Для анализа состояния рабочего процесса двигателя рекомендуется проводить измерения при полной нагрузке (режиме полного хода).
В набор параметров, которые необходимо учитывать, входят:
- Среднее указанное давление Pi в каждом цилиндре, позволяющее оценить нагрузку на цилиндр и развиваемую в нем силу. Для обеспечения равномерного распределения мощности между цилиндрами отклонение ∆Pi от среднего значения по всем цилиндрам не должно превышать ±2,5% (ПТР), для современных тихоходных двигателей 0,05 МПа. Величина Pi зависит главным образом от количества топлива, поступающего в цилиндр и сгорающего в нем. Скорость подачи определяется положением рейки ТНВД (индекс ТНВД). Для увеличения Pj рельс следует переставить в сторону большей подачи. Уменьшите подачу топлива, чтобы уменьшить Pj. Если ТНВД рассматриваемого цилиндра показывает большой расход, а Pi низкий, причина может быть в плохом распылении топлива (неудовлетворительная работа форсунки), подтверждением этому является высокая температура выхлопных газов. Вторая причина — дырки в ТНВД (износ поршневой пары, потеря герметичности всасывающего клапана — необходима переборка ТНВД, если нужно увеличить показатель на 10%). Третья причина – плохое качество топлива, низкая теплотворная способность.
При отсутствии срабатывания индикатора Р его можно получить с помощью электронного индикатора, либо провести оценку нагрузки на цилиндр по температуре отработавших газов и индексу ТНВД.
- Давление наддува Ps должно соответствовать рекомендациям производителя. Низкое значение Ps свидетельствует о загрязнении проточной части ГТК, увеличении сопротивления за ним (уменьшается скорость ГТК) и загрязнении воздухоохладителя (увеличение перепада давления в нем);
- Давление сжатия Pc не должно превышать ±2,5 % среднего значения. Пониженные значения свидетельствуют о падении давления наддува (проверка Ps), разгерметизации клапанов и износе ЦПГ (см рис. 1).
Рис. 1 Низкое давление сжатия
- Максимальное давление сгорания Pz характеризует эффективность рабочего процесса и уровень механического напряжения. Он никогда не должен выходить за пределы, рекомендованные компанией. Отклонение от среднего должно быть в пределах ±3,5% (в современных тихоходных двигателях ±0,3 МПа).
Механическое натяжение характеризуется также соотношениями
Pz/Pi и Pz/Pc,
определить ударные нагрузки. Обратите внимание, что при плавании в балласте ср.индикаторное давление Определение среднего индикаторного давления снижается, а отношение Pz/Pi, если не принимаются меры по снижению Pz, увеличивается. MAN-BV ограничил это соотношение до 9,5. Ранее уже отмечалось, что регулирование максимального давления сгорания достигается за счет изменения угла опережения подачи топлива
Рис. 2 Несвоевременная подача топлива
Также помните, что с увеличением индекса ТНВД Pz увеличивается прямо пропорционально, поэтому при увеличении нагрузки не забывайте проверять Pz и при необходимости уменьшать угол опережения подачи топлива.
Рис. 3 Ранний впрыск топлива
- Температура выхлопных газов tvg является важным параметром, так как характеризует наличие необходимого избытка воздуха в цилиндрах (работа системы подачи воздуха — наддув), качество распыления и сгорания топлива и прочие подобные вещи, косвенно указывают на нагрузку на цилиндр (количество сожженного топлива — количество подачи). При недостатке воздуха — низкое давление наддува, высокая температура наддувочного воздуха, повышается температура выхлопных газов. Потеря герметичности выпускных клапанов также приводит к повышению температуры. При всех условиях она не должна выходить за пределы, рекомендованные фирмой, допустимые отклонения от среднего значения ±5%. Важность контроля температуры выхлопных газов диктуется еще и тем, что она косвенно характеризует уровень теплонапряженного состояния двигателя. Для контроля тепловой нагрузки ряд исследователей рекомендовал устанавливать термопары в головки поршней, головки цилиндров и гильзы цилиндров. Однако сложность текущего узла и значительное усложнение конструкции могут быть оправданы только в исследовательских целях и совершенно неприемлемы в эксплуатации.
- Параметры подачи топлива — угол опережения впрыска топлива φнп, продолжительность подачи φпод, давление начала открытия форсунки-иглы Pf0, максимальное давление впрыска Pt. Max можно получить из кривых давления впрыска, снятых с датчиком давления, установленным между форсункой форсунки и топливопроводом высокого давления. Перечисленные параметры используются при анализе технического состояния топливной аппаратуры путем сравнения их с эталонными, значения которых должны соответствовать режиму, аналогичному нагрузке и скорости. Задача анализа значительно упрощается, если для сравнения использовать ранее полученные кривые давления впрыска, снятые на двигателе с исправной топливной аппаратурой. Современное электронное измерительное оборудование позволяет сохранять эти кривые в памяти и при необходимости накладывать их на кривые, полученные при текущем измерении.
Примеры анализа с использованием эталонных топливных кривых показаны на рис. 4 и 5.
Рис. 4 Примеры нарушений в работе топливной аппаратуры
Рис. 4.1 Примеры нарушений при эксплуатации топливной аппаратуры
Рис. 4.2 Примеры неисправностей в работе топливной аппаратуры
Из кривых (вариант А) видно, что подача топлива заканчивается раньше, начало подачи и характер кривых на основном начальном участке совпадают. Это свидетельствует о том, что топливный насос высокого давления подает меньше топлива – индекс подачи топлива низкий. Доказательством может служить и более низкая температура отработавших газов.
Из кривых (вариант Б) видно, что скорость роста давления впрыска после открытия иглы форсунки меньше эталонной, и максимальное давление впрыска тоже ниже — причины: низкая вязкость топлива (маловероятно) или эрозионный износ отверстий форсунок. Это отрицательно сказывается на качестве распыления и сгорания топлива, температура выхлопных газов повышается, выхлоп приобретает темный цвет. Все производители двигателей ограничивают увеличение диаметра сопловых отверстий до 10 %.
Из кривых (вариант С) видно, что давление впрыска увеличивается, хотя индекс топливной рампы тот же. Причина в том, что высокая вязкость топлива (неисправность вискозиметра или нагревателя) повлияет на все топливные насосы высокого давления. Вторая причина – закоксовывание отверстий форсунок из-за перерыва в охлаждении распылителя или чаще прохода топлива под иглу.
Рис. 5 Примеры нарушений в работе топливной аппаратуры
Рис. 5.1 Примеры неисправностей в работе топливной аппаратуры
Рис. 5.2 Примеры неисправностей в работе топливной аппаратуры
Из кривых (вариант Г) видно, что начало подачи смещено в сторону задержки, давление впрыска увеличивается медленнее, максимальное давление ниже. Причины: износ поршневой пары, дырки в клапанах ТНВД. Для компенсации потери подачи из-за утечек необходимо увеличить индекс топливной рампы.
ПРАВИЛО — если для компенсации утечек необходимо увеличить показатель на 10% и более, поршневую пару следует заменить на новую. Первым признаком износа пар всех или большинства насосов является резкое ухудшение пусковых характеристик двигателя.
Из кривых (вариант Е) видно, что открытие иглы происходит раньше и при меньшем давлении, что свидетельствует об ослаблении натяжения пружины иглы форсунки или поломке.
Из кривых (вариант F) видно, что давление открытия иглы выше нормального, и поэтому игла открывается позже — подача начинается позже. Причина в том, что натяжение пружины иглы превышает нормальное значение.
Рекомендуемое чтение:
Индикация двигателя
Электронные индикаторы
