Определение начального положения распределительного вала двигателя по изменению давления во впускном коллекторе

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федотов А.И., Федоров А. Л.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет
E-mail: fai. abs@rambler. ru
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ДАВЛЕНИЯ ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ
Контроль начального положения валов привода газораспределительного механизма можно осуществлять, используя в качестве диагностических параметров характеристики колебаний давления воздуха во впускном трубопроводе двигателя. Предложены параметры и уравнения, при помощи которых такой контроль возможен.
Ключевые слова: диагностика, двигатель, газораспределительный механизм, вал привода впускных клапанов, фаза колебания давления, впускной трубопровод.
Одним из наиболее трудоемких процессов, выполняемых при поиске неисправностей в двигателях и их системах, является определение правильности установки начальных положений распределительных валов (НПРВ). Попытки контролировать НПРВ двигателя безразборны-ми методами привели к анализу процесса колебаний давления в его впускном коллекторе.
По данным эксперимента [1−3] получено выражение для расчета фазы первой гармоники колебаний давления во впускном коллекторе двигателя модели 48-РЕ (Тоуо1а) в зависимости от НПРВ:
а1 = 0,002 • Д0е • А0,. — 0,1977 • Д0е —
— 0,8388 •Д0,. + 68,964, (1)
где Д0- - начальное положение вала привода впускных клапанов, А0е — начальное положение вала привода выпускных клапанов (эти углы измеряются по начальному положению коленчатого вала двигателя и равны нулю при нормальном взаимном положении распределительных валов).
Первое слагаемое в правой части этого уравнения (для НПРВ, при котором двигатель остается работоспособным) не превышает 2°, поэтому им можно пренебречь.
На основании проведенного исследования установлено, что для любого типа четырехтактных автомобильных двигателей с двумя распределительными валами (один вал приводит впускные, другой — выпускные клапаны), которые установлены с начальными углами Д0- и Д0е, зависимость а1 = / (Д0е, Д0-) будет иметь вид:
а1 = аN + аг- • Д0г'- + Ье • Д0е, (2)
где а1м — значение фазы первой гармоники колебаний давления во впускном коллекторе при
нормальном НПРВ- а1, Ье — коэффициенты влияния соответствующего РВ на фазу первой гармоники колебаний давления во впускном коллекторе, зависящие от конструктивных особенностей двигателя.
А для любого типа четырехтактных двигателей с единственным распределительным валом, который установлен с начальным углом Д0 рв, зависимость а1 = / (Д0 рв) будет иметь вид:
а1 = а) у + йрв Д0 рв, (3)
где арв — коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей двигателя.
Выражения, обратные уравнениям (2) и (3), будут иметь вид:
Д0г- = / (а1,а, а{, Ье, 0 т, 0те) —
Д0е = / (а1,а, а{, Ье, 0 т, 0те) — (4)
Д0 рв = / (а1а, арв, 0трв), (5)
где 0Трв, 0[, 0еГ — шаг зуба привода распределительного вала (по коленчатому валу).
Зависимости (4) и (5) позволяют определить НПРВ по измеренному значению парамет-
1
ра, а в процессе контроля двигателя.
Для определения коэффициентов в уравнениях (4) и (5) для каждой модели двигателя по результатам измерений параметра а1 были разработаны соответствующие методики испытаний двигателя.
Уравнения (4) и (5) линейны, и для получения входящих в них коэффициентов достаточно измерить на работающем двигателе значе-1
ния параметра, а при двух начальных положениях каждого распределительного вала (РВ). Первое измерение должно проводиться для нормального НПРВ, второе — при установке рас-
пределительного вала с поворотом на один зуб против хода вращения.
Но уравнений (4) и (5) недостаточно для точного и однозначного определения НПРВ при сочетании растяжения цепи ГРМ с неверной установкой РВ, поэтому необходимо также произвести измерения параметра Кф и сохранить среднюю за период форму колебаний давления во впускном коллекторе.
Методика проведения испытаний для двигателя с одним распределительным валом следующая:
1. Завести двигатель, прогреть до рабочей температуры. Измерить значение параметров а1, Кф и записать форму колебаний давления во впускном коллекторе при установившейся минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу. Заглушить двигатель-
2. Установить распределительный вал с поворотом на один зуб против хода вращения. Определить угол поворота. Выполнить пункт 1 данной методики-
3. Установить распределительный вал в нормальное положение.
Для двигателей с двумя распределительными валами привода впускных и выпускных клапанов предлагается следующая методика испытаний:
1. Завести двигатель, прогреть до рабочей температуры. Измерить значения параметров а1, Кф и записать форму колебаний давления при установившейся минимальной частоте вращения коленчатого вала в режиме малых оборотов холостого хода. Заглушить двигатель.
2. Установить вал привода выпускных клапанов с поворотом на один зуб привода против хода вращения. Определить угол поворота. Выполнить пункт 1 данной методики.
3. Установить вал привода выпускных клапанов в нормальное положение.
Установить вал привода впускных клапанов с поворотом на один зуб привода против хода вращения. Определить угол поворота. Выполнить пункт 1 данной методики.
4. Установить вал привода впускных клапанов в нормальное положение.
Затем, в зависимости от конструкции ГРМ двигателя, определяют коэффициенты уравнений (4) или (5).
Коэффициент а1м — это измеренное значение параметра а1 фазы первой гармоники ко-
лебания давления во впускном коллекторе при нормальном положении распределительных валов.
Пример: Для двигателя 4S-FEзначение коэффициента а1м = 68,3°.
Определить шаг зуба привода РВ (по коленчатому валу) можно, зная общее количество зубьев на его зубчатом колесе, звездочке или шестерне и используя выражение:
180°
-. (6)
0 Г =-
N
Пример: У двигателя 4S-FE на зубчатом колесе вала привода впускных клапанов 48 зубьев, а на шестерне вала привода выпускных клапанов 40 зубьев. Тогда шаг зуба (по коленчатому валу) для вала привода впускных клапанов составит ®1Т = 140- = 15°, шаг зуба для вала привода Т 180°
выпускных клапанов 0е = = 18°.
Работоспособность двигателей сохраняется в следующей области определения НПРВ: Д0- е [-2 • 0 Т ,-0Т, 0,+0Т ,+2 • 0 Т ],
Д0е е [-2 (c)Т ,-0е, О,+0е ,+2 (c)Т ]. (7)
Пример: Двигатель 4S-FE работоспособен при следующих НПРВ:
Д0,. е [-30°,-15°, 0°,+15°,+30°],
Д0е е [-36°,-18°, 0°,+18°,+36°].
Коэффициент Ье определяет влияние начального положения вала привода выпускных клапанов на параметр а1. Определим его значение из выражения:
а. !(Д0е) -а!у
ье =-Д0-, при Д0- = 0, (8)
где в качестве аех (Д0е) следует подставлять значения параметра а1, которое было измерено при установке вала привода выпускных клапанов с поворотом против хода вращения на один зуб привода (Д0е =-0Те).
Пример: Для двигателя 4S-FEизмеренное значение параметра а1 при соответствующей установке вала привода выпускных клапанов составляет 71,9о, значение коэффициента а1у = 68,3°, параметр Д0е = -18°, тогда:
, 71,9°- 68,3°
Ье =-----------= -0,2.
е -18°
Коэффициент а1 определяет влияние начального положения вала привода впускных клапанов на параметр а1. Определим его значение из выражения:
а =
_а/(А0е) -а1м
А0,
при А0 е = 0,
(9)
где в качестве а/(Д (c)е) следует подставлять значение параметра а1, которое было измерено при установке вала привода впускных клапанов с поворотом на один зуб привода против хода вращения (д (c) — = -(c)Т).
Пример: Для двигателя 4Б-?Е в силу конструктивных особенностей при соответствующей установке вала привода впусктхклтанов вал привода выпускнъхклапанов тоже поворачивается на -15°, значит, полученное значение а1 (84,4о) надо уменьшить на величину д (c)е ¦ ье = (-15°) ¦ (-0,2) = 3°, чтобы скомпенсировать влияние вала привода выпускных клапанов, тогда:
(84,4°- 3°) — 68,3°
-15°
Для двигателя с единственным распределительным валом коэффициент ар. определяется из выражения:
а1рв (Д© рв)-а]
а ре
'- рв & quot-до
(10)
рв
где в качестве, а ре1(А0е) следует подставлять значение параметра а1, которое было измерено при установке распределительного вала с поворотом против хода вращения на один зуб привода.
Пример: Если условно считать двигатель одновальным, то при установке колеса привода РВ с поворотом на один зуб против хода его вращения значение параметра а1 будет 84,4о, тогда:
84,4°- 68,3°
а рв
Определим Кф — критическое или пороговое значение коэффициента К,. Для этого выбираем наибольшее значение К, из измеренных при аномальном НПРВ. Определим Кф как среднее для значений, полученных при нормальном НПРВ, и максимальное при аномальных положениях распределительных валов.
Пример: для двигателя 4Б-?Езначение К, при нормальном положении распределительных валов составляет 44. При установке вала привода выпускных клапанов с поворотом против хода вращения на 1 зуб приводной шестерни значение К, будет 38,2 поэтому:
= 44+38,2 = ф 2
-15°
¦ -1,07.
Диагностическое уравнение для двигателя с одним распределительным валом запишется в виде:
(а1 -а^)
А0 =-
рв
(11)
Уравнение (11) имеет единственное решение при любых значениях параметра а1.
Чтобы получить диагностические уравнения для двигателя с двумя распределительными валами, запишем уравнение (2) для пяти дискретных значений Д©, возможных при эксплуатации, в виде:
-а- _ Ъе ¦ А0е — аі 2 -0], при А0г. _-2 0] -а- _ Ъе ¦ А0е — аі ¦ 0 Т, при А0і _ -0Т
-аы _Ъе А0е,
-а- _ Ъе ¦ А0е + аі ¦ 0Т
«і
при А0і _ 0 при А0і _ +0Т
(12)
-ам _ Ъе А0е + аі 2 ¦0! при А0і _+2^ 0 г.
Выразим д (c)е и получим искомые диагностические уравнения в виде:
а -а- + аі20] Т і і 30]аі
А0е =------ ---- ---, А0і=-20-, при а1 -а- & lt----------
а1 -а- + аі 20 Т т 30Таі і і 0Таі
А0е =------- --'-¦----, А0і=-0-, при---------- & lt-а-а- & lt--------------
Ъе 2 2
а1 -а1 _ 0Таі і і 0і аі
А0і = 0 при-------2^- & lt- а — - & lt- ^
А0е = А0е = А0, =
Ъе
а1 -а- - а 120] Ъе
а} - а- - а і 20]
гТ 0]аі і і 30]аі
, А0і = +0-, при 2 & lt- а — а- & lt- -
, А0і = +20Т, при
3'-0] а,
(13)
Если 4 ¦ Ье • 0^ & lt- а ¦ (c)т, то в области определения Д (c)е е [-2 ¦ 0^ -+2 ¦ 0^ ] уравнение (13) имеет единственное решение.
Если 4 ¦ Ье • 0^ & gt- 0 т, то в области опреде-
ления д (c)е е [-2 ¦ 0те -+2 ¦ 0те ] уравнение (13) имеет два решения.
Чтобы определить значения Д0- и Д0е, можно воспользоваться корреляционным анализом и сравнить форму колебаний давления с полученными ранее при известных НПРВ.
Пример: Введем параметр Да1 =а]я — а1. Тогда для двигателя 4Б-?Еуравнение (12) примет следующий вид:
Аа1 = 0,2 А0е + 26, при А0- 0 3 — N
Аа1 = 0,2 А0е + 13, при А0- = -15
Аа1 = 0,2 А0е при А0І = 0
Аа1 = 0,2 А0е -13, при А0І = +30
Аа1 = 0,2 А0е — 26, при А0І = +30
& lt-а -а
Рисунок 1. График изменения начального угла вала привода выпускных клапанов
при изменении диагностического параметра а
Диагностическое уравнение для двигателя 4Б-Ш имеет вид:
+130, Д0- =-30, + 65, Д0- =-15,
, Д0- = 0,
— 65, Д0- =+15, -130, Д0- =+30,
при
при
при
при
при
Да1 & lt--19,5°
-19,5° & lt- Да1 & lt--6,5° - 6,5° & lt- Да1 & lt-+6,5° + 6,5° & lt- Да1 & lt-+19,5° +19,5 & lt- Да1
(15)
Графически диагностические уравнения для двигателя 4Б-?Е представлены на рисунке 1.
В итоге измерение НПРВ заключается в следующем:
1. На работающем в режиме малых оборотов холостого хода двигателе измеряется давление воздуха во впускном коллекторе.
2. На его основе вычисляется фаза первой
1
гармоники, а.
3. Вычитая ее из известного коэффициента Аа N, получают значение диагностического параметра Да1: Аа1 = Аа — а1.
4. Подставляя параметр Да1 в уравнение (15), получают искомые значения начальных углов установки распределительных валов.
9. 09. 2011
Д0е =5 Да
Д0е=5 Да
Д0. =5 Да
Д0е =5 Да
Д0е=5 Да
Список литературы:
1. Федоров, А. Л. Экспериментальное исследование влияния разрегулировки механизма газораспределения на внешнюю скоростную характеристику автомобильного ДВС / А. Л. Федоров, А. И. Федотов // Материалы международной научнопрактической конференции «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта». ИрГТУ, 2011. -С. 266−271.
2. Федоров, А. Л. Форма колебаний давления во впускном коллекторе как диагностический признак положения распределительных валов // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы диагностики и эксплуатации автомобильного транспорта». ИрГТУ, 2011. — С. 185−192.
3. Федоров, А. Л. Диагностирование механизма газораспределения автомобильного двигателя внутреннего сгорания по изменению объемного расхода воздуха // Материалы международной научно-практической конференции «Повышение эффективности эксплуатации автотранспортных средств на основе современных методов диагностирования». ИрГТУ, 2007. — С. 251−255.
Сведения об авторах:
Федотов Александр Иванович, заведующий кафедрой автомобильный транспорт Иркутского государственного технического университета, доктор технических наук, профессор 664 074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ауд. K-115, тел.: (3952) 405 853- (3952) 405 136,
е-mail: fai. abs@rambler. ru,
Федоров Алексей Леонидович, аспирант кафедры автомобильный транспорт Иркутского государственного технического университета Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ауд. K-115, тел.: (3952) 405 136, 664 074, е-mail: fedorov_a. l@mail. ru
UDC 629. 113. 004 Fedotov A.I., Fedorov A.L.
Irkutsk state technical university, e-mail: fai. abs@rambler. ru
DEFINITION OF THE STARTING POSITION OF THE DISTRIBUTION OF THE SHAFT OF THE ENGINE TO CHANGE PRESSURE IN INLET MANIFOLD
Control starting position drive shafts-distributing mechanism can be implemented using a diagnostic parameters characteristics of fluctuating pressure air inlet of the engine. The authors suggested parameters and the equation by which such monitoring is possible.
Key words: diagnosis, the engine camshaft, shaft drive inlet valves, pressure fluctuations, the inlet pipe.
Bibliography:
1. Fedotov, A.I. Experimental research about in fluencea gas-distribution mechanism disarrangement on a full-load curve / A.I. Fedotov, A.L. Fedorov // Materials of an international conference «The problems of diagnostics and a vehicle operation» ISTU, 2011. — P. 266−271.
2. Fedorov, A.L. The mode shape of manifold pressure like a diagnostic character of a camshaft position / A.L. Fedorov // Materials of an international conference «The problems of diagnostics and a vehicle operation» ISTU, 2011 — P. 185−192.
3. Fedorov, A.L. Valve control diagnosis of an internal-combustion engine on air-quantity flow alternation / // Materials of an international conference «Effectiveness increases of a vehicle operation on basis of up-to-date diagnosis techniques» ISTU, 2007. -P. 251−255.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой