Выбор диагностических параметров при оценке технического состояния цилиндропоршневой группы
Selection of diagnostic parameters by assessing the technical condition of the cylinder-piston group

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

двигатель, цилиндропоршневая группа, осциллограмма, давление, фаза, контроль, корреляция, чувствительность, engine, cylinder-piston group, oscillogram, pressure, phase, control, correlation, sensitivity

АННОТАЦИЯ

Авторы: Гриценко Александр Владимирович, Банин Роман Валерьевич, Караулов Артем Вячеславович, Барышников Сергей Александрович

Анализ методов и средств диагностирования показывает на тенденцию формирования системы встроенного контроля. Установлено, что традиционные средства и методы диагностирования цилиндропоршневой группы неприменимы к новым конструктивным решениям автотракторных средств. Выявлена низкая достоверность контроля цилиндропоршневой группы методом оценки динамической компрессии при работе двигателя на холостом ходу и на повышенных частотах вращения коленчатого вала двигателя. Предлагается использование метода динамической компрессии при контроле мгновенной величины давления в камере сгорания без процесса сгорания, при малых значениях частот вращения коленчатого вала двигателя. Реализация исследования при прокрутке коленчатого вала двигателя на частотах 1…30 мин^–1 позволяет устранить турбулентные изменения давления и утечек воздуха внутри цилиндра и оперировать докритическими режимами истечения воздуха через неплотности цилиндра. Для реализации экспериментальной работы была создана экспериментальная установка на базе 3-цилиндрового двигателя lombardini 1503 LDW. Разработана матрица многофакторного эксперимента, в которой начальный диапазон изменения частоты прокрутки привода принят в пределах 0,3…0,9 Гц (1,18…3,55 мин^–1). Тесный диапазон с разницей в 0,1 Гц выбран для возможности точной фиксации любых изменений диагностических сигналов в начале их проявления. Разработана матрица многофакторного эксперимента, в которой конечный диапазон изменения частоты прокрутки привода принят в пределах 0,9…5,5 Гц (3,55…21,71 мин^–1). Максимальный режим прокрутки привода (21,71 мин^–1) ограничен пределом возможного мгновенного давления в диагностической программе на уровне 0,6 МПа. Выбрана прикладная программа SigmaPlot для обработки многофакторного эксперимента, получения уравнений регрессии, статистических таблиц данных, корреляционного анализа, получения трехмерных полигонов экспериментальных зависимостей. Корреляционный анализ выходных параметров (в диапазоне 1,18…3,55 мин^-1) выявил их весомую связь с входными параметрами для амплитудных сигналов Р_max и P_в. Установлено, что Р_max имеет заметную корреляционную связь – (–0,554) со степенью износа ЦПГ, параметр P_в проявляет очень сильную связь – (–0,923). Однако расчет коэффициентов корреляции для параметров Р_max и P_в с режимом прокрутки показал слабый результат для P_в (0,373) и сильную корреляционную связь для Р_max (0,758). На основе сопоставления значимости коэффициентов корреляции и степени связи параметр Р_max проявляет более тесную связь с входными параметрами. Р_max выбран в качестве основного выходного диагностического параметра для многофакторного анализа. Все остальные параметры отбракованы по причине низкой значимости и неудовлетворительной степени связи. Проведенный корреляционный анализ экспериментальных данных в диапазоне 3,55…21,71 мин^–1 показал аналогичный результат, где в качестве основного фактора выбран – Р_max.

Abstract:

NAME: Selection of diagnostic parameters by assessing the technical condition of the cylinder-piston group
AUTOR: Gritsenko Alexander Vladimirovich, Banin Roman Valerievich, Karaulov Artem Vyacheslavovich, Baryshnikov Sergey Aleksandrovich

The analysis of diagnostic methods and means shows the tendency of forming the system of integrated control. It has been established that traditional means and methods of diagnostics of the cylinder-piston group are not applicable to new design solutions of motor vehicles. It has been revealed low reliability of control of the cylinder-piston group by the method of assessment of dynamic compression during engine operation at idle and at increased speeds of rotation of the engine crankshaft. It is proposed to use the method of dynamic compression when monitoring the instantaneous value of pressure in the combustion chamber without the combustion process, at low values of the rotation speed of the engine crankshaft. Implementation of the study when scrolling the engine crankshaft at frequencies of 1…30 min^–1 allows to eliminate turbulent changes in pressure and air leaks inside the cylinder and to operate subcritical modes of air outflow through cylinder leaks. To implement the experimental work, a pilot machine based on a 3-cylinder Lombardini 1503 LDW enginewas made. A multifactorial experiment matrix was developed, in which the initial range of the drive scrolling frequency change was taken within 0.3…0.9 Hz (1.18…3.55 min^–1). A tight range with a difference of 0.1 Hz was chosen to enable accurate recording of any changes in the diagnostic signals at the beginning of their manifestation. A multifactorial experiment matrix was developed, in which the final range of the drive scrolling frequency change was taken within 0.9…5.5 Hz (3.55…21.71 min^–1). The maximum drive scrolling mode (21.71 min–1) is limited by the limit of possible instantaneous pressure in the diagnostic program at the level of 0.6 MPa. It was choosen the SigmaPlot application program for processing a multifactorial experiment, obtaining regression equations, statistical data tables, correlation analysis, and obtaining three-dimensional polygons of experimental dependencies. Correlation analysis of the output parameters (in the range of 1.18…3.55 min^–1) revealed their significant relationship with the input parameters for the amplitude signals P_max and P_в. It was found that P_max has a noticeable correlation – (–0.554) with the degree of wear of the CPG, the P_в parameter exhibits a very strong relationship – (–0.923). However, calculation of the correlation coefficients for the P_max and P_в parameters with the scrolling mode showed a weak result for P_в (0.373) and a strong correlation relationship for P_max (0.758). Based on a comparison of the significance of the correlation coefficients and the degree of relationship, the P_max parameter exhibits a closer relationship with the input parameters. P_max is selected as the main output diagnostic parameter for the multifactorial analysis. All other parameters were rejected due to the low significance and unsatisfactory degree of connection. The conducted correlation analysis of experimental data in the range of 3.55…21.71 min^–1 showed a similar result, where Pmax was chosen as the main factor.