KONTROLA ZADYMIENIA SPALIN W SILNIKU

Badania stanu technicznego silnika z zapłonem samoczynnym obejmują próby i pomiary:słuchową i wzrokową ocenę stanu technicznego silnika;pomiar ciśnienia sprężania w cylindrach;pomiar szczelności cylindrów za pomocą sprężonego powie­trza;badanie prawidłowości regulacji i stanu technicznego urządze­nia wtryskowego (pompa wtryskowa, wtryskiwacze, regulator prędkości obrotowej);kontrolę pracy układu podającego paliwo do pompy wtry­skowej (stan techniczny pompy zasilającej i zapowietrzenie układu);kontrolę zadymienia spalin;kontrolę działania układu smarowania i chłodzenia;kontrolę stanu urządzeń rozruchowych (akumulator, rozrusz­nik, podgrzewacz).Z wymienionych badań w tym rozdziale omówimy tylko kon­trolę zadymienia spalin, gdyż pozostałe próby i pomiary omówione są w innych częściach podręcznika.Stopień zadymienia spalin należy sprawdzać po rozgrzaniu sil­nika do normalnej temperatury pracy i w okresie największego dymienia. Największe dymienie występuje w normalnych warun­kach pracy przy pełnym obciążeniu silnika pracującego ze znamio­nową prędkością obrotową. W warunkach pomiaru największe za­dymienie można uzyskać przy nagłym zwiększeniu prędkości ob­rotowej silnika pracującego na biegu jałowym. Cała energia uzy­skana ze spalania paliwa (przy maksymalnym dawkowaniu pompy) jest wykorzystywana do nadania przyspieszenia częściom układu korbowo-tłokowego. Stopień zadymienia spalin wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej, osiągając maksimum przy n = 55-r-75 prędkości największej.Do pomiaru zadymienia spalin są stosowane dwa typy przy­rządów:przyrządy do kontroli zadymienia spalin na biegu jałowym (w warunkach stacji diagnostycznej);przyrządy do kontroli zadymienia w czasie jazdy.Aparat do pomiaru zadymienia spalin D-400 produkcji polskiej Jest on wzorowany na przyrządzie Bosch EFAW65 do kontroli zadymienia spalin w czasie jazdy samochodu, bardzo prostym konstrukcyjnie i łatwym w użyciu.Przyrząd składa się z dwóch oddzielnych elementów: pompy dozującej i miernika. Pompę dozującą mocuje się za pomocą spe­cjalnego uchwytu do rury wylotowej silnika. Spaliny zasysa tłok przesuwany przez uprzednio napiętą ręcznie sprężynę. Próbka spalin o określonej objętości jest pobierana z rury wylotowej za pośrednictwem sondy z uchwytem sprężystym, który samoczynnie ustawia sondę w osi tej rury. Sprężyna tłoka jest zwalniana pneumatycznie z miejsca kierowcy samochodu (lub z pulpitu ha-mowni). Do tego celu służy specjalny przewód pneumatyczny długości 6 m zakończony tzw. „gruszką” (pompką). Miernik składa się z kasety probierczej A i przystawki B z wbudowaną foto­komórką. Miernik jest wyposażony we własne źródło światła umieszczone wewnątrz pierścieniowej fotokomórki. Fotokomórka jest oświetlona światłem odbitym od krążka badanej bibuły fil­tracyjnej. Prąd w obwodzie fotokomórki mierzony jest miliampe-romierzem wyskalowanym w umownych jednostkach w zakresie od 0 do 100. Zerowe wskazanie miernika odpowiada odbiciu świat­ła od krążka czystej bibuły filtracyjnej. Umieszczony w obwodzie żarówki potencjometr umożliwia sprawdzenie wskazówki mierni­ka na zero przed rozpoczęciem właściwego pomiaru. Górna gra­nica zakresu podzialki (100% zadymienia) odpowiada całkowitemu pochłonięciu światła żarówki przez zaciemniony element filtru­jący.Bosch.Obrotomierz elektryczny.Komplet kluczy i narzędzi monterskich.KONTROLA STOPNIA ZADYMIENIA SPALIN NA STANOWISKUPodgrzać silnik do temperatury pracy (co najmniej 60°C).Ustalić prędkość obrotową biegu jałowego silnika na wartości odpowiadającej górnej granicy działania regulatora (nie wię­cej niż 650 obr/min).Podłączyć szeregowo nadajnik obrotomierza elektrycznego do jednego z przewodów wysokiego ciśnienia pom­py wtryskowej oraz połączyć go z miernikiem przyrządu. Na­stępnie nastawić obrotomierz na odpowiedni dla badanego sil­nika zakres prędkości obrotowej (wg instrukcji obsługi obro­tomierza).Naciskając szybko pedał przyspiesznika do oporu zwiększyć kilkakrotnie prędkość obrotową silnika aż do wartości najwięk­szej, w celu przedmuchania cylindrów z resztek oleju oraz układu wylotowego z nadmiaru sadzy.Nacisnąć pedał przyspiesznika do oporu i utrzymać go tak przez 2-T-3 sekund. W czasie rozpędzania silnika w chwili, gdy spaliny są najbardziej zadymione (n = 55-5-75% największej prędkości obrotowej silnika oraz przy całkowitej wydajności pomy wtryskowej) pobrać próbkę spalin za pomocą dymomie­rza w sposób podany w instrukcji jego obsługi.— Porównać wynik pomiaru z wartością dopuszczalną dla danego silnika KONTROLA STOPNIA ZADYMIENIA SPALIN W CZASIE JAZDY DYMOMIERZEM „BOSCH”— Zamocować pompę dozującą dymomierza (za pomocą klamry zaciskowej) do rury wylotowej. Wprowadzić sondę do rury wy­lotowej i umocować za pomocą zacisku.— Odkręcić nakrętkę pompy dozującej i założyć krążek filtrują­cy; zakręcić nakrętkę.Wcisnąć tłok pompy dozującej aż do zaczepienia o zaczep.Przeciągnąć do kabiny przewód z gruszką gumową.Próbę wykonać w czasie jazdy po terenie płaskim równym, z prędkością 16-T-40 km/h; silnik powinien być w pełni nagrza­ny, a bieg tak dobrany, aby samochód przy największej pręd­kości obrotowej silnika osiągnął prędkość 40 km/h (w samo­chodzie Star 28 należy włączyć III bieg).Jadąc na dobranym jak wyżej biegu przy całkowicie wciśnię­tym pedale przyspiesznika przez naciśnięcie hamulca zmniej­szyć prędkość samochodu do około 25 km/h.Utrzymać tę prędkość przynajmniej przez 5 sekund, a na­stępnie silnie nacisnąć gumową gruszkę, co spowoduje uru­chomienie tłoka pompy dozującej, która zassie około 330 cm* spalin.Powtórzyć pomiar kilkakrotnie w celu uzyskania prawidło­wego wyniku, zmieniając za każdym razem krążek filtrujący (zużyte w poszczególnych pomiarach krążki filtrujące należy przechowywać).Po zakończeniu jazdy próbnej odczytać stopień zanieczyszcze­nia wszystkich krążków za pomocą urządzenia z fotoelemen-tem (odczytywać w przyćmionym świetle, aby uniknąć błędów odczytu). Sposób umieszczania krążka w aparacie i skalę za­brudzenia krążka odpowiadającą określonym stopniom zady­mienia spalin podaje instrukcja obsługi dymomierza.Na podstawie wyników pomiarów opracować wnioski dotyczą­ce stanu silnika, kierując się wskazówkami zawartymi w kar­cie technologicznej badania silnika z zapłonem samoczynnym (tabl. 6-8) oraz następującymi uwagami:a. Biały dym (kłęby pary) wydobywający się z rury wylo­towej świadczy o przedostawaniu się wody do cylindra (pę­knięta głowica lub uszkodzona uszczelka głowicy) lub o bardzo dużym opóźnieniu wtrysku.b. Dym niebieski lub szaroniebieski świadczy o obecnościkropelek oleju w spalinach. Może to być spowodowane:zbyt wysokim poziomem oleju w skrzyni korbowej, nad-miernym zużyciem pierścieni tłokowych lub nadmiernymopóźnieniem wtrysku. Dla ostatecznego określenia usterkikonieczne jest przeprowadzenie prób dodatkowych, wy-mienionych w karcie technologicznej badania silnika.c. Zadymienie spalin znacznie mniejsze od wartości dopusz-czalnej świadczy o zbyt małej wydajności pompy wtrysko-wejd. Zadymienie przekraczające wartość dopuszczalną może byćspowodowane: nadmierną wydajnością pompy, złym roz-pylaniem paliwa, zużyciem lub nieszczelnością rozpylaczywtryskiwaczy, uszkodzeniem uszczelki głowicy oraz zbytniską temperaturą silnika. Przyczyny te mogą występowaćpojedynczo lub jednocześnie. Dla ostatecznego wykryciausterek powodujących nadmierne zadymienie spalin ko-nieczne jest wykonanie dodatkowych prób, wskazanychw karcie technologicznej.BADANIE SILNIKÓW NA STANOWISKU DYNAMOMETRYCZNYMBadania właściwości ruchowych i użytkowych silnika jako źródła napędu pojazdu samochodowego polegają na określeniu wzajemnej zależności podstawowych parametrów jego pracy, ta­kich jak: moc efektywna, moment obrotowy, średnie ciśnienie efektywne, godzinowe i jednostkowe zużycie paliwa i prędkość obrotowa oraz zależności tych wielkości od parametrów regula­cyjnych układu zasilania i układu zapłonowego. Zależności mię­dzy wymienionymi parametrami pracy silnika można przedsta-wić w postaci wykresów zwanych charakterystykami silnika. Roz­różnia się następujące charakterystyki silnika:prędkościowe (mocy maksymalnej, mocy częściowych i eks­ploatacyjne),regulatorowe,obciążeniowe,regulacyjne.Charakterystyka prędkościowa przed­stawia zależności mocy efektywnej Ne, momentu obrotowego M„ i jednostkowego zużycia paliwa ge od prędkości obrotowej silnika.Charakterystyka prędkościowa sporządzona przy całkowitym otwarciu przepustnicy lub ustawieniu pompy wtryskowej na ma­ksymalne dawkowanie przy jednoczesnej regulacji składu mie­szanki i wyprzedzenia zapłonu (wtrysku), zapewniających każdo­razowo największą moc silnika, nazywa się charakterystyką mocy maksymalnej.Charakterystyka prędkościowa sporządzona przy normalnej eksploatacyjnej regulacji gaźnika i zapłonu lub pompy wtrysko­wej nosi nazwę charakterystyki eksploatacyjnej.Charakterystyki prędkościowej nie prowadzi się dalej niż do prędkości obrotowej ndop. Na wykresie charakterystyki prędko­ściowej krzywa momentu obrotowego wykonana w innej podział-ce stanowi krzywą średniego ciśnienia efektywnego, gdyż mo­ment obrotowy jest proporcjonalny do średniego ciśnienia efek­tywnego. Dlatego często na wykresie charakterystyki nanoszone są dwie podziałki pe i M0, a przebieg zmienności tych parametrów przedstawia jedna krzywa.Charakterystyka prędkościowa sporządzona przy częściowym otwarciu przepustnicy gaźnika lub niepełnym dawkowaniu pom­py wtryskowej nazywa się charakterystyką częściową (mocy czę­ściowych).Charakterystyki częściowe sporządza się przy takich ustawie­niach przepustnicy (pompy wtryskowej), dla których:Charakterystykę silnika można określić jedynie doświadczal­nie. Część parametrów niezbędnych do sporządzenia charaktery­styki określa się w drodze pomiarów bezpośrednich, pozostałe oblicza się wg wzorów.Przy sporządzaniu charakterystyki prędkościowej wielkościa­mi mierzonymi bezpośrednio są:prędkość obrotowa silnika n obr/min,.siła hamowania silnika Fw kN,czas zużycia określonej ilości (objętości lub masy) paliwa w se­kundach,Natomiast wielkościami obliczanymi są:godzinowe zużycie paliwa G„ kg/h,jednostkowe zużycie paliwa g„ kg/(kW«h),moc użyteczna N, kW,moment obrotowy M0 kNm,średnie ciśnienie użyteczne p, MPa.wy jest gwałtowny spadek mocy i momentu obrotowego do zera, a godzinowego zu­życia paliwa do wartości od­powiadającej biegowi jało­wemu, spowodowany działa­niem regulatora. Jednostko­we zużycie paliwa w tym czasie zaczyna wzrastać bar­dzo gwałtownie (dąży do nie­skończoności).Zakres prędkości obroto­wej, w którym następują opisane zmiany parametrów pracy, nazywa się zakresem działania regulatora. W silnikach z regulatorami dwuzakresowymi na charakterystyce widoczny jest zakres prędkości maksymalnej.Charakterystyka obciążeniowa przedstawia za­leżność zużycia paliwa (godzinowego Ge i jednostkowego ge) od mocy użytecznej N, lub momentu obrotowego M0, przy stałej prędkości obrotowej n. Stałą prędkość obrotową uzyskuje się zmie­niając obciążenie silnika i otwarcie przepustnicy gaźnika (lub usta­wienie listwy regulacyjnej pompy wtryskowej).Zalecenia RWPG przewidują sporządzanie charakterystyk ob­ciążeniowych dla prędkości obrotowych wynoszących 50, 60, 70, 80 i 100°/o prędkości znamionowej.Charakterystyki regulacyjne przedstawiają za­leżność podstawowych parametrów silnika od regulacji gażnika i kąta wyprzedzenia zapłonu (wtrysku). Charakterystyki te okre­śla się przy stałej prędkości obrotowej.Charakterystyka regulacyjna kąta wyprzedzenia zapłonu przedstawia zależność mocy użytecznej Ne (lub momentu obroto­wego M0) i jednostkowego zużycia paliwa ge od kąta wyprzedze­nia zapłonu (wtrysku), przy stałej prędkości obrotowej i stałym dawkowaniu paliwa lub mieszanki.Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki określa zależ­ność mocy użytecznej Ne (lub M0) i jednostkowego zużycia pali­wa ge od godzinowego zużycia paliwa, przy stałej prędkości ob­rotowej wału i stałym otwarciu przepustnicy gażnika dla opty­malnego kąta wyprzedzenia zapłonu. Zmiennną jest regulacja gaż­nika polegająca na wymianie dysz paliwa o różnych przepusto-wościach lub zastosowaniu dyszy głównej z iglicą, regulacyjną.Charakterystyki silnika sporządza się w hamowni silnikowej. Podstawowym urządzeniem hamowni silnikowej jest hamulec dy­namometryczny. Zadaniem hamulca jest wytworzenie momentu obciążającego badany silnik. Rozróżnia się hamulce: cierne, po­wietrzne, wodne i elektryczne. Hamulce cierne nie są już obecnie stosowane, a hamulce powietrzne stosuje się głównie do obciąża­nia silników lotniczych, dlatego omówione zostaną jedynie dwa ostatnie rodzaje hamulców.Hamulec wodny (hydrauliczny) składa się z wirnika obracającego się w wypełnionej wodą obudowie, wahliwie osa­dzonej w łożyskach podstawy. Obudowa jest wyposażona w ra­mię połączone z urządzeniem do pomiaru siły występującej na jego końcu. Moment hamujący obciążający silnik powstaje przy obracaniu się wirnika wskutek oporów przepływu wody między łopatkami wirnika i obudowy. Na obudowę hamulca działa mo­ment reakcyjny o tej samej wartości co moment hamujący.Do najbardziej rozpowszechnionych hamulców hydraulicznych należą hamulce typu Junkers oraz typu Froude.W hamulcu typu Junkers wirnik ma postać bębna, na którego obwodzie osadzone są łopatki w postaci kilku rzędów tzw. palców (sworzni o przekroju kwadratowym). Na wewnętrz­ nym obwodzie obudowy znajdują się podobne palce, wchodzące między rzędy palców w wirniku. Obudowę tego hamulca częścio­wo wypełnia woda. Ze względu na nagrzewanie się wody nie­zbędny jest stały jej przepływ przez obudowę. Do regulacji prze­pływu służy zawór umieszczony w rurze dopływowej, sterujący dopływ wody do hamulca, oraz zawór umieszczony w obudowie,regulujący jej odpływ. Regulacja ta jest dość kłopotliwa i trud­no jest utrzymać stały poziom wody w hamulcu, a tym samym uzyskać stabilność obciążenia. Z tego względu, jak. również z uwa­gi na głośną pracę, hamulce typu Junkers wychodzą już z użycia.Hamulec typu Froude jest zbudowany podobnie jak sprzęgło hydrokinetyczne. Wirnik napędzający jest wykonany w postaci tarczy z przegrodami usytuowanymi promieniowo. Obu­dowa ma analogiczne przegrody i stanowi wirnik napędzany. Przestrzeń między obu wirnikami tworzy pierścień o przekroju kołowym, podzielony na segmenty przez przegrody. Przestrzeń ta jest całkowicie wypełniona przepływającą wodą. Wirnik jest po­łączony z wałem badanego silnika. Obudowa jest ułożyskowana wahliwie na łożyskach współśrodkowych z łożyskami wirnika i połączona za pośrednictwem ramienia z dynamometrem. Wir­nik napędzany (obudowa) jest oddzielony od wirnika napędzają­cego dwiema ruchomymi (rozsuwanymi) przesłonami, umożliwia­jącymi regulację momentu hamującego silnik.Na obudowę hamulca pozostającego w stanie równowagi działa moment reakcyjny, równy momentowi hamującemu silnik. Zwrot momentu reakcyjnego jest zgodny z kierunkiem obrotów wału korbowego. Moment ten dąży do obrócenia obudowy i powoduje wychylenie się wskazówki dynamometru.Obciążenie silnika reguluje się zmianą położenia przesłon roz­dzielających wirniki hamulca. Największe obciążenie uzyskuje się, gdy przesłony są całkowicie wysunięte na zewnątrz, i odwrotnie minimalne, gdy przesłony są do siebie dosunięte. W celu uzyska­nia dokładnych wskazań dynamometru należy ramię łączące obu­dowę hamulca z dynamometrem ustawić dokładnie w położeniu poziomym. Służą do tego: pokrętło umieszczone nad dynamo­metrem oraz wskaźniki związane z obudową i stojakiem hamulca. W nowszych rozwiązaniach tego typu hamulców zastosowano urządzenie do samoczynnego poziomowania ramienia oraz olejo­wy tłumik drgań umożliwiający dokonanie odczytu średniej war­tości obciążenia silnika, mimo okresowych wahań jego momentu obrotowego. Coraz szersze zastosowanie znajdują hamulce elektry­czne, z uwagi na łatwość zdalnego sterowania i możliwość auto­matyzacji przebiegu obciążenia silnika. Hamulce elektryczne dzieli się na prądnicowe i elektrowirowe.Hamulec prądnicowy stanowi prądnica o zmienionej nieco konstrukcji Stojan prądnicy, wykonany w kształcie bębna, osadzony jest wahliwie w łożyskach i połączony z dyna­mometrem, podobnie jak obudowa hamulca hydraulicznego. Pod­czas napędzania prądnicy przez badany silnik, w wyniku wza­jemnego oddziaływania pól magnetycznych wirnika i stojana, wy­twarza się moment hamujący obciążający silnik oraz równy muco do wartości, lecz przeciwnie skierowany moment reakcyjny, dą­żący do obrócenia stojana.Zaletą hamulca prądnicowego jest możliwość wykorzystania go jako silnika elektrycznego do napędu badanego silnika spali­nowego, np. w celu docierania go lub określenia wartości momen­tu występujących w nim oporów mechanicznych. W tym ostatnim przypadku konieczne jest zastosowanie dynamometru dwustron­nego działania.W hamulcu elektrowirowym do obciążania silnika wykorzystuje się wzajemne oddziaływanie stałego pola magne­tycznego wywołanego przez elektromagnesy stojana oraz pola ma­gnetycznego wywołanego przez indukowane w wirniku prądy wi­rowe (prądy Foucaulta).Wirnik hamulca elektrowirowego jest wykonany z niskowęglo-wej stali i ma kształt zbliżony do koła zębatego. W stojanie znaj­dują się uzwojenia wzbudzenia, zasilane prądem stałym o regulowanym natężeniu. Przepływ prądu przez to uzwojenie powo­duje powstanie pola magnetycznego magnesującego zęby wirni­ka. Gdy wirnik obraca się, na zmianę następuje szybkie ich na magnesowywanie i rozmagnesowywanie. W wyniku tego procesu w wirniku indukują się prądy wirowe. Wzajemne oddziaływanie omówionych pól magnetycznych stojana i wirnika powoduje po­wstanie momentu hamującego. Jego wartość jest zależna od natężenią prądu płynącego przez uzwojenie wzbudzenia, regulowanego za pomocą potencjometru. Praca prądów wirowych jest zamienia­na na ciepło, które odprowadzane jest przez wodę przepływającą przez wnętrze wirnika. Hamulce elektrowirowe mogą być stero­wane ręcznie lub automatycznie.Hamownie silnikowe są ponadto wyposażone w urządzenia do pomiaru zużycia paliwa. Najczęściej są to urządzenia do objętoś­ciowego pomiaru zużycia paliwa Urządzenie takie sta­nowi zbiornik i naczynie pomiarowe wyposażone w zawór trój-drożny. Pomiar polega na mierzeniu czasu, w ciągu którego silnik zużywa pewną ilość paliwa o określonej objętości. Poszczególne objętości określone są rysami na naczyniu pomiarowym (A, B, C, D). Wynoszą one odpowiednio 0, 50, 150 i 300 cm8. Przy dokła­dniejszych pomiarach stosuje się układy zamknięte z naczyniem wyrównawczym które zapewniają stałe ciśnienie pali­wa doprowadzonego do pompy zasilającej.Zużycie paliwa można też określić metodą masową W tym przypadku zbędne jest określanie gęstości paliwa uży­tego do badania silnika, co jest konieczne przy pomiarze obję­tościowym. Paliwo dopływa do pompy zasilającej silnika z naczy­nia pomiarowego, ustawionego na szalce wagi, przez rurkę syfo­nową. Pomiar polega na określeniu czasu zużycia porcji paliwa o określonej masie. Sposób pomiaru jest następujący: gdy wska­zówka wagi pokryje się z wybraną działką uruchamia się sekun­domierz i z szalki zdejmuje się odważnik o masie odpowiadającej określonej dawce paliwa. Gdy wskazówka ponownie wskaże tę samą działkę, zatrzymuje się sekundomierz.Wartość natężenia przepływu paliwa (zużycie chwilowe) moż­na określić za pomocą różnego rodzaju przepływomierzy, jednak uzyskane wyniki pomiaru są mało dokładne.Schemat wyposażenia hamowni silnikowej Oprócz omówionych zasadniczych urządzeń pomiarowych w hamowni silnikowej są również stosowane różnego rodzaju ter­mometry, manometry i obrotomierze. Większość przyrządów po­miarowych oraz urządzenia sterujące hamulcem i badanym sil­nikiem umieszcza się zwykle we wspólnym pulpicie sterowni­czym co w znacznym stopniu ułatwia prowadzenie badań.

Comments

comments