Совершенствование методик виброакустического контроля газораспределительного механизма ДВС
Vibroacoustic control improving for the gas distribution mechanism of the internal combustion engine

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

ДВИГАТЕЛЬ, МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ, ДИАГНОСТИРОВАНИЕ, АМПЛИТУДА, ЧАСТОТА, ФАЗА, ЭКОНОМИЧНОСТЬ, ENGINE, GAS DISTRIBUTION MECHANISM, DIAGNOSIS, AMPLITUDE, FREQUENCY, PHASE, EFFICIENCY

АННОТАЦИЯ

Авторы: Гриценко Александр Владимирович, Машрабов Нематулла, Барышников Сергей Александрович, Балясников Алексей Сергеевич, Астахов Алексей Олегович

Современный автомобиль - это система из высокопрецизионных систем. В частности, механизм газораспределения (ГРМ) за последние 20 лет конструктивно избавлен от каких-либо регулировок. Но вместе с тем, исключение регулировок не повлекло за собой снижение отказов ГРМ. Анализ ряда работ показывает, что на механизм ГРМ приходится более 30 % отказов ДВС. Проблема заключается в высокой чувствительности современных систем двигателя к срокам замены масел, качеству топлива, своевременности выполнения технических обслуживаний и др., т.е. к соблюдению регламентных работ. Как показывает анализ условий эксплуатации современных автомобилей, регламент в более чем 50 % случаев существенно нарушается, следствием чего является значительное снижение ресурсных сроков работы автомобилей. В связи с чем актуальна разработка методов диагностирования, позволяющих на всех стадиях эксплуатации автомобилей определять степень износа узлов двигателя. Одним из таких методов является виброакустический метод. Анализ данных амплитудных, частотных и фазовых параметров дает четкую картину отказов механизма ГРМ. На начальном этапе работы с помощью индикатора часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм, жестко закрепленного на магнитном штативе ШМ-IIН, были определены фазы ГРМ. Выбраны виброаппаратура, датчик давления для контроля давления в цилиндре и акселерометр. В качестве виброаппаратуры использован USB-Avtoscope III, ноутбук с программой анализа данных. Экспериментально были проведены измерения виброимпульсов и проанализированы полученные данные при тепловых зазорах от 1 мм до 0,05 мм с шагом 0,05 мм с частотой вращения коленчатого вала 1000 мин-1, 1300 мин-1, 1500 мин-1. Установлена чувствительная связь максимальной амплитуды виброимпульса с величиной теплового зазора клапанов. С ростом величины теплового зазора увеличение амплитуды имеет нелинейный вид. В области больших зазоров 0,4-1,0 мм амплитуды легко различимы без усиливающей аппаратуры. Кроме того, амплитуда начала импульса несет информацию о фазовых составляющих сигнала момента начала открытия клапана. Чем начальная амплитуда больше, тем легче различить момент открытия клапана. Установлена существенная значимость параметра - частота виброимпульса (ширина импульса). Определена явная тенденция к уменьшению ширины фазы сигнала с ростом величины теплового зазора в клапанном механизме. Однако при анализе данного параметра легко сделать ошибку, заключающуюся в плохой различимости длительности фазы при малых зазорах. Поэтому для измерения фаз нужна усиливающая аппаратура с помехогасительными фильтрами. Проверка достоверности анализа выбранных параметров показала результат не ниже 0,95 при соблюдении методических приемов минимизации погрешностей

Abstract:

NAME: Vibroacoustic control improving for the gas distribution mechanism of the internal combustion engine
AUTOR: Gritsenko Alexander Vladimirovich, Mashrabov Nematulla, Baryshnikov Sergey Alexandrovich, Balyasnikov Alexey Sergeyevich, Astakhov Aleksey Olegovich

The modern car is a system of high-precision systems. In particular, the gas distribution mechanism (GDM) over the past 20 years has been structurally spared from any adjustments. But at the same time, this fact does not mean any reductions in failures. A number of works analyzed prove that the gas distribution mechanism causes more than 30% of engine failures. This is due to the high sensitivity of modern engine systems to oil replacement ages, fuel quality, timely maintenance, etc., i.e. to compliance with maintenance work. As the analysis of the operating conditions of modern cars shows, the regulations are significantly violated in more than 50% of cases. The result is in significant reduction in the life time of cars. In this connection, the development of methods to diagnose the wear degree of engine components at all stages of vehicle operation is urgent. One of such methods is the vibro-acoustic method. The analysis of the amplitude, frequency and phase parameters data allow a clear understanding concerning the failures of the gas distribution mechanism. At the initial stage of operation, the timing phases were determined with using a dial test indicator ICh-10 with the 0.01 mm scale, rigidly mounted on a magnetic stand. Vibration equipment, pressure sensor for monitoring pressure in the cylinder and accelerometer were selected, with USB-Avtoscope III, a laptop with a data analysis program being used as the vibration equipment. Vibration pulses were measured experimentally and the obtained data were analyzed with thermal gaps from 1 mm to 0.05 mm with the 0.05 mm pitch with a crankshaft rotation speed of 1000 min-1, 1300 min-1, 1500 min-1. A sensitive connection was established between the maximum amplitude of the vibration pulse and the magnitude of the thermal gap of the valves. With the thermal gap increasing, the amplitude increase has a non-linear appearance. In the area of large gaps from 0.4 to 1.0 mm, amplitudes are easily distinguishable without amplifying equipment. In addition, the pulse start amplitude carries information about the phase components of the signal at the beginning of the valve opening. The larger the initial amplitude, the easier it is to understand when the valve opens. The true significance of the parameter is established, i.e. the frequency of the vibration pulse (the pulse width). A clear tendency to decreasing the signal phase width with an increase in the thermal gap in the valve mechanism was determined. However, when analyzing this parameter, it is easy to make an error caused by the poor distinguishability of the phase duration at small gaps. Therefore, to measure the phases, we need amplifying equipment with noise suppression filters. The analysis validation of the selected parameters showed a result not lower than 0.95, with the methodological techniques of minimizing errors being stuck to