DIAGNOSTICAREA MECANISMULUI MOTOR - diagnosticarea pe baza presiunii de compresie

Generalitati

Schimbarea starii tehnice a mecanismului motor (piston, cilindru, biela, arbore motor, lagare manetoane si paliere) in procesul de exploatare consta in modificarea dimensionala a componentelor, a formei geometrice a unora din piese ca urmare a fenomenelor de uzura , a solicitarilor termice si mecanice , a efectelor contactului pieselor mecanismului motor cu mediul de lucru (lubrifianti, combustibil etc.).

Parametrii de stare care definesc modificarile starii tehnice generale ale mecanusmului motor sunt:

gradul de etansare al cilindrilor;

abaterea de la forma geometrica a pieselor de natura sa determine depasirea jocurilor admisibile in articulatii.

Parametrii de diagnosticare pentru testarea gradului de etansare sunt:

presiunea la sfarsitul compresiei

pierderea de aer prin neetanseitatile grupului piston-cilundru-secmenti,

depresiunea din colectorul de admisie;

debitul de gaze scapate in carter

consumul de ulei prin ardere

Parametruii de diagnosticare legati de marimea jocurilor in articulatii si intre piesele in miscare relativa sunt:

zgomotele anormale;

nivelul vibratiilor .

Diagnosticarea pe baza presiunii de compresie

Masurarea presiunii la sfarsitul compresiei, ca modalitate de apreciere a gradului de etansare a cilindrului este un procedeu utilizat frecvent, mai ales ca, in general, documentatia tehnica a motoarelorde automobile data de firmele constructoare indica valorile admisibile si limita ale acestei marimi. Aceasta metoda poate da rezultate decisive daca este asociata si cu alte diagnosticari cum ar fi consumul de ulei prin ardere, pierderea de aer prin neetanseitatii etc., avand in vedere ca este caracterizata de un coeficient de informare sub 0 .

Evitarea erorilor de diagnosticare la masurarea presiunii de compresie impune conditii obligatorii privind turatia arborelui motor si regimul termic in timpul probelor.

Influienta turatiei arborelui motor se explica prin faptul ca pierderea de substanta in procesul de combinare depinde de durata acestuia respective de viteza pistonului. In regim normal de functionare a motorului, influenta turatiei asupra pierderilor de gaze din cilindru este insemnata.

Prin urmare masuraporile se se realizeaza prin antrenarea arborelui motor cu demarorul care va trebui sa asigure turatii de cel putin 180 - 200 rot/min. Aceasta presupune o incarcare la capacitatea maxima a bateriei de acumulatoare, demontarea tuturor bujiilor sau injectoarelor si deschiderea totala a clapetei de acceleratie.

Compresometrele si compresografele utilizate (exemplu compresograful din Fig. 1) au supape unisens si conuri de caucic care asigura o suficienta etansare la nivelul orificiului bujiei sau injectorului.

Fig. 1 Compresograf

Aparatul se fixeaza prin apasarea conului de cauciuc care asigura o suficienta etansare la nivelul orificiului bujiei sau injectorului. Presiunea aerului deschide supapa 3 prevazuta cu arcul 2 si ajunge pe fata pistonului 4, care impreuna cu arcul 5 formeaza manometrul aparatului. Deoarece deformatia arcului 5 este direct proportionala cu presiunea care actioneaza asupra pistonului 4, deplasarea capatului 6 al tijei pistonului este proportionala cu presiunea de compresie. Parghia 7 articulata de tija 6 a pistonului va transnite miscarea la capul de inregistrare 8 (prevazut cu un varf ascutit) care deplasandu-se, imprima pe hrtia cerata, gradata in unitati de presiune, valorile maxime ale presiunii la sfrsitul compresiei.

Dupa fiecare masuratoare, descarcarea aparatului si aducerea la zero a arcului indicator se realizeaza prin apasarea tijei 3 a ventilului unisens, iar suportul impreuna cu hrtia se deplaseaza la o distanta fata de linia anterioara de masurare pentru determinarile la cilindrul urmator. Asadar, pe aceeasi diagrama vor fi imprimate valorile presiunilor de la toti cilindrii motorului, ceea ce pernite analiza comparativa a presiunii. In general, valorile maxime ale presiunii de compresie se realizeaza dupa 10 - 15 curse ale pistonului.

Regimul termic al motorului in timpul masuratorilor influenteaza valoarea presiunii de compresie, ca urmare a influentei temperaturii asupra jocurilor din grupul piston - cilindru - segmenti, asupra gradului de etansare asigurat de uleiul existent la nivelul segmentilor si pe peretele cilindrului si a turatiei realizate de demaror(mai ridicate in cazul uleiului cald care are o vascozitate mai mica).

In Fig. 2 se prezinta diferentele care apar la presiunea de compresie la motorul cald fata de motorul rece,in functie de raportul de comprimare ε; aceste diferente pot fi de 10 - 15 %(presiuni mai mari la motorul cald fata de motorul la temperatura ambientala).

Fig.2 Diferente ale presiunii de compresie la motorul cald fata de motorul rece, in functie de raportul de comprimare

In general, pentru motoarele cu aprindere prin scanteie in buna stare tehnica, in functie de raportul de compresie, valorile presiunii de compresie sunt cuprinse intre 9 - 15 bari, iar in cazul motoarelor cu un grad avansat de uzura, valorile sunt situate intre 6 si 8 bari . Motoarele Diesel au presiuni de compresie in limitele de 20 - 30 de bari.

Intre cilindrii aceluiasi motor, in cazul m.a.s., nu se admit diferente mai mari de 1 barr, iar la motoarele Diesel 2 bari. Diferente mai mari provoaca intensificarea neuniformitatilor functionale ale motoarelor, cresterea nivelului vibratiilor si a solicitarilor dinamice ale pieselor mecanismului motor .

Pentru indentificarea cauzelor care genereaza valori reduse ale presiunii de compresie la unii cilindri, se analizeaza diagrama presiunilor de compresie. In Fig.3 este exemplificata diagrama ridicata la un motor cu aprindere prin scanteie   cu 5 cilindrii. Fig.3 Diagrama presiunilor

Eseu: Accesorii pentru taiat si demolat Proiect: Manual de reabilitare termica a cladirilor prin imbunatatirea protectiei termice a peretilor exteriori

de compresie

Se observa ca la cilindrul 5 apare o presiune mult mai mica in raport cu ceilalti cilindri. Sursa de pierderi de substanta poate fi situata la nivelul segmentilor si cilindrului sau la nivelul supapelor. Pentru localizarea defectiunii, in cilindrul respectiv se toarna ulei rece (30 - 50⁰) prin orificiul bujiei (sau injectorului ) dupa care se repeta masurarea ; daca la aceasta ultima masurare se constata o crestere a presiunii, inseamna ca neetanseitatea este cauzata de segmenti(rupere de segmenti, blocare in canalul de piston, uzura excesiva), daca presiunea ramane la aceeasi valoare scazuta, cauzele se restrang la nivelul mecanismului de distributie(supape si scaune de supape - cursa redusa supapei de admisie, fisurarea supapei sau a scaunului).

Coreland rezultatele masuratorilor presiunii de compresie cu rezultatele altor forme de diagnosticare (consum de ulei, pierderea de aer prin neetanseitati, zgomote etc.) diacnosticarea prin determinarea presiunii de compresie, poate pune in evidenta urmatoarele defectiuni:

uzura excesiva a uneia sau a mai multor came;

uzura excesiva, ruperea sau blocarea secmentilor;

fisurari ale garniturii de chiuloasa ;

micsorarea cronosectiunii sau neetanseitatea supapelor.

1.2 Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus in cilindrii

Diagnosticarea mecanismului motor pe baza pierderilor de aer prin neetanseitati inlesneste la fiecare cilindru a unor niveluri de uzura normala sau accidentala precum si eventualele neetanseitati ale supapelor.

Prin urmare, parametrii de stare tehnica care se pot evalua prin aceasta metoda sunt:

uzura cilindrilor;

pierderea elasticitatii sau ruperea segmentilor;

deteriorarea etanseitatii supapelor si a garniturii de chiuloasa,

Gradul ridicat de informativitate al acestei metode a impus crearea de aparate individuale sau inglobate in testerele generale cum sunt testerele japoneze : SUNMOTORTESTER", sau europene BOSCH, RABOTTI etc.

Aparatele care servesc acestui procedeu de diagnosticare se numesc pneumometre Schema de principiu este prezentata in Fig.4,a.

Sonda 1 a aparatului se introduce in orificiul bujiilor sau injectoarelor avand grija ca in momentul masuratorii, pistonul cilindrului respectiv sa se gaseasca la p.m.s. la sfarsitul cursei de compresie. Se utilizeaza aer comprimat la o presiune de 0,4 - 0,6 Mpa, preluat de la retea sau de la surse individuale, conectarea la sursele de aer comprimat efectuandu-se prin tubul 5.

Fig. 4 Pneumometru:

a - schema de principiu; b - vedere de ansamblu.

Pentru masuratori, se lucreaza cu venitul 4 inchis si 6 deschis, ceea ce permite realizarea circuitului de aer prin regulatorul de presiune 8, dupa care aerul cu presiune constanta de 1,6 barr trece prin orificiul calibrat 11 si 12 ajungand la monometrul 13. In acelasi timp aerul va trece prin supapa unisens 3, conducta 2 si sonda de masurare 1. Circuitul de aer, dupa orificiul calibrat 11, evolueaza pe principiul vaselor comunicante si astfel manometrul 13 indica presiunea aerului din cilindri luand in considerare si pierderile prin neetanseitati la nivelul cilindrului. Supapa de siguranta 9 care protejeaza manometrul 13 lucreaza la presiunea de 0,25 Mpa.

Monometrul 13 are o scala procentuala(0 -100%). La sonda 1 complet obturata (situata ideala a unui cilindru fara scapari de incarcatura) indicatia este 0 %(la unele tipuri 100%) iar la comunicare cu mediul, indicatia monometrului 13 este 100%( sau 0% la unele tipuri constructive).

In vederea asigurarii unei precizii acceptabile a masuratorilor si conditii uniforme de masurare la fiecare cilindru se impune ca inaintea inceperi diagnosticarii sa fie indeplinite conditiile:

efectuarea tararii aparatului prin introducerea sondei 1 intr-un orificiu calibrat (din setul auxiliar al aparatului) si reglarea indicatiei monometrului 13 pentru indicatia - 40%(cu ajutorul robinetului de tarare 10)

inainte de inceperea masuratorilor, motorului se aduce la temperatura de regum.

Diferenta de presiune indicata de monometrul 13 nu este dependenta liniar de volumul de aer scapat prin neetanseitati.

Evaluarea starii tehnice a grupului piston - cilindri - segmenti - supape pe baza indicatiilor aparatului se face in functie de alezajul cilindrilor si tipul motorului, conform Tabelului 1.

Tabelul 1

Pentru precizarea sursei pierderilor se procedeaza in felul urmator:

in cazul in care sursa de pierderi este localizata la nivelul grupului cilindru-segmenti, prin turnarea unei mici cantitati de ulei rece cand pistonul se afla la p.ms. si repetarea masuratorii se indica o valoare superioara masurarilor anterioare;

in cazul in care sursa de pierderi este localizata la nivelul suprafetelor de etansare sa supapelor sau garniturii de chiulasa, adaugarea de ulei rece nu modifica nivelul indicatiilor aparatului de masura in raport cu masuratoarea anterioara;

la o uzura mare a segmentilor, la blocarea sau ruperea acestora, introducerea aerului in cilindru prinventilul 4 si sonda 1 se percepe zgomotul provocat de iesirea aerului prin cilindrul de alimentare cu ulei;

prin aplicarea unei solutii de apa cu sapun la imbinarea dintre chiulasa si bloc, la cilindrul respectiv, si introducand aer prin ventilul 4 si sonda 1, in zona in care este fisurata garnitura apar bule de aer.

1.3 Diagnosticarea pe baza masurarii depresiunii din colectorul de admisie

Evaluarea starii tehnice a mecanismului motor pe baza masurarii depresiunii din colectorul de admisie este utilizata din ce in ce mai frecvent, deoarece tot mai multi constructori de automobile completeaza caracteristicile tehnice ale motoarelor cu valorile nominale si limita ale depresiunii din colectorul de admisie.

Pana la cilindrul motorului, depresiunea este influentata de starea filtrului de aer, carburator, geometria galeriei de admisie, insa marimea depresiunii din colectorul de admisie depinde in mod hotarator de starea de etansare a cilindrilor.

Aparatul utilizat - vacuummetrul - se monteaza in pozitia prezentata in Fig. 5.

Fig. 5

Unele motoare sant dotate din constructie cu orificii obturate pentru racordarea aparatelor de masura. In cazul in care lipsesc aceste reductii, o rezolvare destul de simpla este introducerea unei reductii filetate in izolatorul(flansa) dintre carburator si galeria de admisie, care este confectionat din teflon sau alt ,aterial plastic. Dupa terminarea masuratorilor, se astupa orificiul cu un surub de etansare.

Diagnosticarile care pot fi realizate pe baza masurarii depresiunii din colectorul de admisie sunt:

starea tehnica a mecanismului motor - gradul de etansare al cilindrilor;

jocul termic al supapelor;

momentul intrarii in functiune a avansului vacuumatic;

starea membranei avansului vacuumatic de aprindere;

regimul de mers in gol - incet al motorului.

Masurarea depresiunii cu scoaterea din functiune a unui cilindru sau a unei perechi de cilindrii , se bazeaza pe faptul ca cilindrii scosi din functiune actioneaza ca o frana. De regula se lucreaza cu cate 2 cilindrii. Astfel , la motoarele cu 4 cilindrii la prima proba se suspenda cilindrii 2 si 3 , iar apoi 1 si 4 , iar la motoarele cu 6 cilindrii se scot pe rand cilindrii 2, 3 ,4, 5 si se lucreaza cu 1, 6 apoi se suspenda 1, 3, 4, 6 si raman in functie 2, 5 in final se suspenda 1, 2, 5, 6 si se lucreaza cu 3 si 4.

La un motor cu 4 cilindri, cei doi cilindri suspendati se comporta ca o sarcina (frana) pentru cilindrii ramasi in functiune.

Astfel se pot stabili efectele cilindrilor scosi din functiune asupra celor care functioneaza. Cu cat strea cilindrilor, elasticitatea si starea de uzura a segmentilor este mai buna, cu atat sarcina cilindrilor care functioneaza este mai mare. Prin urmare, cu cat starea de etansare a cilindrilor scosi din functiune este mai buna, cu ata sarcina cilindrilor ramasi in functiune este mai mare, iar cu atat mai mult scade turatia si depresiunea.        Scoaterea din functiune a cilindrilor se face la o turatie de cel putin 1500 rot/min. Valorile cu care se modifica depresiunea intre cilindrii care sunt scosi pe rand din functiune, trebuie sa fie cat mai apropiate.

Cilindrii sau perechea de cilindrii a caror scoatere din functiune nu determina o scadere notabila a turatiei si a depresiunii, prezinta deteriorari a gradului de etansare.

Operatiile de diagnosticare prin aceasta metoda trebuie sa dureze cat mai putin pentru a limita spalarea peliculei de ulei de pe peretii cilindrilor.