Осциллограмма давления в цилиндре: Анализ осциллограммы давления в цилиндре

Анализ осциллограммы давления в цилиндре

Осциллограмма давления в цилиндре является одним из богатейших источников диагностической информации. Прежде всего, следует уяснить, что эта осциллограмма не отображает те или иные параметры механической части двигателя непосредственно. Она отображает процесс движения газов в цилиндре, по которому можно косвенно судить о работе механизма газораспределения, состоянии цилиндропоршневой группы, проходимости выпускного тракта и многом другом. В дальнейшем речь пойдет, в частности, о моментах открытия, закрытия либо перекрытия клапанов. Нужно понимать, что это не есть их реальные геометрические углы, обусловленные конструкцией распределительного вала. Это характерные точки газодинамических процессов в цилиндре, дающие нам лишь косвенную информацию. Отметим также, что разговор будет об осциллограмме давления в цилиндре двигателя, работающего на холостом ходу.

Для получения осциллограммы давления в цилиндре необходимо прогреть двигатель до рабочей температуры, установить в исследуемый цилиндр датчик давления вместо вывернутой свечи, а высоковольтный провод этой свечи установить на разрядник.

В случае, когда двигатель оснащен единым модулем зажигания на все цилиндры (некоторые моторы Opel, Peugeot, Renault), можно снять модуль и установить дополнительные высоковольтные провода между его выводами и свечами, соблюдая при этом меры предосторожности. Если возможно, отключить разъем от форсунки диагностируемого цилиндра, чтобы исключить подачу топлива. Синхронизацию при снятии осциллограммы лучше использовать внешнюю, от датчика первого цилиндра. Запустить двигатель и снять осциллограмму на холостом ходу.

Рассмотрим участки и характерные точки осциллограммы по порядку, одновременно упоминая о том, какую информацию можно извлечь из их формы и значения давления.

РИСУНОК 1.

Максимум давления в цилиндре соответствует  верхней мертвой точке (ВМТ). Строго говоря, этот максимум и ВМТ не совпадают, но для решения задач диагностики это расхождение несущественно. ВМТ такта сжатия  диагностируемого цилиндра принимают за нулевую  точку угла поворота коленчатого вала.

Первое, на что следует обратить внимание, — это реальный угол опережения зажигания. Программа отмечает момент синхронизации тонкой серой полосой, которая при использовании внешней синхронизации представляет собой ни что иное, как момент искрообразования в цилиндре. Как вариант, можно вместе с осциллограммой давления снять и осциллограмму высокого напряжения в исследуемом цилиндре.   Эта наглядная «картинка» соотношения ВМТ и момента искрообразования просто замечательна при поиске причин незапуска двигателя. Следует заметить, что полученный таким образом угол является реальным и может не совпадать с углом, отображаемым сканером. В случае большого расхождения есть смысл проверить задающий диск двигателя.

Второе, что нужно сделать перед дальнейшим анализом осциллограммы, — это убедиться, что называется, «навскидку» в отсутствии серьезных механических проблем в проверяемом цилиндре.

РИСУНОК 2.

Делается это путем сравнения давлений в точках 1 и 2. Идея этой методики заключается в следующем. При сжатии поршнем газов часть из них неизбежно просочится через уплотнения цилиндра, вследствие чего давление в точке 2 относительно точки 1 упадет. В то же время, температура газов вырастет вследствие сжатия их поршнем и контакта с горячими стенками цилиндра, что приводит к росту давления. Поэтому у исправного двигателя давление в точке 1 должно быть приблизительно равно давлению в точке 2. Если же в цилиндре имеются серьезные механические дефекты (прогар клапана, сломанные кольца, неисправность в механизме газораспределения), то давление 1 будет заметно выше давления 2 из-за значительной утечки сжимаемых в цилиндре газов.

РИСУНОК 3.

Приведенная методика скорее оценочная, серьезные выводы о состоянии уплотнений цилиндра лучше делать с использованием пневмотестера.

Если момент искрообразования на месте, и явных механических дефектов не обнаружено, приступаем к дальнейшему анализу осциллограммы. Начнем с верхней мертвой точки.

Значение давления в ВМТ
— параметр интегральный, зависящий от множества факторов. Означает ли это, что из него невозможно сделать достоверное заключение о наличии либо отсутствии какого-либо дефекта? К сожалению, да. Но понимать, отчего это значение зависит, и соответствующим образом его интерпретировать совершенно необходимо. А поэтому перечислим основные факторы, оказывающие влияние на значение давления в ВМТ.

Степень сжатия двигателя.
 Естественно, чем выше степень сжатия, тем выше давление. Разница будет заметна не только на конструктивно разных моторах, но и на двигателях одной и той же модели. Это связано в первую очередь с изменением степени сжатия в процессе эксплуатации, например вследствие обрастания нагаром камеры сгорания и днища поршня.

Абсолютное давление во впускном коллекторе.
 Так как наполнение цилиндра  происходит из впускного коллектора через открытый впускной клапан, то количество поступивших газов, а следовательно, и давление в ВМТ напрямую зависит от значения абсолютного давления. Повышенное значение последнего чаще всего бывает следствием подсоса воздуха в задроссельное пространство. Вообще, подсос обнаруживается по наличию двух признаков: высокому давлению в ВМТ  и низкому значению вакуума во впускном коллекторе. Пример такой осциллограммы будет приведен ниже.

Состояние газораспределительного вала.
 Например, износ впускного кулачка также приведет к плохому наполнению цилиндра и, как следствие, низкому давлению в ВМТ.

Состав смеси.
 Оптимальным составом смеси, на котором наиболее эффективно работает двигатель, является стехиометрический. Напомним, что стехиометрическим называют состав, в котором соотношение масс воздуха и топлива составляет 14,7:1. Отклонение от стехиометрии как в сторону обогащения, так и в сторону обеднения приводит к тому, что двигатель выходит из оптимального режима работы, в результате чего снижаются обороты холостого хода. Для их поддержания на необходимом уровне электронный блок управления (ЭБУ) приоткрывает регулятор холостого хода (РХХ). При этом давление во впускном коллекторе повышается, и соответственно повышается давление в ВМТ.

Угол опережения зажигания.
 Выше упоминалось, что перед анализом осциллограммы необходимо убедиться в правильной установке УОЗ, чтобы исключить влияние последнего на  достоверность наших выводов. Поясним, как связаны между собой УОЗ и давление в ВМТ. Отклонение значения УОЗ от оптимального, как в сторону более позднего, так и в сторону слишком раннего зажигания, приводит к снижению значения оборотов холостого хода. Это опять-таки вызывает дополнительное открытие РХХ, рост абсолютного давления во впускном коллекторе и, соответственно, увеличение давления в ВМТ.

Состояние цилиндро-поршневой группы и клапанов.
 Наличие значительных утечек газов из цилиндра при неудовлетворительном состоянии этих узлов также приведет к снижению давления в ВМТ. Но, как уже упоминалось, произвести приблизительную оценку их состояния необходимо сразу после снятия осциллограммы, до ее детального анализа.    

Еще один важный фактор — количество цилиндров двигателя. Поясним на простом примере.

Дело в том, что при снятии осциллограммы исследуемый цилиндр  не вносит вклад в работу двигателя. На трехцилиндровом моторе это будет один из трех, а на восьмицилиндровом — один из восьми цилиндров. В первом случае значительно возрастает нагрузка на оставшиеся цилиндры. Как следствие, для поддержания оборотов холостого хода значительно открывается РХХ, что приводит к увеличению давления в ВМТ. Поэтому, исследуя трехцилиндровый Дэу Матиз, не нужно удивляться высокому значению этого давления.

Значение давления в верхней мертвой точке исправного четырехцилиндрового двигателя колеблется от 4.5 до 6 бар.  Меньшие значения говорят чаще всего о серьезных механических дефектах исследуемого цилиндра, большие — повод поискать подсос воздуха либо причину повышенной нагрузки на двигатель.

Спад давления после ВМТ соответствует движению поршня вниз. Выпускной клапан начинает открываться до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, которой соответствует угол поворота коленчатого вала 180 градусов.

Происходит это потому, что при реальной работе мотора отработавшие газы находятся под большим давлением, и несмотря на то, что объем цилиндра увеличивается, начинается их истечение через выпускной клапан. В нашем случае, так как воспламенения не происходит, давление в цилиндре в момент открытия выпускного клапана ниже атмосферного и примерно равно разрежению на впуске. Поэтому при открытии выпускного клапана начинается движение газов из выпускного тракта в цилиндр, и давление в последнем начинает расти.

Момент начала роста давления в цилиндре можно условно принять за момент начала открытия выпускного клапана. Для более точного измерения рекомендуется значительно растянуть осциллограмму по оси Y.

РИСУНОК 4.

Затем при помощи измерительных линеек определить угол от ВМТ до момента открытия выпускного клапана. Это значение позволяет сделать однозначный вывод о правильности установки выпускного распредвала на двухвальном моторе либо распредвала на одновальном. На подавляющем большинстве двигателей угол открытия выпускного клапана составляет 140-145 градусов поворота коленчатого вала, лишь на некоторых моторах, имеющих «опелевские» корни, этот угол составляет 160 градусов.

Если измеренный на осциллограмме угол укладывается в указанный диапазон, то считается, что распредвал установлен верно. Напомним, что речь идет о наблюдаемом нами виртуальном газодинамическом угле, реальные же углы открытия и закрытия клапанов у различных моторов могут значительно отличаться.

Если говорить о моторах ВАЗ, то перестановка ремня ГРМ на один зуб дает смещение фаз газораспределения на 17 градусов в соответствующую сторону. Реально же на осциллограмме мы увидим смещение при ошибке на зуб приблизительно на 12 градусов, на два зуба — 26 градусов, и чем дальше, тем большее будет наблюдаться расхождение. Это происходит опять-таки в силу газодинамической природы рассматриваемой осциллограммы.

  Надо сказать, что несовершенство технологии производства на ВАЗе приводит к значительным расхождениям угла от одного экземпляра двигателя к другому при абсолютно правильно установленном ремне ГРМ.

Далее. На участке последующего нарастания давления происходит процесс открытия выпускного клапана. Этот участок осциллограммы должен быть гладким. Наличие неровностей в виде всплесков или даже «пилы» говорит о значительном износе направляющей втулки выпускного клапана. Вибрация последнего при открытии и является причиной пульсаций давления. Ниже приведен пример осциллограммы такого явления.

РИСУНОК 5.

При 180 градусах поворота коленчатого вала поршень попадает в нижнюю мертвую точку. Участок осциллограммы  от этой  точки до точки 360 градусов соответствует движению поршня вверх, к ВМТ такта выпуска, или ВМТ 360 градусов. После выравнивания давления в цилиндре и в выпускном тракте начинается вытеснение газов из цилиндра. В этот момент выпускной клапан открыт, а поршень движется вверх. Другими словами, давление в цилиндре фактически есть ни что иное, как давление в выпускном тракте.  Этот замечательный факт позволяет нам сделать вывод о проходимости выпускного тракта, установив соответствующим образом измерительные линейки и оценив полученное значение.

Вполне нормальным считается давление на этом участке в пределах 0,1-0,15 бар. Если оно значительно выше, до 1-1.5 бар, это однозначно указывает на внутреннее разрушение катализатора либо глушителя. Незначительные превышения также чаще всего бывают связаны с теми или иными внутренними разрушениями, хотя также возможен износ кулачка выпускного клапана. В сомнительных случаях есть смысл рассоединить сочленения выпускного тракта и произвести повторное измерение.

На участке осциллограммы, соответствующем выпуску отработанных газов, наблюдаются неровности. Причина их появления — волновые и резонансные процессы в выпускном тракте. Чем лучше настроен выпускной тракт на конкретный двигатель, тем ровнее будет этот участок осциллограммы. Сравнение осциллограмм моторов отечественного и иностранного производства позволяет сделать неутешительный вывод о том, что к настройке выпуска зарубежные автопроизводители относятся гораздо более серьезно.

Рассмотрим верхнюю мертвую точку такта выпуска, соответствующую 360 градусам поворота коленчатого вала. Незадолго перед ней впускной клапан начинает открывать канал, через который внутренний объём цилиндра соединяется с впускным коллектором.   Абсолютное давление во впускном коллекторе значительно ниже давления в цилиндре. Так как выпускной клапан все еще открыт, то давление в цилиндре практически равно давлению в выпускном коллекторе.  По этой причине обнаружить момент начала открытия впускного клапана на осциллограмме давления в цилиндре большинства двигателей невозможно.

Говоря о ВМТ выпуска, следует заострить внимание на характерной точке, соответствующей перекрытию клапанов. Речь идет о газодинамическом перекрытии, когда проходные сечения канала впуска и выпуска уравниваются. Так как диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов различны,  перекрытие наступает при различных значениях вылета этих клапанов. На некоторых моторах геометрическое перекрытие клапанов может отсутствовать вообще. Но виртуальное газодинамическое перекрытие присутствует всегда, независимо от конструкции двигателя. На осциллограмме этот момент соответствует началу резкого спада давления в конце такта выпуска. Для оптимальной работы мотора момент газодинамического перекрытия должен совпадать с отметкой 360 градусов, что и наблюдается при исследовании двигателей разных производителей.

Обратим внимание на такой нюанс. Если при анализе осциллограммы давления в цилиндре окажется, что момент перекрытия изменяет свое положение от кадра к кадру, то это говорит об ослаблении натяжения ремня ГРМ.

Когда поршень, достигнув верхней мертвой точки, изменят направление движения на противоположное, выпускной клапан уже почти закрыт.  Вследствие этого внутренний объём цилиндра разобщается выпускным коллектором.  Впускной клапан при этом продолжает открываться, и давление в цилиндре начинает уравниваться с давлением во впускном коллекторе. Так как значение давления в цилиндре достаточно высокое, газы из цилиндра начинают перетекать во впускной коллектор, где давление значительно ниже атмосферного. Вскоре давления в цилиндре и впускном коллекторе практически выравниваются. Поршень при этом движется вниз, впускной клапан открыт, и значение давления на участке впуска есть ни что иное, как вакуум во впускном коллекторе. Его усредненное значение на исправном моторе составляет 0. 6 бар. Если значение вакуума ниже, это повод искать причину дефекта. К сожалению, вакуум во впускном коллекторе, как и рассмотренное выше давление в ВМТ сжатия, зависит от целого ряда факторов. Небольшие затухающие колебания на участке впуска возникают предположительно из-за резонансных процессов во впускном тракте.

Достигнув нижней мертвой точки 540 градусов, поршень вновь начинает движение к головке блока цилиндров. Но впускной клапан при этом некоторое время остаётся всё ещё открытым. Поясним, почему. Дело в том, что процесс движения газов из впускного коллектора в цилиндр имеет значительную инерционность, и несмотря на то, что поршень движется к ВМТ и объем цилиндра уменьшается, через открытый впускной клапан продолжается наполнение цилиндра за счет инерции потока. Опоздание закрытия впускного клапана служит для улучшения наполняемости цилиндра топливовоздушной смесью. Данный эффект зависит от частоты вращения коленчатого вала и от степени открытия дроссельной заслонки. Момент закрытия впускного клапана подбирается при проектировании таким образом, чтобы «дозаряд» цилиндров был максимальным при определенном значении оборотов и полностью открытом дросселе. Если же двигатель работает с низкой частотой вращения коленчатого вала, эффект от позднего закрытия впускного клапана отрицательный: часть газов перетекает обратно во впускной коллектор.

Увидеть момент закрытия впускного клапана на осциллограмме можно лишь приблизительно.

   1. На холостом ходу, когда в момент закрытия клапана газы из цилиндра перетекают в коллектор, это будет момент начала роста давления.

   2. На повышенных оборотах, когда в момент закрытия клапана происходит процесс «дозаряда» цилиндра, будет виден небольшой перелом графика. Этот перелом возникает из-за того, что давление до полного закрытия клапана повышалось вследствие сжатия и «дозаряда», а после закрытия — только за счет сжатия. В идеальном случае горба быть не должно вообще, но на реальных серийных моторах добиться этого невозможно.

    Момент закрытия впускного клапана на осциллограмме давления должен находиться примерно на отметке 580 градусов. Правильность установки впускного газораспределительного вала на двухвальном моторе можно установить по положению перекрытия клапанов и моменту закрытия впускного клапана.

    После полного закрытия впускного клапана поршень движется к ВМТ такта сжатия, и цикл повторяется сначала.

   Подведем краткий итог. Осциллограмма давления в цилиндре позволяет нам определить:

        1. Реальный угол опережения зажигания по соотношению ВМТ и импульса высокого напряжения.

        2. Состояние механической части по разнице давлений до и после сжатия (приблизительно).

        3. Правильность установки выпускного распредвала по углу открытия выпускного клапана.

        4. Правильность установки впускного распредвала по положению перекрытия клапанов и моменту открытия впускного клапана.

        5. Состояние направляющей втулки выпускного клапана по форме осциллограммы.

        6. Проходимость выпускной системы по значению давления в момент выпуска газов.

        7. Наличие и значение вакуума во впускном коллекторе.

        8. Наличие слабины ремня ГРМ по разнице углов перекрытия клапанов от кадра к кадру.

                                                (Статья взята с сайта    http://www. quantexlab.ru/)

данные измерения можно произвести у нас.
Время снятия осциллограммы давления занимает около полу часа + консультация.
                                      СПБ 2012

Датчик давления в цилиндре — Производственная компания «Мотор-мастер»

 

В сотрудничестве с нашими консультантами разработан и  производится датчик давления.  Корпус датчика и предлагаемые в комплекте переходники, изготовлены из алюминиевого сплава и имеют «накатку» для исключения скольжения пальцев. Измерительный элемент производства фирмы Моторола, отличающейся высоким качеством выпускаемых измерительных элементов, помещен внизу корпуса датчика, что позволяет максимально точно отслеживать давление и разрежение в цилиндре двигателя непосредственно при его работе.   Питание на датчик берется от 12 вольт бортовой сети автомобиля, датчик универсален т.е. его можно использовать с любым специализированным осциллографом.

 Тестирование датчика показало его хорошую чувствительность и качество сигнала. В виде примера приводятся фотографии и скриншоты тестирования на автомобиле ВАЗ-21124. Датчик соединен с длинным переходником и установлен на место свечи первого цилиндра.

Каждый цифровой датчик имеет свой «ноль» это некоторое напряжение, имеющееся на выходе в состоянии покоя. В данном случае напряжение покоя составляет 0,85 вольта, его принимаем за «ноль» и учитываем в расчетах. Далее проводим тест на наличие расхождения по времени сигналов ДПКВ и датчика давления.

В диагностической практике вполне достаточно совпадения ВМТ по этим двум датчикам.

Как видим, расхождений практически нет. Следующий тест на чувствительность – куском ветоши прикрываем выходную трубку глушителя и видим как осциллограмма поползла вверх. В реальных условиях, при спекшемся или рассыпавшемся катализаторе расхождения будут еще более заметны.

 Естественно, каждый датчик имеет диапазон допустимых нагрузок и температур, которые необходимо соблюдать при эксплуатации. А также ограниченный срок службы, который уменьшается при несоблюдении условий эксплуатации. Датчик тестировался со значительными нагрузками по давлению, температуре и нахождению в агрессивной среде. Практические результаты этих испытаний, позволяют сделать вывод о хорошей надежности изделия при соблюдении следующих условий: 1. Время работы двигателя на холостом ходу, с установленным датчиком давления не должно превышать 3-х минут.2. Температура нагрева датчика не должна превышать 80 гр.

Для получения осциллограммы  можно воспользоваться режимами осциллограф или самописец. Стоит обратить внимание, что USB осциллограф в низковольтовом диапазоне может выдавать зашумлённый сигнал, поэтому для получения качественных изображений можно применить кнопки математического сглаживания сигналов (см. ниже на скриншотах).

При запуске приложения в режиме Мотор-Мастер на панели инструментов появляется панель диагностики по датчику давления.
Кнопка Рамка ДД открывает рамку датчика давления. Эта рамка служит для преобразования значений напряжения на осциллограмме в значения давления (в барах).
Рамка может перемещаться и изменять свои размеры с помощью мыши.
Перемещая указатель мыши внутри рамки можно наблюдать значение параметров в данной точке.
Диапазон горизонтальной оси жестко зафиксирован от 0 до 720 градусов.
Диапазон вертикальной оси может изменять свои значения, для этого необходимо щелкнуть мышью по максимальному или минимальному значению вертикальной шкалы.
Двойной щелчок мыши внутри области рамки позволяет отметить на диаграмме точку с отображением параметров сигнала в данной точке. Двойной щелчок мыши по имеющейся точке удалит ее.

Кнопка Параметры ДД открывает панель параметров датчика давления.
Параметр Umax определяется как значение максимального напряжения на датчике давления за вычетом напряжения смещения U0, которое можно задавать вручную.
Параметр R отображает обороты двигателя (для 4х цилиндровых двигателей) и определяется по принципу “один импульс на два оборота”, то есть с использованием формулы R = 120/T, где T — разница между импульсами на датчике давления (в секундах).

В этом случае выявлен разрушенный катализатор, забивший своими остатками выхлопную трубу. Если в фазе выпуска наблюдается рост среднего давления в выпускном коллекторе выше 0.86 атм, то это означает забитый глушитель. Например, разрушенный катализатор. При этом возможно смещение всего графика давления вверх. Обычно, при не забитом глушителе, давление в выпускном коллекторе около 0,2 атм.
При забитой выхлопной системе противодавление выпуску будет повышаться от такта к такту, этим и можно отличить данную неисправность от подсоса воздуха на впуске, там график давления стабилен.

 Назначение.

    Датчик давления предназначен для получения осциллограммы, отражающей изменение давления в цилиндре бензинового двигателя, по характерным точкам и участкам которой определяется ряд параметров:
— взаимное положение коленчатого и распределительных валов,
— состояние уплотнений цилиндро-поршневой группы,
— по градусной шкале определяются некоторые фазы работы ГРМ,
— пропускная способность выхлопной системы,
— соответствие взаимного положения задающего диска и датчика положения коленчатого вала.

   Диапазон измеряемого абсолютного давления датчиком, позволяет измерять разрежение
до 0,85 Bar и давление до 7 Bar относительно нулевого значения атмосферного давления. Такой диапазон позволяет получить достоверный график давления в цилиндре бензинового двигателя, прогретого до рабочей температуры и работающего на оборотах холостого хода с отключенной системой зажигания в диагностируемом цилиндре.
   Комплекс технических характеристик и особенности конструкции датчика обеспечивают стабильность диапазона измеряемого датчиком абсолютного давления и высокую точность измерений даже под воздействием разогретых до высокой температуры вследствие быстрого сжатия газов.

Характеристики.  
                           
Максимальное рабочее давление кПа:         700
Максимальное допустимое давление кПа:   2800
Диапазон выходного напряжения мВ:         4500
Температурная компенсация:                     есть

Порядок работы.

   Для проведения диагностики состояния механики двигателя по графику давления в цилиндре, необходимо:
— установить датчик давления, вкрутив его в свечное отверстие диагностируемого цилиндра 
(при необходимости использовать удлинитель),
— высоковольтный провод диагностируемого цилиндра нагрузить искровым разрядником для исключения выхода из строя элементов системы зажигания,
— подать питание на датчик, подключив кабель питания к соответствующим клеммам АКБ автомобиля,
— подключить сигнальный кабель к входу осциллографа,
— двигатель должен быть предварительно прогрет до рабочей температуры и работать на оборотах холостого хода без нагрузки.
  В таком режиме работы двигателя, на такте впуска топливовоздушной смеси, значение разрежения в цилиндре достигает 0,65…0,75 Bar и превышает среднее значение разрежения во впускном коллекторе.

На акте выпуска топливовоздушной смеси, значение давления в цилиндре практически не превышает атмосферного. Повышение давления в цилиндре на такте выпуска может быть вызвано малым проходным сечением выпускных каналов отработавших газов, причиной чего может быть малый ход открытия выпускного клапана, «забит» катализатор, глушитель или выхлопная труба.

    Диапазон давлений датчика составляет -0,85…+7 Bar, что перекрывает диапазон давлений в диагностируемом цилиндре бензинового двигателя, прогретого до рабочей температуры и работающего на оборотах холостого хода без нагрузки. Комплекс технических характеристик и особенности конструкции датчика обеспечивают стабильность диапазона измеряемого датчиком абсолютного давления и высокую точность измерений даже под воздействием разогретых до высокой температуры вследствие быстрого сжатия газов.

                                                         Ограничения

1.  Установка датчика, на прогретый до рабочей температуры двигатель, производится не менее чем через 10 минут после его остановки, для исключения взрыва топливной смеси в цилиндре от раскаленных частей камеры сгорания или свечи зажигания (калильное зажигание), что неизбежно приведет к повреждению датчика.
2. Время работы двигателя на холостом ходу, с установленным датчиком давления не должно превышать 3-х минут.
3. Температура нагрева корпуса датчика не должна превышать 80 гр.

                                                       Комплектация

В полный комплект поставки датчика давления входят:

1. Датчик давления
2. Удлинитель датчика
3. Шнур питания от АКБ и соединения с осциллографом

Механические испытания двигателя с использованием датчика давления в цилиндре

В статье «Механические испытания двигателя: хорошо, лучше и лучше» за июнь 2018 г. я рассказал о двух фундаментальных механических испытаниях двигателя, выполненных с помощью прицела: относительное сжатие при проворачивании коленчатого вала и вакуум на впуске при проворачивании коленчатого вала. Итак, сегодня давайте сделаем еще один шаг вперед.

Пожалуйста, имейте в виду, что цель всех этих механических испытаний двигателя состоит не только в том, чтобы определить наличие механической проблемы, но и в том, чтобы определить, в чем проблема, без разборки двигателя для визуального осмотра, который требует очень много времени и сил. может привести к ситуации, когда владелец автомобиля может отказаться от ремонта, но теперь транспортное средство больше нельзя эксплуатировать, если двигатель не собран. Я уверен, что многие из нас были на этом пути, и я предпочитаю избегать его.

 Сначала позвольте мне классифицировать типы проблем, которые могут возникнуть до начала тестирования, и проблемы, которые будут обнаружены в ходе этих тестов. Современные двигатели могут страдать от любой из следующих проблем: проблемы с уплотнением цилиндров, вызывающие потерю компрессии, неправильные фазы газораспределения из-за неисправных систем кулачкового привода, неправильная синхронизация зажигания, смещенные или несинхронизированные сигналы датчика вращения двигателя, ограничения впускного тракта, ограничения выпускного тракта и проблемы с дыханием от банка к банке — все это можно отследить. вниз с помощью этих тестов. Хотя у меня есть документация по всем этим вопросам, и я мог бы заполнить всю эту информацию небольшим учебником, подробное обсуждение каждой проблемы выходит за рамки этой статьи. Я намерен подогреть ваш аппетит, чтобы вы вложили средства в инструменты, необходимые для выполнения этих тестов, и начали использовать их в своей диагностической программе. Есть много отличных учебных курсов по этому предмету, и потребуются дальнейшие исследования, чтобы освоить это тестирование, но мы должны с чего-то начать, поэтому давайте начнем сейчас.

Начните с самого начала
Для начала у вас должен быть осциллограф и датчик давления, а также набор шлангов для проверки компрессии для различных свечей зажигания, используемых во многих двигателях, представленных на рынке. Первое, о чем следует помнить, это то, что при использовании преобразователя в тестовом шланге не должно быть клапана Шредера! Если у вас есть набор для измерения компрессии в виде манометра с набором шлангов, вы можете использовать эти шланги, но обязательно снимите клапан Шредера при использовании преобразователя. Клапан Шредера является причиной того, что механический манометр создает давление и показывает компрессионные затяжки или импульсы, но это не то, как создается давление в цилиндре, и вы увидите, что импульсы давления, показанные на осциллографе, одинаковы для нормального двигателя во время запуска. .

Новый способ повлиять на изменения в вашем магазине
	Уделите нам одну минуту своего времени, и вы узнаете о трех основных способах покупки запчастей в Интернете, которые могут изменить процессы в вашем бизнесе.

Мы не будем уделять слишком много внимания первому или последнему импульсу в формируемой датчиком кривой сжатия, потому что вы не знаете, где находился поршень, когда двигатель начал вращаться или перестал вращаться. Если пики давления при запуске меняются во время теста, мы уже обнаружили проблему, которую обычный датчик никогда не сможет нам показать! Последовательность проверки давления в цилиндрах должна состоять из проверки запуска двигателя сначала, а затем проверки работы двигателя с резким срабатыванием дроссельной заслонки, чтобы можно было проанализировать различные проблемы, упомянутые выше. Вы должны предотвратить запуск двигателя во время проверки проворачивания коленчатого вала, предпочтительно путем удаления топлива. Во время некоторых тестов также потребуется определение масштаба события возгорания.

Рисунок 1 — Четырехцилиндровый двигатель Honda, настроенный для проведения испытаний датчиков давления в цилиндрах. Преобразователь Pico WPS500 подключен к цилиндру №4. Различные преобразователи доступны от разных компаний, но этот преобразователь не требует питания от осциллографа, поэтому его можно использовать с любым осциллографом, и он будет генерировать очень хорошие формы волны.

Две кривые давления запуска будут показаны для иллюстрации нормальной кривой и проблемного автомобиля. Первая кривая показывает нормальное давление сжатия 4-цилиндрового двигателя Honda, показанного на рисунке 1. Обратите внимание, что первое событие сжатия низкое из-за того, что поршень находится где-то выше нижней мертвой точки, когда двигатель начал проворачиваться, но все последующие события сжатия при том же давлении 175psi (рис. 2). У этого двигателя был подтекающий выпускной клапан в цилиндре № 2, и при испытаниях компрессия при проворачивании коленчатого вала составляла всего 149.фунтов на квадратный дюйм — ниже 15-процентного отклонения, которое считается максимальным отклонением на автомобиле OBDII с обнаружением пропусков зажигания.

Рисунок 2 — Нормальная кривая сжатия при запуске 4-цилиндрового двигателя Honda. Не забудьте игнорировать первый и последний импульс. Осциллограф Pico может масштабироваться по давлению, когда вы выбираете датчик давления, но имейте в виду, что датчик давления выдает напряжение, и этот датчик будет выдавать 1 вольт на 100 фунтов на квадратный дюйм, поэтому другой осциллограф будет отображать 1,75 вольт. Диапазон 0-500 фунтов на квадратный дюйм для этого преобразователя

Следующая кривая показывает несколько хороших импульсов сжатия, а затем полную потерю сжатия в цилиндре (рис. 3). Этот двигатель грузовика GM 5.3 V8 имел пропуски зажигания в цилиндре № 3. Компрессию проверили манометром, и техник сказал, что компрессия одинаковая во всех цилиндрах на этом ряду. Это тот же самый грузовик, который обсуждался в моей июньской статье, и проблема заключалась в сломанной пружине клапана. Эта проблема не может быть решена при испытании на сжатие при проворачивании двигателя с датчиком! Если двигатель прокручивается не менее 10 секунд, а пики сжатия изменяются более чем на несколько фунтов на квадратный дюйм, то, вероятно, присутствуют проблемы с уплотнением клапана.

Рисунок 3 — Эта кривая сжатия при проворачивании показывает первые два импульса при 165 фунтов на квадратный дюйм, третий импульс на 75 фунтов на квадратный дюйм и все остальные импульсы на 4 фунта на квадратный дюйм. Виновником является сломанная пружина клапана. Поскольку в измерителе компрессии манометрического типа используется шланг с клапаном Шредера, который улавливает давление, манометр показал примерно то же значение, что и другие цилиндры.

Время решает все

Следующий пункт, который я хотел бы упомянуть, это синхронизация зажигания и фаз газораспределения. Сегодня у многих технических специалистов нет быстрого и надежного способа проверки синхронизации на большинстве двигателей. Метки опережения зажигания в основном ушли в прошлое, и лишь немногие техники имеют рабочий индикатор времени. Если машина не заводится или не хватает мощности, как устранить проблему с синхронизацией как проблему и сделать это быстро? Ответ заключается в сравнении события воспламенения с событием давления в цилиндре того же цилиндра с использованием двух каналов осциллографа и датчика давления (рис. 4).

Недавно я посмотрел на Toyota Highlander 3.3 V6 2004 года, которую другой магазин пытался диагностировать, диагностируя жалобу на недостаток мощности. Во время тестового вождения казалось, что автомобиль трогается с места на третьей передаче, но трансмиссия не имеет кодов и переключается между передачами. Задаваясь вопросом о возможной проблеме с гидротрансформатором, я решил убедиться, что время на двигателе правильное, и обнаружило проблему. Синхронизация была сильно задержана из-за рифленой звездочки зубчатого ремня коленчатого вала, которая также имеет триггерное колесо датчика кривошипа, отлитое в звездочку. Этот метод выявил множество подобных проблем и представляет собой простой тест для проверки очень важных отношений, которые слишком часто принимаются как должное, поскольку время больше не регулируется.

Рис. 4. Эта кривая зависимости момента зажигания была получена на автомобиле Toyota с двигателем 3,3 V6 при слабом тормозном моменте. Вращательные линейки прицела используются для измерения сигнала зажигания и показывают импульс зажигания синим цветом, возникающий при 14 ATDC. Это означает, что синхронизация отстает примерно на 22 градуса, потому что PID синхронизации сканирующего прибора показывал 8 градусов до ВМТ.

Некоторые читатели могут подумать, что это расширенный диагностический тест, который будет использоваться только в редких случаях, но это не так. Соседний магазин отбуксировал VW CC 2010 года выпуска, на котором они застряли. Значительное время было потрачено на попытки диагностировать отсутствие запуска двигателя на этом турбодвигателе 2.0 GDI без каких-либо ответов. После проверки нескольких основных моментов была захвачена и проанализирована кривая запуска двигателя. Форма сигнала быстро указала на то, что я буду называть ограничением пути выхлопа (рис. 5). Линейки размаха показывают 4-тактный цикл, и в точке, где заканчивается такт выпуска и начинается такт впуска, имеется импульс высокого давления, который составляет 117 фунтов на квадратный дюйм (рис. 6). Это вызвано тем, что выпускной кулачок выдвигается почти на 90 градусов из-за перескока цепи ГРМ. Я укажу, что старые двигатели, которые перескакивали во времени, обычно приводили к запаздыванию распределительных валов, но современный двигатель с их сложными механизмами привода распределительного вала может иметь кулачки, которые прыгают и в конечном итоге перемещаются вперед или назад. Несвоевременные выпускные кулачки очень мало влияют на компрессию в цилиндрах. Когда впускной кулачок выходит из строя, это сильно влияет на компрессию, замедленные кулачки снижают компрессию, а продвинутые кулачки увеличивают компрессию. При проверке любого V-образного или оппозитного двигателя с двумя рядами цилиндров, если компрессия одного ряда отличается от другой, вы должны немедленно заподозрить синхронизацию распределительного вала. Усовершенствованные впускные кулачки — причина, по которой двигатель может иметь слишком большую компрессию, если измеренная компрессия превышает технические характеристики, подозревайте усовершенствованный впускной кулачок, возможно, из-за неправильной установки, перескока цепи или зависания узла фазовращателя.

Рисунок 5 — Этот тест на сжатие при проворачивании двигателя VW 2.0 выглядит странно из-за того, что похоже на двойное сжатие. Форма сигнала будет увеличена для более детального рассмотрения.

Рисунок 6 — Это классическая форма волны для того, что следует называть ограничением пути выхлопа. Давление на такте выпуска должно быть таким же, как атмосферное давление, которое будет нулевой точкой на шкале формы волны. Это было вызвано усовершенствованным выпускным кулачком, который мешал запуску двигателя.

Если этот импульс давления выхлопных газов наблюдался только на одном цилиндре, ожидайте изношенного кулачка или забитой направляющей выпускного коллектора. Засоренный каталитический нейтрализатор может генерировать аналогичную форму волны, но ожидать, что повышение давления начнется раньше из-за того, что датчик видит давление в коллекторе, как только открывается выпускной клапан. Я упомяну здесь, что некоторые последние модели двигателей DOHC, которые фазируют оба распредвала, могут не иметь перекрытия клапанов, когда кулачки не сфазированы, и могут создавать импульс давления в конце такта выпуска, и это может быть нормальным явлением. Должно быть ясно, что проверка давления в цилиндрах — отличный способ измерить противодавление выхлопных газов! Почти всегда проще снять свечу зажигания, чем датчик кислорода для измерения противодавления выхлопных газов.

На работающем сжатии

Все до этого момента было тестами запуска, но как только мы запустим двигатель, будет представлено немного больше информации. Давайте взглянем на бегущую волну сжатия и укажем, что она нам показывает. Мы рассмотрим базовый четырехтактный цикл (рис. 7), начиная с рабочего такта и продолжая оттуда. Помните, что мы наблюдаем изменение давления в цилиндре, когда поршень перемещается вверх и вниз в цилиндре коленчатым валом, в цилиндре нет сгорания, поэтому мы называем первое событие тактом расширения, а не рабочим тактом. Существуют две основные причины изменения давления в отображаемом сигнале: изменение направления поршня или событие клапана (клапан открывается или закрывается). Как только вы поймете базовый 4-тактный цикл и то, что представляет собой форма волны, можно будет сгенерировать довольно мощную диагностику.

Рис. 7. Нормальная кривая сжатия с выносками. Синие стрелки показывают направление движения поршня в 4-тактном цикле. Перекрытие клапанов происходит в области 360-градусной линейки на экране.

Следующий сигнал был получен на Dodge Challenger 2010 года с жалобой на код пропусков зажигания и легким тиканьем двигателя. Диагностический прибор показывал пропуски зажигания в цилиндре №3, а иногда их не было вовсе. Относительная компрессия и вакуумные тесты запуска выглядели нормально. Была очень небольшая коррекция корректировки подачи топлива, поэтому она не была связана с форсункой. Было решено провести тест в цилиндре после того, как заметили аномалию в форме волны работающего вакуума. Всегда полезно захватить форму сигнала с заведомо исправного цилиндра для сравнения с проблемным цилиндром. После тестирования цилиндра № 1 (рис. 8) датчик был перемещен в проблемный цилиндр.

Рисунок 8 — Кривая сжатия в цилиндре №1 двигателя Dodge Challenger 5.7 Hemi 2010 года. Это нормальная картина для хорошего цилиндра, сравнивающая сжатие в цилиндре с работающим вакуумом, полученным датчиком Sen-X Technologies First Look.

Кривая цилиндра № 1 показывает рост давления в кривой вакуума, которая находится прямо перед пиком сжатия, это будет событие вакуума для цилиндра № 3. Когда преобразователь подключен к цилиндру №3, проблема очевидна (Рисунок 9).). На графике видно, что рост вакуумметрического давления совпадает с местом открытия впускного клапана. Форма сигнала в цилиндре показывает импульс давления 23 фунта на квадратный дюйм в конце такта выпуска, что не является нормальным. Когда впускной клапан открывается, это захваченное давление сбрасывается во впускной коллектор, и его можно увидеть с помощью датчика давления на впуске. Курсоры формы волны измеряют разницу между открытием и закрытием выпускного клапана на 168 градусов, что намного меньше, чем нормальная продолжительность была бы на кулачке кулачка в Hemi! Этот двигатель имеет изношенный выступ выпускного кулачка на цилиндре № 3 и нуждается в кулачке и подъемниках. На фото (рис. 10) видно повреждение распределительного вала после снятия.

Рисунок 9 — Кривая сжатия и вакуума в цилиндре № 3 с пропусками зажигания автомобиля Dodge Challenger 2010 года. Обратите внимание на импульс давления выхлопных газов и вертикальный подъем формы волны вакуума и их связь друг с другом, как выделено.

Рисунок 10 — Изношенный лепесток выпускного кулачка — второй слева на этом снимке.

Устранена еще одна проблема с пропуском зажигания Hemi

Следующим проблемным автомобилем является пикап Dodge Ram 2011 года с еще одним двигателем Hemi 5,7. Этот грузовик отлично работает на холостом ходу, но дает осечки при резком ускорении. Обычная замена деталей не помогла решить проблему, свеча зажигания, катушка зажигания и топливная форсунка были испробованы безрезультатно. Грузовик движется, и только цилиндр № 1 пропускает зажигание под нагрузкой. Проверка относительной компрессии показывает, что в цилиндре №1 компрессия несколько выше (рис. 11).

Рисунок 11 — Испытание на относительное сжатие двигателя Dodge Ram 5.7 Hemi 2011 года. Цилиндр №1 имеет самый высокий пик. Проблема не в сжатии?

Увидев повышенную компрессию в цилиндре №1 и зная, что это проблемный цилиндр, выполняется проверка рабочей компрессии. Результат весьма показательный. Исправный цилиндр (рис. 12) будет сравниваться с проблемным цилиндром.

Рисунок 12 — Показана работающая проверка компрессии в цилиндре №3 с резкой задержкой газа. Это заведомо исправный цилиндр

Рисунок 13 — Этот увеличенный снимок теста на сжатие при проворачивании цилиндра № 3 измеряет точку закрытия впускного клапана, которая происходит на такте сжатия.

Исправный цилиндр показывает пик сжатия во время резкого открытия дроссельной заслонки, достигающий более 330 фунтов на квадратный дюйм, и впускной клапан закрывается на 45 градусов после нижней мертвой точки (Рисунок 13). Сравнение того же теста с цилиндром № 1 показывает пиковое сжатие во время щелчка всего при 287 фунтов на квадратный дюйм (рис. 14) и впускной клапан, закрывающийся при 20 градусах после нижней мертвой точки (рис. 15).

Рисунок 14 — Проверка компрессии в проблемном цилиндре, показывающая более низкую пиковую компрессию во время резкого открытия дроссельной заслонки.

Рисунок 15 — Увеличенная кривая сжатия при проворачивании коленчатого вала, показывающая точку раннего закрытия впускного клапана.

Раннее закрытие впускного клапана и снижение пикового давления в цилиндре во время резкого открытия дроссельной заслонки иллюстрируют износ кулачка впускного распределительного вала, вызывающий ограничение пути впуска. Давление в цилиндре зависит от воздушного потока и эффективной степени сжатия, которая определяется точкой, в которой впускной клапан закрывается, чтобы можно было создать давление. Когда впускной клапан закрывается раньше, чем обычно, эффективная степень сжатия увеличивается и вызывает более высокие значения сжатия. На этом этапе должно быть ясно, что механические проблемы двигателя не могут остаться незамеченными при использовании тестов, проведенных в этой статье. Как только эти тесты будут выполнены, ваша точность в определении механических проблем двигателя будет точной, не требуя разборки двигателя.

Анализ формы волны давления в цилиндре работающего двигателя, часть 1

Василий Постоловский и Олле Гладсо, писатели и инструкторы Технического и общественного колледжа Риверленда в Альберте Ли, Миннесота

В предыдущей статье мы рассмотрели использование нетрадиционных, но простых методов обнаружения электрических неисправностей транспортных средств. Мы обсудили цифровые мультиметры, токоизмерительные клещи и цифровой осциллограф. В этой статье мы аналогичным образом обсудим альтернативный подход к диагностике двигателя с использованием сигналов давления от датчика давления в цилиндре.

Фото 1: Датчик давления заменяет свечу зажигания.

Мы собираемся диагностировать двигатели на основе кривой давления, полученной от цилиндра(ов) работающего двигателя. Нам нужно будет безопасно отключить зажигание для выбранного цилиндра. Один из способов заключается в подключении катушки или провода свечи зажигания к искромеру. Чтобы не возникало проблем с воспламенением топлива, возможно, с горячей поверхностью в цилиндре, следует также отключить подачу топлива в проверяемый цилиндр. Чтобы отобразить форму волны, мы используем преобразователь, который преобразует давление в напряжение. Затем выходное напряжение можно отобразить в виде кривой на экране осциллографа.

Фото 2: Если свечи зажигания утоплены, что требует использования удлинителя
, следует использовать переходник для глубокого углубления.

Датчик заменяет свечу зажигания в проверяемом цилиндре. (См. Фото 1 ) Из-за нагрева преобразователя от работающего двигателя испытание не должно длиться более трех минут. Если свеча зажигания утоплена, может потребоваться использование удлинителя, как показано на Фото 2 , называемого переходником для глубокого колодца. Не следует использовать гибкий удлинитель, например, из комплекта компрессометра. Это связано с тем, что изгиб может привести к потере деталей сигнала.

Хотя датчик, показанный здесь, входит в комплект осциллографа, можно использовать и другие датчики. Используемые преобразователи давления должны иметь малую инерцию, чтобы быстро реагировать на изменения давления. Они также должны быть точными, сохранять точность во время разогрева и быстро восстанавливаться после ситуаций перегрузки по давлению.

Рисунок 1: Записанная кривая давления в цилиндре двигателя в хорошем состоянии.

Чтение и диагностика кривой давления

После настройки преобразователя и осциллографа после запуска двигателя будет получена форма волны ( рис. 1 и 2  или аналогичная). Лучше всего сохранить и/или записать осциллограмму, а затем проанализировать ее. Таким образом, нет ограничений по времени работы двигателя.

Рис. 2: Записанная кривая давления в цилиндре неисправного двигателя.

Может потребоваться некоторое время, чтобы привыкнуть к использованию этих сигналов для анализа двигателей. Конкретное программное обеспечение, показанное здесь, имеет средства для выполнения автоматического анализа, что может быть очень полезно, особенно когда вы только начинаете выполнять этот тип диагностики.

 

Рис. 3. Отклонения формы сигнала давления в цилиндре автоматически обнаруживаются
и отображаются программой осциллографа.

Автоматический анализ аномалий В форме волны давления

В Рисунок 3 , программное обеспечение автоматически обнаружило отклонения из позиций характерных точек на графике. как искажения формы. Благодаря такой возможности автоматики увеличивается вероятность обнаружения механического дефекта в двигателе, а время, затрачиваемое на исследование осциллограммы, значительно сокращается.

 

 

Расширенный автоматический анализ Расшифровка сигнала

Это специальное программное обеспечение автоматически анализирует форму сигнала давления в цилиндре и создает распечатку или отчет с рядом дополнительных параметров и характеристик двигателя и связанного с ним блока управления. . Расчетными значениями являются пневматические и геометрические характеристики цилиндра; список найденных отклонений отображается в виде текстовых сообщений. Для повышения скорости и точности исследования фаз газораспределения кривая давления в цилиндре преобразуется в диаграмму количества газа в цилиндре и отображается двумя различными способами с помощью сценария.

Также приведена подробная схема циклического наполнения цилиндра во время такта впуска, характеризующая свойства всего впускного коллектора двигателя. Также приведена диаграмма, показывающая потребление энергии для продувки выхлопных газов из цилиндра. По этим диаграммам и сигналу опережения зажигания строится и может быть отображена диаграмма опережения зажигания.

Естественно, скрипт не может заменить специалиста-диагноста, он может только преобразовать осциллограммы давления в баллонах в более читаемый вид, но позволяет сократить время, затрачиваемое диагностом на анализ, а также ограничить пропущенные неявные/скрытые отклонения /неисправности. Для получения более подробной информации о возможностях скрипта мы рассмотрим каждую из его вкладок отчета.

 

Рис. 4. Вкладка отчета из сценария Px.

Вкладка «Отчет»

Традиционным или классическим инструментом для оценки состояния цилиндра и поршня двигателя является компрессометр. Он предназначен для измерения компрессии или пикового давления в цилиндре, полученного при запуске двигателя. Измерение является комплексной величиной и зависит от потерь из-за утечек в цилиндре, степени сжатия, фаз газораспределения, частоты вращения коленчатого вала и состояния впускных и выпускных отверстий или коллектора.

Снижение давления сжатия в цилиндре обычно считается вызванным протечкой цилиндра или синхронизацией клапанов. Однако причиной может быть и снижение геометрической степени сжатия, например, из-за погнутого штока, из-за гидрозамка. Гидроблокировка возникает, когда поршень пытается сжать что-то несжимаемое, например жидкость.

Сценарий Px, как показано на Рисунок 4 , может отличить утечку в цилиндре от низкой степени сжатия, поскольку он независимо рассчитывает потери газа и значение сжатия.

Степень сжатия обычно указана в сервисной информации в общих характеристиках двигателя и зависит от конструкции двигателя.

Нормальное давление или потеря газа для двигателя в хорошем состоянии находится в диапазоне 10-18%. Потеря более 20% может указывать на чрезмерную утечку в цилиндре. Алгоритм расчета потерь в цилиндрах сложный, с некоторыми переменными, которые трудно учесть. Типичной проблемой является потеря тепла газом в цилиндре. Потери тепла возникают из-за того, что температура газа в цилиндре при сжатии даже без воспламенения поднимается выше температуры стенок цилиндра. Следовательно, часть тепловой энергии газа в цилиндре передается поршню, цилиндру и головке блока цилиндров. Потеря тепла вызывает потерю давления. На практике расчетная потеря давления в цилиндре двигателя в исправном состоянии составляет около 10 %.

 

Рис. 5. Вкладка количества из отчета сценария Px, этот движок в хорошем состоянии.
На графике показано количество газа в цилиндре относительно положения поршня
в цилиндре и хода поршня. Маркер А устанавливается так, чтобы он совпадал с окончанием закрытия впускного клапана
и началом открытия выпускного клапана.

Вкладка «Количество»

На рисунке 5 показана диаграмма количества газа в цилиндре в зависимости от положения поршня и хода.

Рисунок 6  увеличен фрагмент графика из Рисунок 5  и показывает типичную форму графика для двигателя в хорошем состоянии.

Рисунок 6: Это характерная форма левой части красного
и зеленого следов двигателя в хорошем состоянии.

Следующие несколько абзацев см.  Рисунок 5 . При построении диаграммы количества газа в цилиндре используются четыре цвета, отражающие рабочие такты. Поршень находится в ВМТ на левой стороне диаграммы и в НМТ на правой стороне. Объем газа в цилиндре определяется тем, насколько высоко поднимается след в вертикальном направлении.

По мере того, как поршень перемещается дальше от ВМТ на такте впуска, обозначенном зеленой линией на диаграмме, читаемой слева направо, объем в цилиндре увеличивается, давление снижается, поэтому окружающий воздух выходит из цилиндра впускной коллектор и в цилиндр. Это приводит к тому, что зеленая дорожка поднимается.

В НМТ поршень меняет направление и объем в цилиндре начинает уменьшаться, но количество газа в цилиндре продолжает увеличиваться, о чем свидетельствует синяя кривая на диаграмме на рис. 5. Увеличение объема газа происходит из-за газ имеет вес и, следовательно, имеет инерцию, в результате чего поток продолжается даже после того, как поршень изменил направление на НМТ. После того, как поток газа прекратился, газ может начать поступать обратно во впускной коллектор из-за действия поршня. Этот обратный поток зависит от синхронизации впускного клапана. Когда впускной клапан закрыт, потока не будет, и синяя кривая станет практически плоской. В данном случае максимальное наполнение цилиндра происходит за 155° до ВМТ, а впускной клапан закрывается примерно за 140° до ВМТ.

После прохождения поршнем ВМТ ранее сжатый газ в цилиндре начинает «разжиматься», но так как клапаны закрыты, количество в цилиндре еще почти не меняется, поэтому график выглядит почти как прямая линия (желтый след схема, левая сторона, читать слева направо). Однако отчетливо видимый постепенный разброс между прямой желтой диаграммой и синей диаграммой свидетельствует о количественных потерях тепла газом в цилиндре. Наибольшие потери наблюдаются вблизи ВМТ, когда давление и температура газа максимальны.

Выпускной клапан начинает открываться до того, как поршень достигнет НМТ. В данном конкретном случае открытие начинается на 140° после ВМТ. Измерения давления производятся без источника воспламенения, поэтому возгорания нет. Давление в цилиндре в этот момент почти идентично давлению во впускном коллекторе, которое значительно ниже атмосферного. Давление в выпускном коллекторе близко к атмосферному и превышает давление в цилиндре. Поэтому, как только выпускной клапан начинает открываться, выхлопные газы из выпускного коллектора начинают поступать в цилиндр. Этот поток выравнивает давление в цилиндре с атмосферным давлением. Это выравнивание отражено на диаграмме в виде резкого подъема желтой кривой.

После прохождения НМТ поршень начинает выталкивать газ из цилиндра в выпускной коллектор (красная кривая на схеме, читать справа налево). При приближении к ВМТ выпускной клапан начинает закрываться, а впускной – открываться. В этот момент давление в цилиндре все еще близко к атмосферному, так как цилиндр все еще открыт к выпускному коллектору. После прохождения ВМТ, когда выпускной клапан полностью закрыт, а впускной открыт, часть оставшегося в цилиндре газа поступает во впускной коллектор, так как во впускном коллекторе имеется низкое давление или разрежение. Таким образом, количество газа в цилиндре минимально не в ВМТ, а позже. В этом случае минимальная величина достигается примерно через 20° после ВМТ, как показано на диаграмме в виде падения на зеленой кривой. Далее, поскольку объем в цилиндре увеличивается, газ снова поступает из впускного коллектора.

Таким образом, используя график количества газа в цилиндре, мы можем определить и измерить, где закрывается впускной клапан, а где открывается выпускной. Если номинальные значения для открытия и закрытия клапана не указаны, отклонения должны быть обнаружены на основе различий между цилиндрами (или по сравнению с заведомо исправным двигателем).

Различные конструкции коллектора будут показывать разное относительное время фаз впуска и выпуска. Однако ширина фазы впуска всегда по существу такая же, как фаза выпуска. Фазы также всегда существенно симметричны относительно ВМТ. На практике это означает, что когда впускной клапан закрывается на 140° до ВМТ, выпускной клапан должен открываться примерно на те же 140° после ВМТ. Другими словами, в том же взаимном положении поршня. Из-за этой симметрии на диаграмме количества газа в цилиндре видны одни и те же характерные точки, расположенные одна над другой.

Рисунок 7: Неправильно установлены фазы газораспределения, поэтому клапаны открываются и закрываются с опозданием. Маркер А
устанавливается в положение поршня, совпадающее с концом закрытия впускного клапана, а маркер
В — с началом открытия выпускного клапана.

Это актуально для двигателей с узкими фазами газораспределения и с широкими фазами газораспределения — фазовая асимметрия обычно не выходит за пределы ±10°.