Устройство, принцип работы и техническая характеристика СМД

В таблице 1 приведены технические характеристики системы СМД,

в состав которой входят модуль реального времени СМД, вибродатчик VS-

20, датчик давления газов PS-16.

Таблица 1

Технические характеристики системы СМД

Полный средний срок службы оборудования системы СМД – не менее 15 лет.

Основные технические характеристики элементов системы приведены в

таблице 2.

Таблица 2

Основные технические характеристики элементов системы

Модуль реального временисистемы СМД предназначен для

непосредственной записи данных рабочего процесса и предварительного

расчета 3-х ключевых параметров:

− Z P (Pmax) , МПа− максимального давления сгорания в цилиндре

(среднее, минимальное и максимальное значения за несколько рабочих

циклов);

− RPM − частоты вращения коленчатого вала дизеля;

− Pt − среднего давления в цилиндре.

Автоматическое определение тактности двигателя позволяет проводить

мониторинг без предварительной настройки на тип дизеля. Данные

индицирования отдельных цилиндров передаются из модуля D4.0H в

компьютер по интерфейсу RS-232 со скоростью 115200 б/с.

Программное обеспечение производит расчет следующих параметров:

- среднего индикаторного давления Pi , МПа;

- индикаторной мощности цилиндра Nii , МПа;

- частоты вращения коленчатого вала RPM , об/мин;

- максимального давления сгорания в цилиндре p_z, p_z^min, p_z^min(φp_z), p_max, p_min^max, p_min^max(φp_max), МПа;

- максимального давления сжатия pcomp , МПа;

- давления на линии расширения (36° поворота коленчатого вала после

верхней мертвой точки) Pexp , МПа;

- максимальной скорости повышения давления  v_m=  , МПа/град

- степени повышения давления  λ ;

- давления в начале p’_c(φP’_c) , МПа;

- действительных и геометрических фаз топливоподачи α, α^G, φ_inj, φ_inj^G, °ПКВ;

- периода и угла задержки самовоспламенения топлива τ _D, τ _D ;

- фазы газораспределения φ_in^op, φ_in^cls, φ_exp^cls, φ_exp^op, °ПКВ;

- анализ технического состояния ТА и МГР;

- давления в любой точке диаграммы X p , МПа;

- данных спектрального (FFT) анализа - опция.

Программное обеспечение определяет следующие параметры рабочего

процесса:

1) P(ϕ ), P(V ) − индикаторные диаграммы;

2) dP / dϕ − диаграммы производных (угловая скорость изменения

давления газов в цилиндре);

3) вибродиаграммы vib(ϕ ) − для анализа фаз топливоподачи,

газораспределения и оценки технического состояния топливной аппаратуры

и механизма газораспределения;

4) сводные диаграммы, сводные бар-диаграммы, сводные таблицы

основных расчетных параметров;

5) расчетный метод определения верхней мертвой точки цилиндра

(PLS-алгоритм);

6) отчет по рабочему процессу в каждом цилиндре и сводный отчет

по двигателю;

Электрическое питание преобразователей осуществляется от

гальванического источника питания постоянного тока напряжением =6±0.5V.

Дополнительная погрешность датчика, вызванная изменением

температуры корпуса чувствительного элемента от +10 до +300ºС,

выраженная в процентах от верхнего предела измерений, на каждые 10°С не

превышает значений γt = 0.02%.

Датчики давления PS-16, PS-20 соединяются с блоком электронного

преобразователя PN-100, который является унифицированным электронным

устройством.

Измеряемое давление подается в камеру измерительного блока и

преобразуется в деформацию металлической мембраны. При этом

происходит изменение величины емкостного преобразователя, размещенного

в измерительном блоке. Электронный преобразователь PN-100 преобразует

это изменение емкости в выходной сигнал напряжения.

Эффективная и безаварийная эксплуатация дизеля возможна при

условии периодического контроля основных параметров рабочего процесса,

топливоподачи и газораспределения (рис. 3.1). Все современные двигатели

средней и высокой мощности оборудованы индикаторными кранами, что

позволяет применять специальные неохлаждаемые датчики для записи

давления газов в цилиндрах. Среди наиболее известных можно выделить:

тензометрические датчики GT-20 (20А, 21) норвежской фирмы Autronica;

пьезокварцевые датчики Kistler; оптические датчики Optrand; емкостные

датчики PS-16 DEPAS. Основным отличительным свойством таких датчиков

является широкий диапазон рабочих температур: от температуры в

машинном отделении до температуры 400 °С. Типичный рабочий диапазон

измеряемых давлений – до 200-250 бар .

Для анализа процесса впрыска топлива применяют датчики давления,

рассчитанные на работу при высоких импульсных нагрузках с

максимальными давлениями до 2000-3000 бар. Рабочий температурный

диапазон датчиков давления топлива умеренный – до 150 °С. Датчики

устанавливаются в систему высокого давления через специальные клапаны,

рассчитанные на импульсные давления до 2000-3500 бар.

Широко используемые максиметры определяют только пиковые

значения давлений по цилиндрам Pz либо давления в конце сжатия Pc при

отключенной подаче топлива. Однако кроме Pz и Pc существует целый ряд

других параметров, мониторинг которых во время эксплуатации дает

возможность осуществлять более качественный контроль рабочего процесса

дизеля и производить точную регулировку отдельных узлов. Так, например,

контроль среднего индикаторного давления Pi позволяет определить

перегрузку отдельных цилиндров и принять меры по равномерному

распределению мощности по всем цилиндрам дизеля. Контроль

максимальной скорости повышения давления при сгорании топлива

(жесткости ΔP/Δϕ ) позволяет ограничить ударные нагрузки на подшипники

отдельных цилиндров и выявлять недостатки в работе топливной

аппаратуры.

Рисунок 3.1 - Параметры рабочего процесса, топливоподачи и

газораспределения, определяемые системами диагностики рабочего процесса

дизеля

С помощью контроля геометрических и действительных фаз

топливоподачи производится комплексная оценка технического состояния

топливной аппаратуры. Контроль фаз газораспределения во время работы

дизеля позволяет оперативно оценить техническое состояние

газораспределительного механизма и поддерживать паспортные значения

углов закрытия и открытия клапанов. Кроме вышеперечисленных,

существует еще целый ряд параметров рабочего процесса, мониторинг

которых во время эксплуатации в значительной степени поможет

обслуживающему персоналу поддерживать нормальное техническое

состояние дизеля (таблицы 3, 4).

В настоящее время применяются как стационарные, так и переносные

системы компьютерной диагностики СДВС, реализующие метод

«разделенного мониторинга». В переносных системах отсутствуют

стационарные кабельные трассы, центральный блок системы работает под

управлением контроллера с аналоговой периферией и достаточным объемом

оперативной и энергонезависимой flash-памятью. В системах предусмотрена

передача данных индицирования на персональный компьютер, где

производится расчет и анализ рабочего процесса. Существенно (по

сравнению со стационарными системами) снижена стоимость переносных

систем.

Приведенные на рисунке 3.1 и перечисленные в таблицах 3 и 4 параметры

рабочего процесса дизеля характеризуют техническое состояние цилиндро-

поршневой группы, топливной аппаратуры и механизма газораспределения.

Таблица 3

Индикаторные параметры рабочего процесса

Таблица 4

Параметры топливоподачи и газораспределения