекомендуем нашу компанию, которая уже много лет успешно работает в данном направлении: ремонт турбин, продажа новых турбонагнетателей и комплектующих к ним, обращайтесь за помощью к профессионалам своего дела.

Принцип действия турбонаддува

Система турбонаддува использует энергию газов, которые образуются при сгорании топлива. Газы обеспечивают вращательные движения колеса турбинного типа, которое в свою очередь запускает компрессорное колесо, отвечающее за сжатие и нагнетание воздушной массы в систему. Далее происходит охлаждение воздуха при помощи интеркулера и подача его в цилиндры.

Очевидно, что хотя турбонаддув механически никак не связан с коленвалом двигателя, однако его работа и ее эффективность находится в прямой зависимости от скорости вращения коленчатого вала. Чем выше обороты двигателя, тем эффективнее работает турбонаддув.

Несмотря на свою практичность и эффективность, система турбонаддува имеет некоторые недостатки. Ключевым из них является появление турбоям – задержка в увеличении мощности ДВС.

Подобное явление проявляется вследствие инерционности системы – задержки в увеличении давления наддува при достаточно резком нажатии на газ, что может привести к разрыву между требуемой мощностью двигателя и производительностью турбины.