Notatki z wykładu „Wskazanie silnika. Obliczanie mocy”.

Wykres indykatorowy silnika spalinowego (rys. 1) skonstruowano na podstawie danych z obliczeń procesów cyklu pracy silnika. Budując wykres należy dobrać skalę tak, aby uzyskać wysokość równą 1,2...1,7 jego podstawy.

Rys. 1 Schemat wskaźników silnika wysokoprężnego

Ryż. 1 Schemat wskaźników dla silnika wysokoprężnego

Na początku kreślenia na osi odciętej (podstawa wykresu) odcinek S a = S c + S wykreślany jest w skali,

gdzie S jest skokiem roboczym tłoka (od GMP do BDC).

Odcinek S c, odpowiadający objętości komory sprężania (V c), jest określony przez wyrażenie S c = S / -1.

Sekcja S odpowiada objętości roboczej V h cylindra i jest równa skokowi tłoka. Zaznacz punkty odpowiadające położeniu tłoka w GMP, punkty A, B, BDC.

Rzędna (wysokość wykresu) to ciśnienie w skali 0,1 MPa w milimetrach.

Punkty nacisku p g, p s, p z wykreślono na linii GMP.

Punkty nacisku p a, p b są wykreślane na linii LMT.

W przypadku silnika wysokoprężnego konieczne jest również wykreślenie współrzędnych punktu odpowiadającego zakończeniu obliczonego procesu spalania. Rzędna tego punktu będzie równa pz, a odcięta jest określona przez wyrażenie

S z = S z  , mm. (2.28)

Budowę linii sprężania i rozprężania gazów można przeprowadzić w następującej kolejności. Co najmniej 3 objętości lub sekcje skoku tłoka V x1, V x2, V x3 (lub S x1, S x2, S x3) są wybierane arbitralnie między GMP i BDC.

A ciśnienie gazu jest obliczane

Na linii kompresji

Na linii ekspansji

Wszystkie skonstruowane punkty są ze sobą płynnie połączone.

Następnie przejścia są zaokrąglane (przy każdej zmianie ciśnienia na złączach cykli projektowych), co uwzględnia w obliczeniach współczynnik kompletności wykresu.

Dla silników gaźnikowych zaokrąglanie na końcu spalania (punkt Z) wykonuje się wzdłuż rzędnej p z = 0,85 P z max.

2.7 Wyznaczanie średniego ciśnienia indykatorowego z wykresu indykatorowego

Średnie teoretyczne wskazywane ciśnienie p”i to wysokość prostokąta równa powierzchni wykresu indykatorowego na skali ciśnienia

MPa (2,31)

gdzie F i jest obszarem teoretycznego diagramu wskaźnikowego, mm 2, ograniczonym liniami TDC, BDC, kompresji i ekspansji, można określić za pomocą planimetru, metodą całkowania lub w inny sposób; S - długość wykresu wskaźnika (skok tłoka), mm (odległość między liniami GMP, BDC);

 p to skala ciśnienia wybrana podczas konstruowania wykresu indykatorowego, MPa / mm.

Rzeczywiste ciśnienie wskaźnika

p i = p i ΄ ∙ p, MPa, (2.32)

gdzie  p - współczynnik niekompletności obszaru wykresu wskaźnikowego; uwzględnia odchylenie rzeczywistego procesu od teoretycznego (zaokrąglenie przy gwałtownej zmianie ciśnienia, dla silników gaźnikowych  n = 0,94 ... 0,97; dla silników Diesla  n = 0,92 ... 0,95);

р = р r - р а - średnie ciśnienie strat pompowania podczas dolotu i wydechu dla silników wolnossących.

Po wyznaczeniu p i zgodnie z wykresem indykatorowym porównaj z wcześniej obliczonym (wzór 1.4) i określ rozbieżność w procentach.

Średnie ciśnienie efektywne p e is

p e = p i - p mp,

gdzie p mp określa wzór 1.6.

Następnie oblicz moc zgodnie z zależnością
i porównaj z podanym. Rozbieżność nie powinna przekraczać 10 ... 15%, jeśli należy ponownie obliczyć więcej procesów.

Wskazanie oznacza usunięcie i późniejszą obróbkę wykresów indykatorowych, które są graficzną zależnością ciśnienia powstającego w cylindrze roboczym w funkcji skoku tłoka S lub proporcjonalnej do niego objętości cylindra V s (patrz rys. 1 i 2).

Wskaźniki „Maigak”

Schematy są pobierane z każdego cylindra roboczego za pomocą specjalnego urządzenia - wskaźnika tłokowego „Maygak”. Obecność diagramu pozwala określić parametry, które są ważne dla analizy przepływu pracy Pi, P c i P max. Schemat na ryc. 1 jest typowa dla silników, w których głównym zadaniem było obniżenie poziomu i zawartości tlenków azotu w spalinach. W tym celu, jak już wspomniano, przeprowadza się późniejszy wtrysk paliwa i spalanie następuje przy mniejszym wzroście ciśnienia i temperatury w komorze spalania.

Ryż. 1 Schemat wskaźników silnika MAN-BV KL-MC

Jeśli głównym celem jest zwiększenie wydajności silnika, wówczas spalanie jest organizowane przy wcześniejszym dopływie paliwa i odpowiednio większym wzroście ciśnienia. Dzięki elektronicznemu systemowi zarządzania paliwem, ta regulacja jest łatwa do wykonania.

Schemat na ryc. 2 wyraźnie widoczne dwa garby - kompresja a następnie spalanie. Ten charakter uzyskuje się dzięki jeszcze późniejszemu dopływowi paliwa. Liczby pokazują dwa rodzaje diagramów - zawiłe, zgodnie z którymi określa się średnie ciśnienie wskaźnika i rozszerza się, co pozwala wizualnie ocenić charakter rozwoju procesów. Podobne schematy można uzyskać, stosując wskaźnik tłoka Maygak, który wymaga

zsynchronizować obrót bębna wskaźnika z ruchem tłoka wskazanego cylindra. Podłączenie napędu pozwala na uzyskanie złożonego schematu, którego planimetria obszaru jest określana średnie ciśnienie wskaźnika, czyli pewne średnie warunkowe ciśnienie działające na tłok i wykonujące pracę podczas jednego suwu, równą pracy gazów na cykl.

P i = F ind.d / L m, gdzie F ind.d- powierzchnia wykresu proporcjonalna do pracy gazów na cykl, L- długość wykresu proporcjonalna do wielkości objętości roboczej cylindra, m Jest współczynnikiem skali zależnym od sztywności sprężyny tłoka wskaźnika.

Za pomocą Liczba Pi liczone wskaźnik mocy cylindra N i = C P i n, gdzie η - ilość obrotów 1/min i Z- stała cylindra. Moc efektywna N e = N i η futro kW, futro- sprawność mechaniczną silnika, którą można znaleźć w dokumentacji silnika.

Przed uruchomieniem sygnalizacji sprawdź stan kurka sygnalizacyjnego i napędu. Ewentualne błędy w ich stanie ilustruje rys. 3.

Grzebień (rys. 2) wyjmuje się ręcznie z przewodem odłączonym od napędu wskaźnika. Obecność grzebienia pozwala ocenić stabilność cykli i dokładniej zmierzyć P maks... Jeśli szczyty są takie same, oznacza to stabilną pracę sprzętu paliwowego.

Należy zauważyć, że wskaźniki tłokowe mają niską częstotliwość własną. Ta ostatnia musi być co najmniej 30 razy większa od prędkości obrotowej silnika. W przeciwnym razie diagramy wskaźników zostaną usunięte ze zniekształceniami. Dlatego aplikacja

wskaźniki tłokowe są ograniczone do 300 obr/min. Wskaźniki ze sprężyną tłokową charakteryzują się wyższą częstotliwością drgań własnych i ich stosowanie jest dozwolone w silnikach o częstotliwości obrotów do 500-700 obr/min. Jednak w takich silnikach nie ma napędu wskaźnika i trzeba poprzestać na wyjęciu grzebieni lub rozbudowanych wykresów, według których nie da się wyznaczyć średniej.

Drugie ograniczenie dotyczy maksymalnego ciśnienia w butlach. W nowoczesnych silnikach o wysokim doładowaniu osiąga 15-18 MPa. W przypadku zastosowania we wskaźniku „Maygak” tłok do silników wysokoprężnych o średnicy 9,06 mm, najsztywniejsza sprężyna ogranicza Pmax = 15 MPa. Przy takiej sprężynie dokładność pomiaru jest bardzo niska, ponieważ podziałka sprężyny wynosi 0,3 mm na 0,1 MPa.

Istotne jest również, aby praca indeksowania była dość żmudna i czasochłonna, a dokładność wyników niska. Niska dokładność wynika z błędów wynikających z niedoskonałości napędu wskaźnika i niedokładności w przetwarzaniu wykresów wskaźnikowych podczas ich ręcznej planimetrii. Dla informacji- niedokładność napędu wskaźnika, wyrażona w przesunięciu GMP napędu od jego rzeczywistej pozycji o 1 °, prowadzi do błędu około 10%.

Wykres skrajni silnika spalinowego konstruowany jest na podstawie danych obliczeniowych przepływu pracy.

Podczas kreślenia na osi odciętej wykreśla się odcinek AB (ryc. 8) odpowiadający objętości roboczej cylindra i równy wielkością skoku tłoka w skali Ms. Skala M s jest zwykle przyjmowana jako 1:1, 1,5:1 lub 2: 1.

Odcinek OA (mm) odpowiadający objętości komory spalania wyznaczany jest z równania

ОА = AB / (ε - 1) (2,28)

Przekrój z′z dla silników Diesla pracujących w obiegu z mieszanym doprowadzeniem ciepła (rys. 9)

z′z = ОА (ρ - 1) (2,29)

Następnie, zgodnie z obliczeniami parametrów rzeczywistego cyklu, wartości ciśnienia są wykreślane na wykresie w wybranej skali w punktach charakterystycznych: a, c, z, z, b, r.

Politropy ściskane i rozprężne można konstruować metodami analitycznymi lub graficznymi. W analitycznej metodzie konstruowania politropów ściskania i rozprężania obliczana jest liczba punktów dla objętości pośrednich znajdujących się pomiędzy V c oraz V a i pomiędzy V z oraz V b, zgodnie z równaniem politropowym.

Ryż. 8. Schemat wskaźników silnika benzynowego

Ryż. 9. Schemat wskaźników silnika wysokoprężnego

Dla kompresji politropowej , gdzie

, (2.30)

gdzie px oraz Vx- ciśnienie i objętość w żądanym punkcie procesu kompresji.

Nastawienie V a / V x zmienia się w granicach 1 ÷ ε.

Podobnie dla rozszerzenia politropowego

(2.31)

W przypadku silników benzynowych stosunek Vb / Vx waha się w zakresie 1 ÷ ε, dla silników Diesla - 1 ÷ δ.

Dogodne jest wyznaczenie rzędnych obliczonych punktów politropów ściskania i rozprężania w formie tabelarycznej.

Konstrukcja diagramu wskaźnikowego odbywa się poprzez połączenie kropek a oraz c, z i b są gładkimi krzywymi, a punkty b oraz a, c i z są liniami prostymi.

Zakłada się, że procesy wlotowe i wylotowe zachodzą przy p = const i V = const

Aby sprawdzić poprawność konstrukcji diagramu, określ

Liczba Pi= Mp / AB

gdzie F jest obszarem wykresu a c′c ″ z d b′b ″ a.

Obliczanie wskaźnika i efektywnych wskaźników silników spalinowych

Wskaźniki wskaźnikowe

Cykl pracy silnika spalinowego charakteryzuje się średnim ciśnieniem indykowanym, mocą indykowaną, sprawnością indykowaną oraz jednostkowym zużyciem paliwa.

Teoretyczne średnie ciśnienie wskaźnika Jest stosunkiem teoretycznej pracy projektowej gazów na cykl do skoku tłoka.

Dla silników benzynowych pracujących w cyklu z doprowadzeniem ciepła przy V = const, teoretyczne średnie ciśnienie wskaźnika

Dla silnika wysokoprężnego pracującego w cyklu z mieszanym dostarczaniem ciepła przy V= const i r= const

Średnie ciśnienie wskazujące p i rzeczywistego cyklu różni się od wartości o wielkość proporcjonalną do zmniejszenia wykresu projektowego spowodowanego zaokrągleniem w punktach c, z, b.

Spadek teoretycznego średniego ciśnienia wskaźnikowego na skutek odchylenia rzeczywistego procesu od cyklu projektowego szacowany jest współczynnikiem kompletności wykresu φ oraz wartością średniego ciśnienia strat pompowania p i.

Współczynnik kompletności wykresu φ i jest równy:

dla silników gaźnikowych …………………….…. 0,94 ÷ 0,97

do silników z elektronicznym wtryskiem paliwa ... ... 0,95 ÷ 0,98

dla silników Diesla ………………………………………………. 0,92 ÷ 0,95

Średnie ciśnienie strat pompowania (MPa) podczas procesów wlotowych i wylotowych

Δp i = p r - p a. (3.3)

W przypadku wolnossących silników czterosuwowych wartość p i pozytywny. W silnikach z doładowaniem z doładowania napędowego przy p a > p r ogrom p i negatywny. Przy ładowaniu turbiny gazowej wartość pa może być mniej więcej p r, tj. ogrom p i może być negatywna lub pozytywna.

Przy przeprowadzaniu obliczeń straty wymiany gazu są uwzględniane w pracy poświęconej stratom mechanicznym. W związku z tym zakłada się, że średnie ciśnienie indykatorowe p i różni się jedynie współczynnikiem zupełności wykresu

Liczba Pi= i. (3.4)

Podczas pracy przy pełnym obciążeniu wartość p i (MPa) osiąga:

dla czterosuwowych silników benzynowych ………………………… 0,6 ÷ 1,4

dla czterosuwowych wymuszonych silników benzynowych ... do 1,6

dla czterosuwowych wolnossących silników Diesla ………………………. 0,7 ÷ 1,1

dla czterosuwowych silników wysokoprężnych z doładowaniem ……………………… .. do 2,2

Moc wskaźnika N i- praca wykonana przez gazy wewnątrz butli na jednostkę czasu.

W przypadku silnika wielocylindrowego moc indykowana (kW) wynosi

N i = p i V h in/(30τ ), (3.5)

gdzie p i jest średnim ciśnieniem indykatorowym, MPa;

V h- objętość robocza jednego cylindra, l (dm 3);

i- Liczba cylindrów;

n- częstotliwość obrotów wału korbowego silnika, min -1;

τ - skok silnika. Do silnika czterosuwowego τ = 4.

Wskaźnik pojemności jednej butli

N i = p i V h n/(30τ ), (3.6)

Wskaźnik Efektywność ja charakteryzuje stopień wykorzystania w rzeczywistym cyklu ciepła paliwa do uzyskania pracy użytecznej i jest stosunkiem ciepła równoważnego do pracy wskaźnika cyklu do całkowitej ilości ciepła wprowadzonego do cylindra z paliwem.

Za 1 kg paliwa

η i = L i / H i, (3.7)

gdzie L ja- ciepło równoważne pracy wskaźnika, MJ/kg;

N i Jest najniższym ciepłem spalania paliwa, MJ/kg.

Do silników samochodowych i ciągnikowych zasilanych paliwami płynnymi

η i = p i l 0 α / (Н i ρ k η V), (3.8)

gdzie pi jest wyrażone w MPa; ja 0 - w kg / kg paliwa; N i- w paliwie MJ/kg; ρ k - w kg / m 3.

W silnikach samochodowych i ciągnikowych pracujących w warunkach nominalnych wartość sprawności wskaźnika wynosi:

dla silników z elektronicznym wtryskiem paliwa ……… 0,35 ÷ 0,45

do silników gaźnikowych ………………………………… 0,30 ÷ 0,40

dla silników wysokoprężnych …………………………………………………. 0,40 ÷ 0,50

Wskaźnik jednostkowy zużycia paliwa g i charakteryzuje wydajność rzeczywistego cyklu

ja = 3600/ (η i Н i) lub ja = 3600 ρ 0 η V / (p i l 0 α). (3.10)

Jednostkowe zużycie paliwa w trybie nominalnym:

do silników z elektronicznym wtryskiem paliwa ... ja= 180 ÷ 230 g (kWh)

do silników gaźnikowych ……………………… ja= 210 ÷ 275 g (kWh)

dla silników Diesla ………………………………….…… ja= 170 ÷ 210 g (kWh)

Efektywne wskaźniki

Skuteczne wskaźniki nazywane są wartościami charakteryzującymi pracę silnika, wyjętymi z wału i użytecznymi. Efektywne wskaźniki obejmują: moc efektywną, moment obrotowy, średnie ciśnienie efektywne, określone natężenie przepływu efektywnego, sprawność efektywną.

Moc efektywna... Praca użyteczna otrzymywana na wale silnika na jednostkę czasu nazywana jest mocą efektywną N e.

N e=N i - n mp (3.9)

gdzie n mp moc strat mechanicznych.

Moc efektywna jest podawana studentowi w danych wyjściowych do projektowania silnika spalinowego (patrz zadanie do projektu kursu).

Przez straty mechaniczne rozumie się straty dla wszelkiego rodzaju tarcia mechanicznego, wymiany gazowej, napędu mechanizmów pomocniczych (woda, olej, pompy paliwa, wentylatora, generatora itp.), straty wentylacyjne związane z ruchem części silnika w układzie powietrzno-olejowym emulsję i powietrze oraz napęd sprężarki.

Straty mechaniczne szacuje się na podstawie średniego ciśnienia strat mechanicznych P mp, który charakteryzuje pracę właściwą strat mechanicznych (na jednostkę objętości roboczej) podczas realizacji cyklu roboczego.

Z definicją analityczną N e(kW) oblicza się według wzoru:

N e = p e V h in/(30τ ) (3.10)

gdzie pe=L e / V h- średnie ciśnienie efektywne (MPa), tj. praca użyteczna uzyskana na cykl z jednostki objętości roboczej;

V h- objętość robocza cylindra, l;

n- liczba obrotów wału korbowego, min -1

Efektywny moment obrotowy Ja(N m)

Ja= (3 ∙ 10 4 / π) ( n e / n) (3.11)

Przy obliczaniu silnika spalinowego średnie ciśnienie efektywne (MPa) wyznacza się jako

pe=p ja - p mp (3.12)

Średnie ciśnienie strat mechanicznych P MPa (MPa) dla silników różnych typów określa się za pomocą wzorów empirycznych:

dla silników benzynowych do sześciu cylindrów i stosunku S/D > 1

P t.t. = 0,049 + 0,0152 V pw;

dla silników benzynowych do sześciu cylindrów i stosunku S/D ≤1

P t.t. = 0,034 + 0,0113 V pw

do czterosuwowych silników wysokoprężnych z komorami niedzielonymi

P t.t. = 0,089 + 0,0118 V pw

Sygnalizacja silnika. Wyznaczanie mocy

Wykresy indykatorowe, wykonane z zachowaniem niezbędnych warunków, umożliwiają wyznaczenie mocy indykowanej i jej rozkładu na cylindrach silnika, badanie rozkładu gazu, pracy wtryskiwaczy, pomp paliwowych, a także wyznaczenie maksymalnego ciśnienia cyklu p z , ciśnienie sprężania p z itp.

Usunięcie wykresów wskaźnikowych odbywa się po rozgrzaniu silnika przy stałym reżimie termicznym. Po usunięciu każdego schematu wskaźnik należy odłączyć od cylindra za pomocą 3-drogowego zaworu wskaźnikowego i zaworu wskaźnikowego na silniku. Bębny wskaźnikowe są zatrzymywane przez odłączenie linki od napędu. Tłok wskaźnika i jego tłoczysko należy co jakiś czas lekko nasmarować po wykonaniu kilku wykresów. Silnika nie należy wskazywać, gdy stan morza przekracza 5 punktów. Podczas usuwania schematów wskaźników napęd wskaźnika musi być sprawny, kurki wskaźników są całkowicie otwarte. Zaleca się pobieranie wykresów jednocześnie ze wszystkich butli; jeżeli to ostatnie nie jest możliwe, ich sekwencyjne usuwanie należy przeprowadzić tak szybko, jak to możliwe, przy stałej prędkości obrotowej silnika.

Przed wyświetleniem należy sprawdzić przydatność wskaźnika i jego napędu. Tłok i tuleja wskaźnika muszą być całkowicie osadzone; Gdy sprężyna zostanie wyjęta z górnego położenia, smarowany tłok musi powoli i równomiernie opadać w cylindrze pod własnym ciężarem. Tłok i tuleja wskaźnika są smarowane tylko olejem do cylindrów lub silnika, ale nie olejem instrumentalnym, który znajduje się w zestawie wskaźnika i jest przeznaczony do smarowania połączeń mechanizmu piszącego i górnej części tłoczyska. Sprężyna i nakrętka (kołpak) trzymająca sprężynę muszą być całkowicie dokręcone. Wysokość podnoszenia trzpienia piszącego wskaźnik musi być proporcjonalna do ciśnienia gazu we wskazanym cylindrze, a kąt obrotu bębna musi być proporcjonalny do skoku tłoka. Luzy w przegubach mechanizmu przekładni powinny być niewielkie, co sprawdza się lekkim kołysaniem dźwigni przy nieruchomym tłoku, a także nie powinno być luzów. Gdy wskaźnik komunikuje się z wnęką roboczą cylindra z nieruchomym bębnem, trzpień piszący wskaźnik powinien wykreślić pionową linię prostą.

Wskaźnik jest połączony z napędem za pomocą specjalnego przewodu wskaźnikowego lub specjalnej taśmy stalowej o wymiarach 8 x 0,05 mm. Przewód napędowy - lniany, pleciony; przed montażem nowy sznurek jest wyciągany w ciągu dnia, podwieszając do niego ciężar 2 - 3 kg. Jeśli stan sznurka jest niezadowalający, uzyskuje się znaczne zniekształcenia wykresu indykatorowego. Taśmę stalową stosuje się do silników o obrotach 500 obr/min i wyższych, a także przy obrotach mniejszych niż 500 obr/min, ale połączenie wskaźnika z napędem wygląda jak linia przerywana o długości 2 - 3 m. Wykresy sprężania przy wyłączonym paliwie. Jeśli linia kompresji pasuje do linii rozprężnej, przewód nadaje się do użytku. Długość linki wskaźnikowej należy wyregulować tak, aby w skrajnych położeniach bęben nie dochodził do ogranicznika. Z krótkim sznurkiem pęka, z długim - schemat ma skróconą formę ("odcięty"), ponieważ na końcu suwu tłoka bęben będzie nieruchomy. Podczas wskazania linka musi być stale napięta.

Rysując linię atmosfery, upewnij się, że znajduje się ona w odległości 12 mm od dolnej krawędzi papieru dla wskaźników model 50 i 9 mm - model 30. W tym przypadku mechanizm piszący będzie działał w najbardziej optymalnym zakres pomiarowy i utrzymywać prawidłowy zapis przebiegu rurociągu ssawnego pod ciśnieniem atmosferycznym. Długość wykresu nie powinna przekraczać 90% maksymalnego skoku bębna.

Linka wskaźnika powinna leżeć w płaszczyźnie wahania ramienia napędu wskaźnika. W środkowej pozycji dźwigni linka powinna być prostopadła do jej osi. Wskaźnik powinien być zainstalowany tak, aby przewód nie dotykał rurociągów, kratek maszyn i innych części. Jeśli się dotknie, a nie zostanie to wyeliminowane przez zmianę położenia wskaźnika, instalowana jest rolka przejściowa. W takim przypadku konieczne jest utrzymanie prostopadłości linki od rolki do osi dźwigni wskaźnika jazdy w środkowym położeniu tego ostatniego. Docisk ołówka (szpilki do pisania) należy regulować tak, aby nie rozdzierał papieru, ale pozostawiał cienki, wyraźnie widoczny ślad. Miedziana szpilka musi być zawsze dobrze naostrzona. Silny nacisk ołówka zwiększy obszar diagramów. Papier powinien ściśle przylegać do bębna wskaźnika.

Przed zainstalowaniem wskaźnika, aby uniknąć zatkania kanałów i tłoka, dokładnie przedmuchaj zawór wskaźnikowy silnika. Przed usunięciem schematu powtórz czyszczenie przez 3-drogowy zawór wskaźnikowy. Przed wskazaniem silnika kontrolka powinna być dobrze rozgrzana. Niespełnienie tego wymogu prowadzi do zniekształcenia wykresów indykatorowych. Podczas montażu i demontażu wskaźnika nie należy używać narzędzia udarowego podczas dokręcania i odbijania nakrętki złączkowej. Odbywa się to za pomocą specjalnego klucza dołączonego do zestawu wskaźników.

Wskaźniki i sprężyny wskaźnikowe muszą być sprawdzane przez organy nadzoru co najmniej raz na dwa lata i posiadać świadectwo ważności. Stan napędu wskaźnika sprawdza się przy pracującym silniku, wykonując wykresy sprężania przy wyłączonym dopływie paliwa. Przy prawidłowo wyregulowanym napędzie wskaźnika linie kompresji i rozprężania powinny się zgadzać. W przypadku wykrycia defektów w mechanizmie dystrybucji gazu podczas analizy wykresów indykatorowych, konieczne jest podjęcie działań w celu ich wyeliminowania. Po naprawieniu defektów ponownie zindeksuj i przetwórz (przeanalizuj) wykresy wskaźników.

Konwencjonalne wykresy wskaźnikowe do analizy zmiany przepływu pracy silników o zmiennym obciążeniu. Są one kręcone seryjnie na ciągłej taśmie, a następnie jeden po drugim w określonych odstępach czasu.

Pobrane wykresy wskaźnikowe są analizowane przed przetwarzaniem, ponieważ z powodu niewystarczającej regulacji silnika lub z powodu nieprawidłowego działania wskaźnika, jego napędu lub naruszenia zasad wskazań, wykresy wskaźnikowe mogą mieć różne zniekształcenia.

Planimetria.

Diagramy wskaźników są przetwarzane w następującej kolejności: dostosowanie planimetru i planimetru do wszystkich diagramów; określić ich obszary; zmierzyć długości wszystkich wykresów i wartości rzędnych p c i p z, liczba p i , dla każdego cylindra. Planimetr jest regulowany zgodnie z obszarem koła nakreślonym przez pasek przymocowany do planimetru. W przypadku braku specjalnego paska odczyty planimetru są sprawdzane prosto na papierze milimetrowym. Planimetrię wykonuje się na gładkiej desce pokrytej kartką papieru. Podczas instalowania planimetru jego dźwignie w stosunku do schematu są ustawione pod kątem 90 °. Podczas śledzenia wykresu kąt między dźwigniami planimetru powinien wynosić 60 - 120 °.

Długość wykresu wskaźnikowego mierzy się wzdłuż linii atmosferycznej. Skok siłownika należy dobrać tak, aby długość wykresu wynosiła 70 i 90 - 120 mm odpowiednio dla modeli 30 i 50.

W przypadku braku planimetru średnie indykowane ciśnienie p i znajduje się z wystarczającą dokładnością metodą trapezową. Aby to zrobić, diagram jest podzielony pionowymi liniami na 10 równych części.Wskaźnik średniejciśnienie określa wzór

Liczba Pi = Σ h/(10m),

gdzie Σ h- suma wysokości h1, h2 h10,

mm; T - skala sprężyny wskaźnika, mm / MPa. Metoda pomiaru rzędnychh, p z oraz r Z pokazano na ryc. 4.6. Przy sporządzaniu wykresów indykatorowych w każdym indywidualnym przypadku, w celu oceny porównawczej rozkładu obciążenia na cylindrach, konieczne jest uwzględnienie temperatury spalin.

Każda strona jest podzielona na pół, a jej wysokość mierzona jest pośrodku. Rejestrując wyniki wskazania w postaci wykonanego wykresu oleju napędowego, należy podać nazwę statku, datę wskazania, markę silnika wysokoprężnego, numer cylindra, skalę sprężyny, długość i powierzchnia wykresu, uzyskane parametry p z, p s, p, -, N e, n... Przetworzone diagramy wskaźników każdego silnika są wklejane do „Dziennika indeksowania” z odpowiednią analizą wyników indeksowania. Tekst wyjaśniający powinien wskazywać zidentyfikowane niedociągnięcia w regulacji silnika oraz środki podjęte w celu ich usunięcia. Po zakończeniu podróży „dziennik indeksowania” i zestaw przetworzonych diagramów należy przesłać do MSS floty wraz z raportem z maszyny podróżnej. Przy przetwarzaniu wykresów zaczerpniętych z wysokoobrotowych silników wysokoprężnych należy wprowadzić poprawkę na błąd mechanizmu zapisu wskaźnika, który w niektórych przypadkach może sięgać 0,02-0,04 MPa (doliczany do wartości głównej).

Analiza procesu spalania za pomocą wykresów i oscylogramów

Wykres indykatorowy to graficzna reprezentacja ciśnienia w cylindrze w funkcji skoku tłoka.

Metody uzyskiwania (usuwania) wykresów wskaźnikowych

Do uzyskania wykresów indykatorowych wykorzystuje się wskaźniki mechaniczne lub elektroniczne układy pomiaru ciśnienia gazów w cylindrze i paliwa podczas procesu wtrysku (MIPKalkulator, ciśnienieanalizator) (NK-5 Autronica i CyldetWĄTEK). Aby uzyskać kompletne wykresy wskaźników za pomocą wskaźnika mechanicznego, należy użyć silnika. wyposażony w napęd wskaźnika.

Rodzaje wykresów wskaźnikowych

Normalna wykresy wskaźnikowe służą do określenia średniego ciśnienia wskaźnikowego i ogólnej analizy charakteru procesu wskaźnikowego.

Ryż. 1 Rodzaje diagramów wskaźnikowych

Wykresy grzebieniowe służą do określenia ciśnienia na końcu kompresjir Z i maksymalne ciśnienie spalaniar g na silnikach bez kontrolkidyski.W takim przypadku bęben wskaźnikowy jest obracany ręcznie za pomocą sznurka. Aby określić pZschemat wykonano przy wyłączonym dopływie paliwa do cylindra.

Schematy kompresji jak wskazano, służą do testowania napędu wskaźnika. Mogą również określić ciśnienie pZi ocenić szczelność pierścieni tłokowych na podstawie wielkości obszaru pomiędzy przewodem ściskania 1 i przedłużacz2.

Schematy wymiany gazu kręcąw zwykły sposób, ale stosuje się słabe sprężyny o skali 1 kgf / cm2 = 5 mm (lub więcej) i normalny („parowy”) tłok. Diagramy te służą do analizy procesów uwalniania, oczyszczania i napełniania butli. Górna część wykresu jest ograniczona linią poziomą, ponieważ tłok wskaźnikowy pod wpływem słabej sprężyny osiąga najwyższe położenie i pozostaje w nim, dopóki ciśnienie w cylindrze nie spadnie do 5 kgf / cm2 .

Rozszerzone wykresy służą do analizy procesu spalania w obszarze GMP, a także do określenia p w silnikach, które nie mają napędu wskaźnikowego. Rozszerzone schematy są pobierane ze wskaźnikiem elektrycznym lub mechanicznym z napędem niezależnym od wału silnika (na przykład od mechanizmu zegarowego).

Aby usunąć wszystkie powyższe schematy, z wyjątkiem grzebienia, wymagany jest napęd wskaźnika

Zniekształcenia wykresów wskaźnikowych występują najczęściej w przypadku zablokowania się tłoczka wskaźnika (rys. 2,a), montaż sprężyny słabej (rys. 2, b) lub sztywnej (rys. 2,v), poluzowanie nakrętki mocującej sprężynę wskaźnika, wyciągnięcie linki wskaźnika (rys. 2,G) lub jego duża długość (ryc.2, mi).

Ryż.2. Zniekształceniewskaźnikwykresy

gdzieT to skala wiosny.

Maksymalne ciśnienie spalania można również określić na podstawie normalnego wykresu indykatorowego, a ciśnienie na końcu sprężania z wykresu sprężania.

Średnie ciśnienie wskaźnika określa się na podstawie normalnych lub rozszerzonych wykresów wskaźników. Według rozszerzonych diagramówP i można je znaleźć w sposób graficzno-analityczny, przebudowując rozwinięty diagram na normalny lub używając specjalnego nomogramu.

Zgodnie z normalnym wykresem wskaźnika, wartośćr i określony przez formułę

(130)

gdzieF i - obszar wykresu wskaźnikowego, mm2 ;

T - skala sprężyny wskaźnika, mm / (kgf / cm2 );

ja - długość schematu, mm.

Długość każdego wykresu wskaźnikowego jest mierzona między stycznymi do skrajnych punktów konturu wykresu, które są rysowane prostopadle do linii atmosferycznej. Powierzchnia wykresu jest mierzona planimetrem.

Należy zauważyć, że przy określaniu średniego ciśnienia indykatorar i zgodnie ze schematem wskaźników błąd pomiaru może osiągnąć 10-15% i więcej. Jednocześnie w okrętowych wolnoobrotowych silnikach wysokoprężnych, przy normalnym stanie technicznym układu zasilania i doładowania, stosunek ciśnieńr i r τ , P z , indeks pompy paliwa i cykliczne podawanie paliwag C zwykle pozostają dość stabilne przez długi czas. Dlatego każdy z powyższych parametrów może być wybrany do oszacowania obciążenia cylindra.

W związku z tym niektóre zakłady diesla uważają instalowanie napędów wskaźnikowych za niepraktyczne., a w układzie diagnostycznym opracowanym dla tych silników wartośćr z .

Dlatego najczęstszymi rodzajami wykresów wskaźnikowych wykonywanych przez wskaźnik mechaniczny są grzebienie i rozkładane „ręcznie”.

Wykres grzebienia pozwala określić ciśnienie na końcu ściskania (r Z ) i maksymalne ciśnienie cyklu (P z ) i usunąćr Z konieczne jest wyłączenie dopływu paliwa do tego cylindra. Wyłączenie cylindra doprowadzi do spadku mocy i prędkości silnika, turbiny gazowej i ciśnienia doładowania, co z kolei wpłynie na wielkość ciśnienia sprężania. Do pomiaru ciśnienia sprężania preferowany jest wykres odręczny. Ten schemat, z pewną umiejętnością, przypomina szczegółowy schemat wykonany za pomocą napędu wskaźnika, ale nie ma związku między ciśnieniem a skokiem tłoka.

Otrzymane wartościP Z orazP z wymaga analizy. Aby uzyskać dokładniejsze wnioski, podczas wykonywania wykresu konieczne jest zarejestrowanie następujących danych: temperatury gazów za cylindrami, przed i za turbiną, ciśnienie i temperatura powietrza doładowującego, obroty silnika i turbiny, wskaźnik obciążenia silnika. Wskazane jest, aby w momencie sporządzania wykresu znać zużycie paliwa.

Najlepszym sposobem analizy stanu silnika jest porównanie zmierzonych wartości z wartościami uzyskanymi z fabrycznego lub morskiego testu silnika przy tym samym obciążeniu.

W przypadku braku danych testowych konieczne jest porównanie uzyskanych wartości ze średnią.

na przykładTabela 1

Data

Dv-l

GNT

Dodatkowe wartości

Czas

Obroty

r n

Para / No.c

śr.

P z bar

165

156

167

156

175

164

163,8

p z

0,71%

-4,78%

1,93%

-4,78%

6,82%

0,10%

3,5%*

P C bar

124

120

125

128

127

122

124,3

p C

0,27%

3,49%

0,54%

2,95%

2,14%

1,88%

2,5%*

T g ° C

370

390

380

390

372

350

375,3

T g

-1,42%

3,91%

1,24%

3,91%

0,89%

-6,75%

5,0%*

Indeks pompy paliwa

Akcja

Pierścionki,
zawór

TP

ϕ↓

TR

* RD 31.21.30-97 Zasady eksploatacji technicznej STS i K s. 99

P z bar

T g ° C

Akcja

TR

ϕ↓

TR

Ryż. 3. Kompleks diagnostyczny firmy Autronica» NK-5

2 . Wbudowany w system mikroprocesor umożliwia przechowywanie danych pomiarowych w pamięci i późniejsze porównywanie nowych danych z

stary lub odniesienie.

Przykładowo krzywe ciśnień gazu w cylindrze oraz w przewodzie paliwowym przy wtryskiwaczu (rys. 4) ilustrują typowe zaburzenia przebiegu procesów. Krzywa odniesienia 1 odzwierciedla charakter zmiany ciśnienia w rozpatrywanym trybie pracy silnika w dobrym stanie technicznym, krzywa2 charakteryzuje rzeczywisty proces z różnymi zniekształceniami spowodowanymi awariami.

Nieszczelność igły dyszy (rys. 4,a) ze względu na pogorszenie rozpylenia paliwa prowadzi do nieznacznego wzrostu kątaφ z , spadek ciśnieniar z oraz znaczne dopalanie paliwa na linii rozprężnej. Krzywa rozszerzalności jest bardziej płaska i wyższa niż odniesienie. Wzrasta temperatura spalinT g i ciśnienier do potęgi na linii przedłużenia pod kątem 36° za TDC.

Gdy wtrysk paliwa jest opóźniony (rys. 4, b), początek widocznego spalania i cały proces spalania paliwa są przesunięte w prawo. Ciśnienie spada w tym samym czasier z temperatura rośnieT g i ciśnienier do potęgi . Podobny obraz obserwuje się, gdy para nurników pompy paliwowej jest zużyta i utracona jest gęstość jej zaworu wlotowego. W tym drugim przypadku cykliczny dopływ paliwa spada, a zatem ciśnienie nieznacznie spada.P i

Ze względu na wczesne zasilanie paliwem (rys. 4,v) cały proces spalania przesuwa się w lewo w kierunku postępu, kąt φ maleje ga presja rośnier z . Gdy proces staje się bardziej ekonomiczny,P i . Wczesne zasilanie potwierdza również krzywa ciśnienia paliwa na wtryskiwaczu (rys. 4, d).

Zmiany krzywej ciśnienia paliwa spowodowane zwiększonym przepływem cyklu (rys. 4,mi) towarzyszy wzrost wartościr F T a x i czas trwania podaży φ F.

Spadek tempa wzrostu ciśnienia paliwa Δр F/ Δφ w przekroju od początku jej wzrostu do momentu otwarcia igły, a także całkowity spadek ciśnienia wtrysku (rys. 4,mi) powoduje zmniejszenie kąta posuwu posuwu φ npi maksymalne ciśnienier F maks . Przyczyną jest wzrost wycieku paliwa przez parę nurników, parę iglicowo-prowadzącą wtryskiwaczy na skutek ich zużycia lub utratę szczelności zaworów pompy, złączy przewodów paliwowych. Koksowanie w otworach dyszy lub nadmierny wzrost lepkości paliwa (rys. 4,g) prowadzi do wzrostu ciśnienia wtrysku na skutek wzrostu oporów wypływu paliwa z otworów.

220

-15 40 -5 VMT 5 10 15 F, 9 №8

Rys. 4. Ciśnienie gazów w butli i paliwa w przewodzie wysokiego ciśnienia

Ryż. 6.4. Ciśnienie gazów w cylindrze i paliwa w przewodzie paliwowym przy wtryskiwaczu220

-15 40 -5 VMT 5 10 15 F, 9 №8