Тест ефективності роботи циліндрів дозволяє лише на підставі сигналу датчика положення колінчастого валу та "мітки" першого циліндра оцінити ефективність роботи кожного циліндра на різних режимах роботи двигуна, виявити пропуски займання та їх причину, оцінити відносну динамічну компресію циліндрів.

Теоретичне обгрунтування

Для спрощення розуміння принципу роботи тесту розглянемо одноциліндровий чотирьохтактний двигун. Повний цикл роботи одного циліндра становить два оберти КВ (720°). У фазі робочого ходу, при згоранні суміші, у циліндрі різко збільшується тиск, під дією якого поршень переміщується від ВМТ до НМТ. На початку розширення тиск становить 3...4 МПа, а при підході поршня до НМТ, внаслідок збільшення об'єму, тиск знижується до 0,3...0,5 МПа. Тобто КВ прискорюється лише у фазі робочого ходу. В інших фазах колінвал уповільнюється через наявність механічних втрат та навантаження на двигун. Найбільше уповільнення колінвал отримує у фазі стискання, тому що його енергія обертання витрачається на стискання паливоповітряної суміші.

Розглянемо графік зміни тиску в циліндрі в тактах стиснення - робочий хід.

На даному графіку найбільшу інформативність несуть дві точки:

Точка А – максимальний тиск у циліндрі за відсутності займання. Її положення залежить від:

• • швидкості обертання колінвалу. Чим нижче швидкість, тим більше буде наповнення циліндра повітрям, відповідно, вищий тиск у ВМТ.

  • положення дросельної заслінки. Чим більше вона відкрита, тим більше повітря потрапить у циліндр і тим вища точка А.

  • стану ЦПГ та ГРМ. Чим більше витоків, тим нижче тиск у точці А.

Точка В – максимальний тиск у циліндрі за наявності займання. Її становище безпосередньо характеризує ефективність роботи циліндра. Чим вищий максимальний тиск, тим більша сила діє на поршень та колінчастий вал.

Розглянемо основні несправності, які можна виявити на підставі значення тиску в точках А та В.

Проблема з паливоподачею

Проблема з паливопостачанням призводить до погіршення процесу горіння і, як наслідок, знижується максимальний тиск у фазі робочого ходу. Точка А не змінює свого положення, тиск у точці B знижується.

Проблема з іскроутворенням

Проблема з іскроутворенням призводить до пропуску займання паливної суміші. В результаті тиск у фазі робочого ходу не підвищується. Значення тиску в точці А не змінюється, тиск у точці значно знижується. Пропуски займання можуть відбуватися постійно, або тільки на певних режимах роботи двигуна, наприклад, тільки під навантаженням.

Проблема з ЦПГ або ГРМ (незначний витік повітря)

Незначний витік повітря не призводить до пропуску займання, тиск у точках А та В трохи знижується.

Таким чином, визначивши значення тиску в точках А та В можна виявити проблемний циліндр. А також визначити який із наступних параметрів призвів до появи проблеми:

• компресія;

• високовольтна система;

• паливна система.

Аналіз тиску в точках А та В за сигналом датчика положення колінчастого валу

Від тиску газів у циліндрі безпосередньо залежатиме сила, що діє на поршень, а отже і прискорення, яке отримує колінчастий вал. При стисканні газу в циліндрі колінвал уповільнюється, при розширенні прискорюється.

Для спрощення розуміння процесів знову повернемось до одноциліндрового двигуна. Коли двигун обертається на холостому ході, наприклад на 800 об/хв, насправді його миттєва швидкість постійно змінюється у певному діапазоні з періодом, що дорівнює робочому циклу (2 оберти колінвалу).

Амплітуда зміни миттєвої швидкості залежатиме від:

• компресії циліндра. Чим вища компресія, тим більше уповільнення вноситиметься в такті стиснення.

• від тиску у такті робочого ходу. Чим більший тиск, тим більше прискорення.

• інерційності системи поршень-шатун-колінвал-маховик. Наприклад, чим більше маса маховика, тим менше буде помітна пульсація швидкості.

• швидкості обертання колінвалу. Чим вище швидкість, тим більше енергії запасає маховик і тим менш чутливим стає до імпульсів тиску.

• кількості циліндрів двигуна. Чим більше циліндрів, тим менше період між пульсаціями, двигун працює більш рівномірно.

У 4-х циліндровому двигуні спалах відбувається через кожні 180° повороту колінвалу, отже, пульсація швидкості буде менш помітною.

Величина, що визначає зміну швидкості за одиницю часу називається прискоренням. Якщо прискорення позитивне – колінвал прискорюється, якщо негативне – уповільнюється. Чим вище прискорення, тим вищий тиск у камері згоряння відповідного циліндра. Отже, порівнявши прискорення колінвала у робочих тактах всіх циліндрів, можна оцінити ефективність роботи (положення точки В).

Наприклад, якщо примусово відключити паливоподачу в другому циліндрі, відключивши роз'єм форсунки, отримаємо:

Як видно на графіку, у кожному робочому такті циліндрів 1, 3 і 4 миттєва швидкість обертання колінвалу збільшується (циліндри працюють ефективно), а в кожному робочому такті циліндра 2 миттєва швидкість обертання колінвалу зменшується (циліндр не працює).

Розглянемо роботу двигуна на вибігу. Після вимкненні запалювання колінвал ще якийсь час продовжує обертатися за інерцією, при цьому повітря, що знаходиться в циліндрі, під впливом поршня періодично стискається/розширюється. При стисканні повітря відбувається відбір енергії обертання колінвалу, а при розширенні повітря енергія частково повертається. Причому чим вище компресія (герметичність) циліндра, тим більша частина енергії буде повернута колінчастому валу при розширенні повітря. Тобто, як і при працюючому двигуні, миттєва швидкість колінвала періодично пульсуватиме, тільки на відміну від режиму холостого ходу, середня швидкість обертання колінвала постійно зменшуватиметься.

Тобто якщо у циліндра 1 компресія вище, ніж у циліндра 2, то в робочому такті циліндра 1 колінчастий вал буде менше уповільнюватися, ніж у робочому такті циліндра 2. Таким чином, порівнюючи значення прискорень при обертанні колінвала на вибігу, можливо оцінити відносну динамічну компресію циліндрів (положення точки А).

Тож для виконання цього тесту необхідно записати сигнал датчика положення колінчастого вала та "мітки" першого циліндра.

Джерело: mlab.org.ua