DIAGNOSTICAREA MOTOARELORSuport de curs

Prof. Dr. Ing. Nicolae UREA

1

CUPRINS1. Generaliti 1.1.Definiii 1.2 Domeniile de utilizare a diagnosticrii n cadrul ntreinerilor tehnice 1.3. Tipuri de diagnosticare 1.4. Clasele diagnosticrii tehnice 1.5. Diagnosticarea automat 1.6. Sisteme de diagnosticare la bord 2. Structura parametrilor de diagnosticare parametri de diagnosticare 2.1. Obiective 2.2. Tehnologia i structura procesului de diagnosticare 2.3. Succesiunea operaiilor de diagnosticare 2.4. Rolul diagnosticrii n procesul de diagnosticare a automobilelor 2.5. Parametri de diagnosticare 2.6. Particularitile parametrilor de diagnosticare 2.7. Valori caracteristice ale parametrilor de diagnosticare 3. Determinarea valorilor limit ale parametrilor de diagnosticare 3.1. Obiective 3.2. Determinarea valorilor limit 3.3. Prognozarea duratei remanente de funcionare a automobilelor pe baza diagnosticrii 4. Diagnosticarea strii tehnice a motoarelor 4.1. Obiective 4.2. Schimbarea strii tehnice 4.3. Parametrii de diagnosticare global 4.3.1. Diagnosticarea dup puterea efectiv 4.3.2. Diagnosticarea pe baza consumului de combustibil 4.3.3. Diagnosticarea dup zgomot 4.3.4. Diagnosticarea puterii motorului prin metoda accelerrii n gol 5. Diagnosticarea de profunzime a motorului 5.1. Diagnosticarea mecanismului motor 5.1.1. Diagnosticarea pe baza presiunii la sfritul comprimrii 5.1.2. Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus n cilindrii 6. Diagnosticarea de profunzime a motorului (continuare) 6.1. Diagnosticarea mecanismului motor pe baza depresiunii din colectorul de admisie 6.2. Diagnosticarea gradului de etanare a cilindrilor 6.2.1. Diagnosticarea pe standul cu role 6.2.2. Msurarea depresiunii cu scoaterea din funciune a unui cilindru 6.2.3. Msurarea debitului de gaze scpate n carter 6.3. Diagnosticarea motorului prin metoda vibroacustic

2

7. Diagnosticarea mecanismului de distribuie 7.1. Simptomatologie 7.2. Schimbarea strii tehnice 7.3. Verificarea jocului termic 7.4. Verificarea etaneitii 7.5. Verificarea fazelor de distribuie 7.6. Analiza zgomotelor 7.7. Studiu de caz 8. Diagnosticarea instalaiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin scnteie 8.1. Schimbarea strii tehnice 8.2. Analizoare cu absorbie cu radiaii infraroii 8.3. Diagnosticarea dup gradul de poluare 9. Diagnosticarea instalaiei de alimentare a motoarelor cu aprindere prin comprimare 9.1. Diagnosticarea global 9.1.1. Opacimetre care funcioneaz pe principiul filtrrii 9.1.2. Opacimetre care funcioneaz pe principiul absorbiei 9.2. Diagnosticarea de profunzime 9.3. Proba de zgomot BOSCH 9.4. Diagnosticarea pompelor de injecie 9.5. Diagnosticarea echipamentului de injecie pe baza oscilogramei presiunii din conducta de refulare 9.6. Diagnosticarea echipamentului de injecie pentru motoare Diesel cu comand electronic 9.7. Diagnosticarea bujiilor incandescente 10. Diagnosticarea instalaiei de rcire a motoarelor 10.1. Schimbarea strii tehnice 10.2. Parametri de diagnosticare 10.3. Diagnosticarea etaneitii instalaiei 10.4. Diagnosticarea funcionrii termostatului 10.5. Testarea supapelor buonului de umplere 10.6. Testarea radiatoarelor 10.7. Calitatea lichidului de rcire 10.8. Rcirea cu ap 11. Diagnosticarea instalaiei de ungere 11.1. Schimbarea strii tehnice a instalaiei de ungere n procesul de exploatare 11.2. Diagnosticare complex (global) a instalaiei de ungere 11.3. Diagnosticarea de profunzime 11.3.1.Diagnosticarea pompelor de ulei 11.3.2. Diagnosticarea filtrelor de ulei

3

1. PRINCIPIILE GENERALE ALE DIAGNOSTICRII AUTOVEHICULELOR

OBIECTIVE 1. Definirea conceptelor utilizate n domeniul diagnosticrii. 2. Prezentarea tipurilor i claselor de diagnosticare. 3. Diagnosticarea la bord (OBD).

4

GENERALITI 1.1. Definiii: Diagnosticarea tehnic a autovehiculelorreprezint totalitatea operaiilor tehnice i tehnologice necesare pentru determinarea strii tehnice i a capacitii de funcionare a unui sistem sau a ntregului automobil, precum i evaluarea acestora n raport cu condiiile de exploatare, fr demontarea pieselor sau a ansamblului respectiv. Diagnosticarea permite evaluarea resursei remanente i a capabilitii funcionale a automobilelor, n limitele solicitrilor date de regimul de exploatare i a prognozrii duratei sigure de funcionare (fr cderi).

5

1.2. Domenii de utilizare ale diagnosticrii: Domeniul principal de utilizare a diagnosticrii n procesul de mentenan a autovehiculelor l reprezint inspeciile tehnice planificate i operative, controlul calitii ntreinerii, reviziile impuse de legislaii pentru sigurana circulaiei i protecia mediului.1.3. Tipuri de diagnosticare:

Diagnosticarea funcional cuprinde un complex de msuri prin care se verific direct sau indirect capacitatea de lucru a unui sistem tehnic pe baza msurrii principalilor parametri ai sistemului. Rezultatele msurtorilor se compar cu valorile limit stabilite pentru sistemul dat. n funcie de modul de efectuare, diagnosticarea funcional poate fi realizat intern (computer de bord) sau extern cu aparate specializate pe sistemele autovehiculelor.

6

Diagnosticarea defectoscopic are menirea s determine: cauza defeciunii; localizarea elementelor defecte sau a dereglajului; parametrul de stare modificat. Un rol important al diagnosticrii defectoscopice este i aprecierea modului n care sunt intercondiionate regimul de exploatare, sarcina de transport, regimul de mentenan, cu natura defeciunii. Funcia de evaluare a diagnosticrii defectoscopice are n vedere stabilirea msurilor de repunere n funciune a sistemului. Volumul de munc pentru repunerea n funciune l constituie operaiile de reglaj necesare sau operaiile de nlocuire a elementelor nereglabile defecte. Diagnosticarea duratei remanente de funcionare este un alt domeniu de aplicaie al diagnosticrii tehnice. Aceast form de diagnosticare se realizeaz ca o operaie de sine stttoare de genul verificare-planificare. Pe baza rezultatelor se prevd termenele raionale ale operaiilor de ntreinere i durata funcional fr cderi a automobilelor. Diagnosticarea defectoscopic i diagnosticarea resursei (duratei) remanente de funcionare formeaz mpreun diagnosticarea de 7 degradare.

n afar de cele trei tipuri principale de diagnosticare amintite mai nainte, exist o clasificare tipologic dup alte criterii. n funcie de ctigul informaional se deosebesc: diagnosticrile complexe (globale); diagnosticrile de profunzime (pe elemente). Exemplu: n cazul unei diagnosticri defectoscopice, prin diagnosticarea complex (global) se determin sistemul care este defect sau prezint anomalii funcionale i dup aceea, pe baza diagnosticrii de profunzime, elementul defect sau dereglarea care a generat funcionarea aparametric. (Motorul se supranclzete: Prin diagnoz complex se determin ca fiind defect sistemul de rcire. Prin diagnoz de profunzime se constat elementul defect: termostatul.8

scopului i domeniilor de aplicaie a diagnosticrii tehnice n cadrul mentenanei automobilelor, se deosebesc cinci clase de diagnosticare: Diagnosticarea empiric n cadrul acestei forme de diagnosticare se face o evaluare a strii tehnice pe baza datelor nominale obinnd o decizie de forma bine-ru. Diagnosticarea empiric nu constituie o diagnosticare tehnic exact, deoarece nu poate realiza o prognoz de funcionare, ns la elemente sau sisteme simple poate fi satisfctoare n cazul n care se efectueaz de ctre un personal cu experien. Se poate utiliza n cazul unei diagnosticri globale. Diagnosticarea tehnic simpl se aplic la stabilirea strii tehnice a sistemelor automobilului cu ajutorul aparatelor de msur. Evaluarea strii tehnice rezult din compararea mrimilor msurate cu valorile nominale ale parametrilor de stare, respectiv de diagnosticare i prin urmrirea tendinei de modificare a parametrilor de diagnosticare n raport cu valorile limit de degradare stabilite empiric. Pentru sistemele importante ale automobilului se obine o prognozare a resursei remanente de funcionare dar cu eroare relativ mare. Diagnosticarea tehnic simpl se utilizeaz n cadrul diagnosticrilor globale sau planificate care se practic la societile de transporturi.

1.4. Clasele diagnosticrii tehnice: Din punct de vedere al

9

Diagnosticarea tehnic cu un sistem de aparate de verificat i evaluarea statistic a strii de degradare. Starea tehnic a sistemelor automobilului se determin cu un complet polivalent de aparate asistate de calculator. Evaluarea strii tehnice se face n limitele de deteriorare stabilite anterior iar rezultatul diagnozei se nregistreaz i se prelucreaz statistic constituind baza pentru determinarea resursei remanente de funcionare. Diagnosticarea tehnic cu un complex de aparate de verificat i prelucrarea automat a informaiilor. Starea tehnic se determin cu ajutorul unui complex de aparate de msur. Datele msurate, se transmit unui sistem de diagnoz interior, respectiv computer de diagnosticare, care coordoneaz procesele de msurare i evalueaz datele, acestea fiind stocate ntr-o memorie i transmise unui calculator exterior (caset de diagnosticare). Datele de msurare, n cadrul acestei forme de diagnosticare, se prelucreaz automat iar pe imprimant se obin msurile de repunere n funciune (reglajele necesare, nlocuiri, etc.). Totodat, datele obinute dup msurare se stocheaz ntr-o memorie pentru utilizri ulterioare. Aceast clas este utilizat la diagnosticarea complex i de profunzime a sistemelor complicate.10

Diagnosticarea automat. Se caracterizeaz prin determinarea i evaluarea tuturor parametrilor de diagnosticare ntr-o succesiune continu, automat. Automatizarea poate fi extins pn la nivelul deciziilor de ntreinere. Efortul manual se reduce la corectarea sau reglarea poziional a senzorilor, respectiv a canalelor de semnale, iar reglajele ntre dou msurtori necesare trebuie s se realizeze cu o probabilitate redus. n prezent n practica construciei i exploatrii automobilelor pot aprea i forme mixte.

11

SISTEMELE DE DIAGNOSTICARE LA BORD (On-Board Diagnosis)

OBD

Sisteme computerizate care monitorizeaz starea mecanismelor, a sistemelor de reducere a emisiilor, precum i a componentelor importante ale motorului. Sisteme de autodiagnosticare ncorporate n module electronice care se gsesc montate pe autovehiculele moderne.

Paii parcuri n cazul detectrii unei defeciuni:1. Apariia unui semnal luminos de avertizare MIL (Malfunction Indicator Lamp) 2. Generarea unui cod de defeciune de ctre calculatorul de bord i stocarea acestuia n memoria calculatorului. 3. Alegerea unor aciuni de restabilire.12

Sistemul OBD a fost pentru prima dat introdus de ctre firma General Motors n anul 1981. Clasificare: Sistemul OBD (1981-1996). Sistemul OBD II (1996-prezent). Sistemul OBD III (se afl n prezent n faza de cercetare).NEAJUNSURILE SISTEMULUI OBD: 1. Monitoriza numai sistemele care se ocup cu reducerea emisiilor autovehiculului. 2. Nu lua n calcul emisiile evaporative. 3. Lipsa standardizrii n cazul: - semnalului luminos de avertizare al defeciunii; - codurilor de diagnosticare ale defeciunilor.13

Transmiterea serial a datelor pentru sistemul OBD (soluie adoptat de Toyota n 1989).14

ECM care echipa autovehiculele anilor 1985-1987

ECM care echipa autovehiculele anilor 1992-1995.

15

Semnal luminos de avertizare a conductorului auto n cazul apariiei unei defeciuni

Amplasarea conectorului n partea stng sub panoul de bord al autovehiculului

16

SISTEMUL DE CONTROL AL MOTORULUI, CONFORM CU OBD II

17

MODULUL DE CONTROL AL MOTORULUI N CAZUL SISTEMULUI OBD II

18

TRANSMITEREA DATELOR LA DISTAN N CAZUL SISTEMELOR OBD ncorporarea transponderilor radio n cadrul sistemelor de diagnosticare la bord ale autovehiculelor Transponderul reprezint un radio transmitor-receptor, activat s transmit datorit recepiei unui semnal prestabilit. Standardul OBD III se refer la integrarea tehnologiei transponderilor n cadrul sistemelor OBD II. Transponderul plasat pe autovehicul, va transmite: numrul de identificare al autovehiculului (VIN); codul referitor la starea sistemului OBD; codurile de diagnosticare ale defeciunilor.19

Sistem OBD III bazat pe tehnologia celular20

Pentru a exploata mai departe datele care au fost generate de ctre sistemele de diagnosticare la bord, sunt necesare un numr de sisteme IT (sisteme backend) ca parte a unei infrastructuri IT, avnd urmtoarele funcii: stocarea datelor; exploatarea datelor; transmiterea datelor; securitatea datelor. Telediagnosticarea reprezint diagnosticarea cu ajutorul telematicii. Aplicarea telematicii n cazul autovehiculelor acoper o larg varietate de nevoi: telefon mobil; aplicaii mobile de birou: e-mail, fax; asisten n caz de urgen sau accident; ndrumare de parcurs (route-guidance).

21

Exemplu de asisten n caz de urgen

22

2. STRUCTURA PROCESULUI DE DIAGNOSTICARE PARAMETRI DE DIAGNOSTICARE

23

STRUCTURA PROCESULUI DE DIAGNOSTICARE PARAMETRI DE DIAGNOSTICARE

2.1.OBIECTIVE: 1. Asimilarea tehnologiei i structurii procesului de diagnosticare. 2. Descrierea tipurilor de parametri de diagnosticare precum i a proprietilor acestora. 3. Descrierea valorilor caracteristice ale parametrilor de stare i a celor de diagnosticare.24

2.2. TEHNOLOGIA I STRUCTURA PROCESULUI DE DIAGNOSTICARE Procesul de diagnosticare al automobilelor cuprinde : Msurare pentru diagnoz; Evaluare a rezultatelor. Valorificarea rezultatelor diagnozei pentru ntreinere i prognozare se realizeaz printr-un proces de prelucrare a datelor obinute la verificarea mai multor uniti sau asupra unui singur exemplar care a fost supus unui ir de verificri ntr-un interval de timp dat. Aceste informaii pot defini evoluia fenomenului (proces de uzur, mbtrnire etc.) i n consecin determin strategia de ntreinere dependent de starea tehnic a sistemului respectiv.25

- tehnologii de diagnosticare planificate, care cuprind diagnosticri globale bine determinate (ex. determinarea puterii, a consumului specific de combustibil la un motor ntr-un punct de funcionare definit din caracteristica de turaie sau funcionarea instalaiei de frnare); -tehnologii de diagnosticare variabile, ntocmite pe baza unor scheme-cadru n special pentru diagnosticarea defectoscopic n situaia apariiei unui rezultat negativ de diagnosticare funcional global sau pierderea vizibil a capacitii de funcionare. n acest caz, apare util diagnosticarea de profunzime viznd diferite procedee de msurare pentru aceeai mrime de stare ntr-o succesiune optimal stabilit empiric sau asistat de calculator. Aceast succesiune const dintr-o ealonare periodic a proceselor de msurare pentru diagnosticare i de evaluare a rezultatelor pn la soluionarea problemei n ansamblu.26

Tehnologia de diagnosticare defectoscopic

27

Tehnologia de diagnosticare a duratei remanente de funcionare

28

La evaluarea diagnosticrii se prelucreaz datele i constatrile diagnozei, pe baza crora se stabilesc: Variaia n timp a proceselor de uzur pentru stabilirea legilor de uzur i a limitelor acestora n funcie de rulaj sau timp de funcionare; Calculul mediei timpului de bun funcionare a elementelor i sistemelor i stabilirea ratei cderilor pentru diferite moduri de ntreinere; Calculul frecvenei strilor de defectare n vederea modificrii programului de ntreinere i pentru o exploatare optimal i economic a automobilelor.29

2.3. SUCCESIUNEA OPERAIILOR DE DIAGNOSTICARE

Diagnosticare complex

30

Diagnosticare simplificat (tip Peysa)

31

2.4. ROLUL DIAGNOSTICRII N PROCESUL DE EXPLOATARE A AUTOMOBILELOR Diagnosticarea este operaia care determin necesitile reale de efectuare a unor lucrri de ntreinere (reglaje, nlocuiri de componente).

n cadrul mentenanei automobilelor, diagnosticarea are un rol de regulator !Avantajele efecturii operaiilor de mentenan pe baza diagnosticrii: funcionarea sigur n exploatare cu luarea n considerare a condiiilor variabile de exploatare; micorarea timpilor de staionare pentru ntreinerea tehnic; reducerea timpului efectiv de lucru la operaiile de ntreinere prin diagnosticare defectoscopic; exploatarea sigur a automobilelor la parametri economici optimi i n concordan cu normele de poluare; economii de materiale prin utilizare a rezervelor de uzur 32 existente.

2.5. PARAMETRI DE DIAGNOSTICARE n timpul funcionrii automobilelor are loc interaciunea dintre piese mediul exterior. Structurile sufer modificri continue sau discrete, trecnd astfel prin diverse faze care reprezint abateri mai mici sau mai mari de la starea iniial. Aceste modificri sunt de natur: - dimensional, - mecanic, -de structur fizic, -chimic, -electric sau -complex. Ele se pot exprima cantitativ, prin schimbarea valorilor unor parametri numii parametrii de stare. De cele mai multe ori ns, determinarea valoric exact a acestor parametri nu este posibil. De aceea, se recurge la un procedeu de stabilire indirect a strii tehnice, opernd cu alte mrimi dependente ntr-un anumit fel de parametri de stare i msurabile pe o cale oarecare. Valoarea acestor parametri, numii parametri de diagnosticare constituie exprimarea cantitativ a schimbrilor survenite n structura ansamblului autovehiculului i deci a modificrilor 33 parametrilor de stare ai acesteia.

Exemplu: grupul piston-cilindru are ca proces funcional de baz producerea de lucru mecanic util, dar pe lng aceasta mai apar i alte procese auxiliare parazite: nclzire, fum la evacuare, zgomote, bti, arderea uleiului din sistemul de ungere, modificri ale presiunii de compresie, scpri de gaze n carter etc. Astfel de procese nsoitoare nu apar n cazul sistemelor cu stare tehnic bun, sau se produc cu o intensitate neglijabil, accentundu-se numai n cazul producerii defeciunilor. n multe cazuri apariia lor este legat implicit de nrutirea parametrilor tehnici de exploatare ai motorului, dar constituie indiciul sigur al existenei defeciunii. Intensitatea desfurrii acestor procese este determinat de starea tehnic a pieselor care constituie acest grup: pistonul, segmenii i cilindrul.34

Parametrii de stare: jocul dintre piston i cilindru; jocul axial al segmenilor n canale; fanta segmenilor; elasticitatea i integritatea lor. Aceste mrimi nu pot fi msurate direct de la exterior fr demontarea motorului, dar variaia lor, poate fi apreciat cantitativ indirect prin urmtoarele mrimi numite Parametrii de diagnosticare: putere; consum de combustibil i lubrifiant; densitate de fum n gazele de evacuare; debitul i presiunea gazelor scpate n carter; presiunea n cilindru la sfritul compresiei; scprile de aer; intensitatea i natura zgomotelor.35

2.6. PARTICULARITILE PARAMETRILOR DE DIAGNOSTICARE

1. univocitatea; 2. sensibilitatea; 3. informativitatea; 4. repetabilitatea (stabilitatea); 5. economicitatea .

36

1. Univocitatea exprim caracterul legturii ntre parametrii de stare i cei de diagnosticare. Legtura este univoc atunci cnd unei valori a unui parametru de stare (S) i corespunde o singur valoare a parametrilor de diagnosticare (D) n toat plaja de variaie a primei mrimi: Sn...Sl (Sn valori nominale, Sl valori limit ale parametrului de stare) curbele 1 i 2 din figur. Univocitatea se traduce prin condiia matematic a creterii sau descreterii monotone a parametrului de diagnosticare, fr extreme.

37

2. Sensibilitatea unui parametru de diagnosticare arat variaia sa specific atunci cnd valoarea parametrului de stare s-a modificat elementar i este dat de valoarea absolut a raportului:

D SDup cum se vede din diagrama sensibilitatea factorului de diagnosticare (D1) este mai mare dect cea a lui (D2).38

3. Informativitatea parametrului de diagnosticare exprim probabilitatea stabilirii diagnosticului tehnic exact prin folosirea parametrului respectiv. Informativitatea este maxim n cazul legturilor simple cnd valoarea unui parametru de diagnosticare D este determinat de un singur parametru de stare S [D = f(S)] cum e cazul celor mai simple sisteme: S D Mai este maxim i atunci cnd acelai parametru de stare S determin valorile mai multor parametri de diagnosticare D1, D2, D3 D1= f1(S); D2 = f2 (S); D3 = f3 (S) D1 S D2 D3 Gradul de informativitate este redus cnd mai muli parametri de stare S1, S2, S3 influeneaz aceeai parametri de diagnosticare D. D = f(S1,S2,S3) S1 S2 S3 D

39

4. Stabilitatea (repetabilitatea) parametrului de diagnosticare este determinat de abaterea maxim a mrimii acestuia fa de valoarea sa medie, n cazul repetrii probelor n aceleai condiii de testare. Un parametru de diagnosticare este cu att mai valoros cu ct repetabilitatea sa este mai mare, deci cu ct valorile obinute sunt mai grupate.

5. Economicitatea exprim cheltuielile specifice impuse de msurarea parametrului de diagnosticare.

40

2.7. VALORI CARACTERISTICE ALE PARAMETRILOR DE DIAGNOSTICARE Starea tehnic a automobilului se poate aprecia dup valorile parametrilor si de stare. Acetia sufer modificri permanente continue sau discrete. Variaiile continue sunt determinate de: uzura normal, de mbtrnirea materialelor, coroziune etc. i urmeaz o evoluie corespunztoare modului propriu de desfurare a acestor procese, aa cum se exemplific n figura. Folosind metode statistice, teoria fiabilitii ncadreaz modificarea parametrilor de stare, n legi probabilistice.

41

Modificrile discrete ale parametrilor de stare ai mainilor sunt prilejuite fie de aciunea distructiv a unor condiii de exploatare n afara limitelor normale (ocuri, izbiri), fie de existena unor defecte de fabricaie. Cderile provocate de aceste cauze nu respect o lege oarecare i de aceea evoluia lor nu poate fi modelat matematic, motiv pentru care ies de sub incidena preocuprilor diagnosticrii. n cazul uzurii normale sau forate, un parametru de stare are o variaie continu n timpul creia ia diverse valori. Din mulimea acestora se disting trei situaii caracteristice: prima dintre acestea corespunde unui automobil (subansamblu, pies) nou sau ieit din reparaie capital. Valorile respective ale parametrilor de stare se ncadreaz n limitele de toleran ale procesului respectiv de fabricaie sau reparaie la nivelurile prevzute n documentaia tehnic. Acestea se numesc valori nominale sau iniiale Sn i se stabilesc de regul, dup terminarea perioadei de rodaj a automobilului.42

a doua situaie corespunde stadiului de exploatare, cnd parametrul de stare sufer modificri, care afecteaz starea tehnic a mainii i provoac apariia unor efecte simptomatice secundare: zgomote, fum, creteri de temperatur, care ns nu scot vehiculul din funciune, dei performnanele sale pot fi afectate. Valorile parametrilor de stare realizate n momentul n care agregatul sau automobilul n ansamblu nu mai pot fi considerate ca avnd o stare tehnic bun, dar totui pot funciona pn la urmtoarea intervenie dup un rulaj mai ndelungat fr alte intervenii se numesc valori admisibile Sa.43

a treia dintre situaii o reprezint cazul n care parametrul de stare atinge valoarea limit Sl. Aceast stare corespunde scoaterii din funciune a piesei, a agregatului sau automobilului. Prin urmare, starea tehnic rea a unui automobil este determinat de apariia n structura sa a unor defeciuni de diferite genuri i intensiti la unul sau mai multe agregate sau piese. Defeciunile nu scot maina din funcionare, nu o fac nefuncionabil din punct de vedere tehnic; ns neremedierea la timp a acestor defeciuni poate avea consecine mai grave, poate cauza o cdere (ruperi, gripaje, spargeri) adic un eveniment tehnic care conduce la imobilizarea vehiculului. Valorilor nominale, admisibile i limit, ale parametrilor de stare, le corespund n mod similar aceleai niveluri ale parametrilor de diagnosticare. 44

Determinarea valorilor limit ale parametrilor de diagnosticare

45

3.1.Obiective: n acest capitol studenii se vor familiariza cu: Valorile caracteristice ale parametrilor de diagnosticare; Determinarea valorilor limit ale P.D.; Prognozarea duratei remanente de funcionare.

46

Valorilor nominale, admisibile i limit, ale parametrilor de stare, le corespund n mod similar aceleai niveluri ale parametrilor de diagnosticare. Valorile nominale ale parametrilor de diagnosticare se stabilesc de uzina constructoare, pe baza documentaiei tehnice, a cercetrilor de laborator sau de exploatare. Ele pot fi supuse corecturilor care in seama de regimul exploatrii (de pild, se accept un consum mai mare de combustibil i lubrifiani dac automobilul este exploatat n condiii grele, rulajul se efectueaz n zone montane, cariere, etc.) Astfel de corecii sunt prevzute, de regul, n normative.

47

3.2. Determinarea valorilor limit ale parametrilor de diagnosticare este o operaie mai dificil, care se efectueaz pe baze statistice plecnd de la msurarea efectiv a unui parametru de diagnosticare oarecare ntr-un parc de automobile cu diferite stri tehnice. Practic, se procedeaz n felul urmtor: se supune ncercrii un numr oarecare de agregate sau automobile, determinndu-se tot attea valori ale parametrului de diagnosticare cercetat. Acestea se aeaz n ordine cresctoare iar irul rezultat se limiteaz ntre dou valori: (Dmax) i (Dmin) ntre care trebuie s se afle i valoarea nominal Dn sau ntre valorile Dn i Dmax (Dmin), dac mulimea valorilor parametrului de diagnosticare admite numai o limit.48

Limitele se fixeaz arbitrar astfel nct ele s cuprind valorile msurate care apar cu cele mai ridicate frecvene a cror sum este N*, precum i valoarea nominal. Se construiete histograma de distribuie, folosind ca interval mrimea -D calculat cu formula lui Stegers:

D max D min D = 1 + 3,3lgNSe alege apoi o lege de repartiie n funcie de aspectul histogramei i se calculeaz parametrii repartiiei: valoarea medie Dm; dispersia:

Dd = (t m) f (t)dt2 049

legea probabil de distribuie i criteriul Pearson.

Odat legea de distribuie determinat (vezi figura) se pune problema stabilirii valorilor limit ale parametrului respectiv. Pentru aceasta se va ine seama de concluzia rezultat practic c n cazul unei limitri superioare a factorului de diagnosticare, toate obiectele care corespund limitei de probabilitate P 0,85 au stare tehnic bun, iar cele care corespund valorilor parametrului de diagnosticare plasate dincolo de limita P 0,95 au stare tehnic rea. n cazul n care se consider primului criteriu drept limit valoric a parametrului de diagnosticare, probabilitatea considerrii unor obiecte defecte, cu diagnostic bun este minim n timp ce n domeniul P 0,95 minim este probabilitatea scprii unor 50 defecte cu apreciere bun.

Deci, n cazul sistemelor i mecanismelor importante (din punct de vedere al siguranei circulaiei) domeniul de apreciere a valorilor limit pentru parametrul de diagnosticare respectiv va fi limitat la o mprtiere de 85 %, n timp ce pentru celelalte pri ale autovehiculului, domeniul de mprtiere poate fi mrit pn la 95 %. n cazul unei limitri bilaterale a distribuiei, limitele parametrului de diagnosticare, n cazul mprtierii de 85 % se calculeaz cu relaia: Dl = Dm 1,5 DDunde: Dm valoarea medie a parametrului de diagnosticare DD factorul de dispersie din legea de repartiie stabilit.51

iar pentru mprtierea de 95 % cu relatia: Dl = Dm 2 DD

n cazul unei limitri unice superioare, limita se determin cu expresiile: Dl = Dm + DD - pt. 85 % DD - pt. 95 %

Dl = Dm + 1,7

Aceste relaii dau valori mai exacte pentru legea de distribuie normal, i sunt mai puin recomandabile pentru distribuia gamma.

52

3.3. PROGNOZAREA DURATEI REMANENTE DE FUNCIONARE A AUTOMOBILELOR PE BAZA DIAGNOSTICRII

n ultima etap a lucrrilor de diagnosticare se efectueaz analiza rezultatelor diagnosticrii automobilului. Efectund periodic aceste operaii, apare n mod implicit variaia parametrilor strii tehnice care permite evaluarea valorilor pe care le vor avea aceti parametri ntr-un viitor mai apropiat sau mai ndeprtat. Cu alte cuvinte, exist probabilitatea prognozrii evoluiei unui parametru, respectiv a strii tehnice a unui agregat.53

Prognoza permite: prevenirea defectelor, evidenierea uzurilor normale, analizarea procesului de mbtrnire a pieselor, indic parcursul pn la prima reparaie i ntre reparaii, prentmpin demontrile inutile.

De asemenea, prognoza micoreaz n mod sensibil manopera lucrrilor de reparaii.54

Prognozarea se bazeaz pe rezultatele diagnosticrii i se reduce la determinarea capabilitii tehnice remanente sau a capabilitii garantate pentru o funcionare fr defectare a mecanismelor, instalaiilor i agregatelor automobilului pn la urmtoarea diagnosticare sau reparaie.

55

Forma funciei care determin capabilitatea remanent, n dependen de timpul de funcionare, este urmtoarea:

D = D0 + bt.unde: D0 b t - valoarea iniial a parametrului de control; - coeficient de proporionalitate; - timpul de funcionare al componentei respective; - indicele gradului ecuaiei.

Resursa remanent din momentul diagnosticrii pn la momentul n care apare necesitatea efecturii unei lucrri de mentenan este:

t rem

diagnosticrii;

Dlim - valoarea limit a parametrului de control; Dd - valoarea gsit a parametrului la momentul efecturii56

Dlim D0 = td 1 D d D0

td - timpul de funcionare (parcursul) de la nceputul exploatrii pn n momentul diagnosticrii.

57

n cazul n care nu este cunoscut parcursul (timpul td) de funcionare de la nceputul exploatrii pn n momentul diagnosticrii, resursa remanent se determin pe baza parcursului ntre dou diagnosticri. trem = R . trem Coeficientul R se obine din expresia:

R=

1 +1 D d D0 1 D d1 D0

deci

t

' rem

Dlim D0 = t 1 D D d 0

Unde: t - timpul de funcionare ntre dou diagnosticri.58

59

Valoarea exponentului () se d n tabel pentru o serie de parametri ai strii tehnice: Parametrul de diagnosticare Particule metalice de uzur n ulei Debitul de gaze scpate n carter - pn la schimbarea segmenilor - dup schimbarea segmenilor Jocul n mecanismul motor Uzura camelor pe nlime Uzura radial a rulmenilor Uzura n grosime a dinilor pinioanelor Uzura arborilor canelai Uzura tifturilor,cilindrilor i arborilor Jocul termic al supapelor 2 1,3 1,5 1,4 1,1 1,5 1,5 0,9-1,1 1,4 1,160

Diagnosticarea strii tehnice a motoarelor

61

4.1.OBIECTIVE Punerea n eviden a parametrilor de diagnosticare general (global). Evidenierea dependenei dintre parametrii de diagnosticare i parametrii de stare ai motorului. Ce este coeficientul de informativitate. Diagnosticarea general dup puterea efectiv pe stand i prin suspendarea funcionrii cilindrilor. Diagnosticarea dup consumul de combustibil. Diagnosticarea dup zgomot a motorului. Diagnosticarea prin metoda acceleraiei n gol. Diagnosticarea dup presiunea la sfrtul comprimrii. Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus n cilindrii. Evaluarea strii tehnice a mecanismului motor pe baza msurrii depresiunii din colectorul de admisie. Diagnosticarea etaneitii cilindrilor pe baza debitului de gaze scpate n carter. Diagnosticarea prin metoda vibroacustic.62

4.2. Schimbarea strii tehnice Schimbarea strii tehnice se produce n sensul nrutirii parametrilor ca urmare a uzurii normale sau accidentale a elementelor structurale i a subansamblelor (mecanism motor, mecanism de distribuie, instalaia de alimentare, rcire, ungere, aprindere etc.) precum i a dereglrii sau avarierii unora din componente. Diagnosticarea motorului se poate realiza n dou moduri: a) Diagnosticare global sau general; b) Diagnosticare de profunzime sau pe elemente. 63

4.3. Parametrii de diagnosticare global utilizai sunt: 1 2 3 4 puterea efectiv a motorului; consumul de combustibil; nivelul de zgomot; gradul de poluare (se trateaz n cadrul

capitolelor referitoare la instalaiile de alimentare).

64

Mecanisme sau instalaii care pot modifica parametrii de diagnosticare 1,2. Puterea i consumul de combustibil; instalaia de alimentare cu aer i combustibil; mecanismul motor; mecanismul de distribuie; sistemul de rcire; instalaia de aprindere. 3.Nivelul de zgomot instalaia de alimentare aer-combustibil; mecanismul motor; instalaia de rcire; mecanismul de distribuie; 4. Nivelul noxelor din gazele de evacuare instalaia de alimentare aer-combustibil; mecanismul de distribuie; instalaia de aprindere; mecanismul motor;65

Diagnosticarea de profunzime: Utilizarea coeficientului de informativitate Kinf. unde Xmax este valoarea maxim a parametrului de diagnosticare Xmin valoarea sa minim. Metoda sau parametrul de diagnosticare se consider edificator dac: Kinf 0,5.

K inf

X max X min = X max66

Parametrul de diagnosticare

Valoarea parametrilor Xmax Xmin

Kinf

Consumul de ulei prin ardere (g/h) Presiunea la finele compresiei (Mpa) Depresiunea n colectorul de admisie (Pa) Pierderea de substan n cilindrii

180

10

0,94

0,8

0,55

0,34

450

400

0,112

85

25

0,706

(%)

67

4.3.1. Diagnosticarea dup puterea efectiv determinarea direct a puterii; suspendarea funcionrii cilindrilor;

1. Determinarea puterii efective a motorului se realizeaz pe standurile de ncercri dinamice a automobilelor

Pe = c f c e tr Penunde: cf = 0,95 - abaterea de la valoarea de proiectare a puterii datorit limitelor de toleran acceptate n fabricaie de 5%, ce = 0,85 0,9 - scderea puterii ca efect al procesului de exploatare tr = 0,88 0,92 la autoturisme i 0,820,88 la autocamioane scderea ca urmare a pierderilor n transmisie .

Pe = (0,65 0,8) Pen

68

Diagnosticarea prin suspendarea funcionrii cilindrilorPunerea n eviden a rezistenei interne create de unul sau mai muli cilindri la scoaterea din funciune a unui cilindru (sau mai muli cilindri) prin ntreruperea aprinderii sau alimentrii cilindrului respectiv. Proba se efectueaz la mers n gol. Funcionarea stabil a motorului este condiionat de egalitatea dintre cuplul motor indicat i cel rezistent (Mi1 = Mr).. m.a.s.

La m.a.s.dac variaiile procentuale de turaie ntre cilindri nu depesc 4%, se consider n stare tehnic bun. Pentru m.a.c. Proba se face pe caracteristica de regulator (nn... nmax) se msoar deplasarea captului liber al cremalierei, deplasare care servete drept criteriu de apreciere a mrimii neuniformitii funcionrii cilindrilor. 69

4.3.2. Diagnosticarea pe baza consumului de combustibil

Debitmetrul volumic (pe stand): nainte de nceperea msurtorilor propriu-zise, supapa electromagnetic 6 este nchis iar 3 este deschis, ceea ce permite pompei 2 s alimenteze motorul cu aprindere prin scnteie 5 din rezervorul 1. La nceperea msurtorii se nchide supapa 3 i se deschide 6, ceea ce faciliteaz alimentarea motorului din vasul 4 tarat n cm3.

n momentul n care plutitorul 7 ajunge n dreptul reperului zero (primul de sus pe scala de msur) contactele 8 decupleaz pompa 9 i cupleaz dispozitivul de nregistrare a distanei parcurse cu care este echipat standul. Dup 100 m de rulare pe stand, acelai dispozitiv repune supapele 3 i 6 n poziia iniial. Pe scala recipientului 4 se citete nivelul la care a ajuns combustibilul i deoarece scala este gradat n cm3 iar distana parcurs a fost 100 m, indicaia aparatului este de fapt consumul n l/100 km.70

Pentru msurtori ale consumului de combustibil corelat cu sarcina de transport, se utilizeaz aparate de consum care se monteaz pe automobil pentru probe de drum. Pistonul 1 care este executat cu o nalt precizie dimensional i calitate corespunztoare a suprafeelor, culiseaz liber n cilindru. La capetele cilindrului sunt montate microcontactele 4 care acioneaz bobinele supapelor electromagnetice 2 i 3 astfel nct dac o parte a pistonului este n legtur cu supapa de admisie 2 deschis, cealalt parte comunic cu supapa de refulare 3 deschis. La sfritul cursei pistonul acioneaz contactul 4 care va nchide admisia la 2 i o deschide la supapa 3, respectiv nchide refularea la 3 i deschide refularea la 2. Cursa pistonului este realizat de presiunea dat combustibilului de pompa de alimentare. Un numrtor de impulsuri nregistreaz fiecare al doilea impuls echivalentul a 10 cm3 de combustibil care trece spre motor. Precizia de msurare a aparatului este de 1%.

71

4.3.3. Diagnosticarea dup zgomot: Surse de zgomot: contactul pieselor aflate n micri reciproce, frecrile ntre piese, curgerea fluidelor de lucru (aer, lichide de rcire, ungere etc.), funcionarea ventilatorului, oscilaiile gazelor n colectoarele de admisie i evacuare, procesele de ardere normal sau detonant. Variaia intensitii zgomotelor: uzura suprafeelor n contact i modificrile de form ale pieselor n sensul amplificrii odat cu creterea jocurilor. Nivelul general de zgomot, ca parametru de diagnosticare general a motorului, se msoar cu sonometre cu cuar i se exprim n decibeli (dB). Pentru eliminarea gradului de reflexivitate a mediului i pentru a reduce influena pereilor reverberatori, distana de plasare a microfoanelor sonometrelor n jurul motorului nu trebuie s depeasc 20-30 cm. Limita admisibil a nivelului de zgomot se situeaz ntre 60-100 dB, valorile mai ridicate fiind valabile pentru motoare diesel.72

Sonometru

73

4.3.4. Diagnosticarea puterii motorului prin metoda accelerrii n gol: determinarea acceleraiei unghiulare aarborelui motor la accelerarea n gol (fr sarcin) a motorului. Determinarea puterii efective a unui motor (Pe) se poate face msurnd turaia (n) i acceleraia unghiular () n condiiile accelerrii brute a motorului pn la turaia maxim.

Pe = c n unde:

J c = 3 30 10

constante specifice unui anumit tip de motor74

Msurarea acceleraiei unghiulare i a turaiei motorului se realizeaz prin montarea pe carcasa volantului a unui traductor inductiv sau utilizarea traductoarelor de turaie existente, care genereaz impulsuri a cror frecven este direct proporional cu turaia arborelui. Msurtorile se realizeaz la regimul termic normal (85 95C ). Dup msurare se 75 efectueaz calculele pentru determinarea puterii efective.

Instalaie care permite msurarea direct i nregistrarea valorilor cuplului i puterii dezvoltate de motor la diferite turaii Componen: senzorul inductiv 1,

aparatul pentru nregistrarea turaiei i a acceleraiei unghiulare 2, multiplicatorul analogic 3 care efectueaz produsul dintre turaie i acceleraia unghiular n vedera determinrii puterii efective Pe i aparatul nregistrator 4 (tip x y). 5 i 6 reprezint senzorul i aparatul de msur a temperaturii lichidului de rcire.76

77

5. Diagnosticarea de profunzime a motoarelor

78

5.1. Diagnosticarea mecanismului motor Parametrii de stare: gradul de etanare al cilindrilor; abaterea de la forma geometric a pieselor de natur s determine depirea jocurilor admisibile n articulaii

Parametrii de diagnosticare: a) Pentru testarea gradului de etanare: 1. presiunea la sfritul compresiei; 2. pierderea de aer prin neetaneitile grupului piston-cilindru-segmeni; 3. depresiunea din colectorul de admisie; 4. debitul de gaze scpate n carter; 5. consumul de ulei prin ardere. b) Parametrii legai de mrimea jocurilor n articulaii i ntre piesele n micare relativ: 6. zgomotele anormale; 7. nivelul vibraiilor79

5.1.1. Diagnosticarea pe baza presiunii la sfritul comprimrii Aparatura: Compresometrele i compresografele utilizate au supape unisens i conuri de cauciuc care asigur o suficient etanare la nivelul orificiului bujiei sau injectorului. Aparatul se fixeaz prin apsarea conului de cauciuc 1 n orificiul bujiei sau injectorului. Presiunea aerului deschide supapa 3 prevzut cu arcul 2 i ajunge pe faa pistonului 4, care mpreun cu arcul 5 formeaz manometrul aparatului. Deoarece deformaia arcului 5 este direct proporional cu presiunea care acioneaz asupra pistonului 4, deplasarea captului 6 al tijei pistonului este proporional cu presiunea de compresie. Prghia 7 articulat la tija 6 a pistonului va transmite micarea la capul de nregistrare 8 (prevzut cu un vrf ascuit) care deplasndu-se, imprim pe hrtia cerat, gradat n uniti de presiune, valorile maxime ale presiunii la sfritul 80 compresiei.

Desfurarea probei: Se demonteaz bujiile sau injectoarele. Se apas conul din cauciuc al compresometrului pe orificiul bujiei (injectorului) primului cilindru. Se antreneaz arborele motor cu demarorul care va trebui s asigure turaii de cel puin 180-200 (min-1). Aceasta presupune o ncrcare la capacitatea maxim a bateriei de acumulatoare, demontarea tuturor bujiilor sau injectoarelor i deschiderea total a clapetei de acceleraie. Se repet operaiile pentru fiecare cilindru. Influena turaiei arborelui motor se explic prin faptul c pierderea de substan n procesul de comprimare depinde de durata acestuia respectiv de viteza pistonului. n regim normal de funcionare a motorului, influena turaiei asupra pierderilor de gaze din cilindru este nensemnat. n figur se observ c n intervalul 0 1000 rot/min exist o influen major a variaiei turaiei asupra valorii presiunii la sfritul compresiei iar la turaii mai mari aceast influen este neglijabil.

81

Influena regimului termic al motorului: n timpul msurtorilor valoarea presiunii de compresie este influenat de temperatura elementelor din grupul pistoncilindru-segmeni. Aceast influen se datoreaz dilatrilor termice care determin jocurile, gradul de etanare asigurat de uleiul existent la nivelul segmenilor i pe peretele cilindrului, i turaiei realizate de demaror (mai ridicat n cazul uleiului cald care are o vscozitate mai mic).

82

Aceast metod poate da rezultate decisive dac este asociat i cu alte diagnosticri cum ar fi consumul de ulei prin ardere, pierderea de aer prin neetaneiti etc., avnd n vedere c este caracterizat de un coeficient de informativitate sub 0,5. Evaluarea rezultatelor diagnosticrii n cazul n care nu se cunoate valoarea admisibil pentru presiunea de compresie, aceast limit se poate aproxima prin determinarea presiunii teoretice de compresie Pct. Pct = PA . n

unde PA este presiunea din cilindru la nceputul cursei de compresie, raportul de compresie, n exponentul politropic al comprimrii 1,3. Valoarea limit a presiunii de compresie este: Pc = 0,8 . Pct ntre cilindrii aceluiai motor, n cazul m.a.s., nu se admit diferene mai mari de 1 bar, iar la motoarele Diesel 2 bari. Diferene mai mari provoac intensificarea neuniformitilor funcionale ale motoarelor, creterea nivelului 83 vibraiilor i a solicitrilor dinamice ale pieselor mecanismului motor.

Corelnd rezultatele msurtorilor presiunii de compresie cu rezultatele altor forme de diagnosticare (consum de ulei, pierderea de aer prin neetaneitate, zgomote etc.), diagnosticarea prin determinarea presiunii de compresie, poate pune n eviden urmtoarele defeciuni: uzura excesiv a uneia sau a mai multor came; uzura excesiv, ruperea sau blocarea segmenilor; rizuri profunde sau rizuri excesive ale suprafeelor de lucru ale cilindrilor; fisurri ale garniturii de chiulas; micorarea cronoseciunii sau neetaneitatea supapelor84

5.1.2. Diagnosticarea pe baza pierderii de aer introdus n cilindrii Parametrii de stare tehnic: uzura cilindrilor; pierderea elasticitii sau ruperea segmenilor; deteriorarea etaneitii supapelor i a garniturii de chiulas Aparatura: Pneumometrul Sonda 1 a aparatului se introduce n orificiile bujiilor sau injectoarelor avnd grij ca n momentul msurtorii, pistonul cilindrului respectiv s se gseasc la P.M.S. la sfritul cursei de compresie. Se utilizeaz aer comprimat la o presiune de 0,4-0,6 M.Pa., preluat din reea sau de la surse individuale, conectarea la sursa de aer comprimat efectundu-se prin tubul 5.

85

Pentru msurtori, se lucreaz cu ventilul 4 nchis i 6 deschis, ceea ce permite realizarea circuitului de aer prin regulatorul de presiune 8, dup care aerul cu presiunea constant de 0,16 MPa trece prin orificiile calibrate 11 i 12 ajungnd la manometrul 13. n acelai timp aerul va trece prin supapa unisens 3, conducta 2 i sonda de msurare 1. Circuitul de aer, dup orificiul calibrat 11, evolueaz pe principiul vaselor comunicante i astfel manometrul 13 indic presiunea aerului din cilindri lund n considerare i pierderile prin neetaneiti la nivelul cilindrului. Supapa de siguran 9 care protejeaz manometrul 13 lucreaz la presiunea de 0,25 MPa. Manometrul 13 are o scal procentual (0-100%). La sonda 1 complet obturat (situaia ideal a unui cilindru fr scpri de ncrctur) indicaia este 0% (la unele tipuri 100%) iar la comunicarea liber cu mediul, indicaia manometrului 13 este 100% (sau 0% la unele tipuri constructive). n vederea asigurrii unei precizii acceptabile a msurtorilor i condiii uniforme de msurare la fiecare cilindru se impune ca naintea nceperii diagnosticrii s fie ndeplinite condiiile: 1. efectuarea tarrii aparatului prin introducerea sondei 1 ntr-un orificiu calibrat (din setul auxiliar al aparatului) i reglarea indicaiei manometrului 13 pentru indicaia 40%-cu ajutorul robinetului de tarare 10. 2. nainte de nceperea msurtorilor motorul se aduce la temperatura de regim. 86

Evaluarea strii tehnice n cazul n care sursa de pierderi este localizat la nivelul grupului cilindrusegmeni, prin turnarea unei mici cantiti de ulei rece cnd pistonul se afl la P.M.S. i repetarea msurtorii se indic o valoare superioar msurrilor anterioare; n cazul n care sursa de pierderi este localizat la nivelul suprafeelor de etanare a supapelor sau garniturii de chiulas, adugarea de ulei rece nu modific nivelul indicaiilor aparatului de msur n raport cu msurtoarea anterioar; n cazul n care exist neetaneiti la nivelul supapelor, acul indicator oscileaz, iar la comutarea legturii prin ventilul 4 se distinge un uierat n colectorul de admisie sau de evacuare; la o uzur mare a segmenilor, la blocarea sau ruperea acestora, introducerea aerului n cilindru prin ventilul 4 i sonda 1 se percepe zgomotul provocat de ieirea aerului prin orificiul de alimentare cu ulei; prin aplicarea unei soluii de ap cu spun la mbinarea dintre chiulas i bloc, la cilindru respectiv, i introducnd aer prin ventilul 4 i sonda 1, n zona 87 n care este fisurat garnitura apar bule de aer .

Indicaia aparatului %

Poziia pistonului

Necesit reparaii51-75

m.a.s.76-100 101-130

m.a.c.76-100 101-130

La nceputul compresiei La nceputul compresiei La sfritul compresiei (p.m.s.)

Dac pierderile totale din cilindru sunt mai mari de: Dac pierderile la segmeni sau la supape (luate separat) sunt mai mari de: Dac pierderile totale sunt mai mari de:

10

18

26

30

35

6

10

16

20

20

20

30

50

45

55

88

DIAGNOSTICAREA DE PROFUNZIME A MOTORULUI (continuare)

89

6.1. Diagnosticarea pe baza msurrii depresiunii din colectorul de admisie Pn la cilindrul motorului, depresiunea este influenat de starea filtrului de aer, carburator, geometria galeriei de admisie, ns mrimea depresiunii din colectorul de admisie depinde n mod hotrtor de starea de etanare a cilindrilor. Aparatul utilizat vacuummetrul se monteaz n poziia prezentat n figur. Unele motoare sunt dotate din construcie cu orificii obturate pentru racordarea aparatelor de msur. n cazul n care lipsesc aceste reducii, o rezolvare destul de simpl este introducerea unei reducii filetate n izolatorul (flana) dintre carburator i galeria de admisie, care este confecionat din teflon sau alt material 90 plastic

Diagnosticrile care pot fi realizate pe baza msurrii depresiunii din colectorul de admisie sunt: starea tehnic a mecanismului motor gradul de etanare al cilindrilor; jocul termic al supapelor; momentul intrrii n funciune a avansului vacuumatic; regimul de mers n gol ncet al motorului; starea membranei avansului vacuumatic de aprindere.

6.2. Diagnosticarea gradului de etanare a cilindrilor are n vedere dependena depresiunii din colectorul de admisie (p), de cantitatea de amestec aspirat n cilindru (Ca), de turaia arborelui motor (n) i poziia clapetei de acceleraie. Valorile depresiunii, n general, la clapet complet deschis sunt de 10 kPa (75 mm col.Hg), iar la clapet complet nchis 67-80 kPa (500-600 mm.col.Hg). Acestea pot fi considerate ca valori admisibile.91

6.2.1. Diagnosticarea pe standul cu role pentru diagnosticare dinamic a automobilelor. La turaiile date (n1, n2, n3ni) se creaz sarcina la roile motoare care corespunde momentului motor dat i se compar valorile depresiunii citite cu cele ale caracteristicilor cunoscute pentru motorul diagnosticat. Modul de msurare al acestei valori este urmtorul: dup nlturarea urubului opritor al poziiei limit-nchis a clapetei de acceleraie, se accelereaz motorul n gol pn la turaia maxim (deschiderea maxim a clapetei) dup care se nchide clapeta brusc. Depresiunea se citete n zona turaiei maxime dup nchiderea clapetei.

92

6.2.2. Msurarea depresiunii cu scoaterea din funciune a unui cilindru sau a unei perechi de cilindri, se bazeaz pe faptul c cilindri scoi din funciune acioneaz ca o frn. De regul se lucreaz cu cte doi cilindri. Astfel, la motoarele cu 4 cilindri la prima prob se suspend cilindrii 2 i 3 iar apoi 1 i 4, iar la motoarele cu 6 cilindri se scot pe rnd cilindrii 2,3,4,5 i se lucreaz cu 1,6, apoi se suspend 1,3,4,6 i rmn n funciune 2,5 i n final se suspend 1,2,5,6 i se lucreaz cu 3 i 4. La un motor cu 4 cilindri, cei doi cilindri suspendai se comport ca o sarcin (frn) pentru cilindrii rmai n funciune. Cu ct starea cilindrilor, elasticitatea i starea de uzur a segmenilor, etaneitatea supapelor este mai bun, cu att sarcina cilindrilor care funcioneaz este mai mare. Aceast sarcin se manifest prin scderea turaiei i a depresiunii pentru aceeai poziie a clapetei de acceleraie. Prin urmare, cu ct starea de etanare a cilindrilor scoi din funciune este mai bun, cu att sarcina cilindrilor rmai n funciune este mai mare, iar cu att mai mult scade turaia i depresiunea. Scoaterea din funciune a cilindrilor se face la o turaie de cel puin 1500 rot/min. Valorile cu care se modific depresiunea ntre cilindrii care sunt scoi pe rnd din funciune, trebuie s fie ct mai apropiate. Cilindrul sau perechea de cilindri a cror scoatere din funciune nu determin o scdere notabil a turaiei i a depresiunii prezint deteriorri a gradului de etanare.

93

6.2.3. Diagnosticarea etaneitii cilindrilor pe baza debitului de gaze scpate n carter n timpul funcionrii motorului o parte din gazele de ardere scap din camera de ardere n carterul motorului prin jocul existent ntre piston i cilindru. Debitul gazelor scpate este direct proporional cu gradul de uzur al cilindrilor, segmenilor i pistoanelor, ceea ce permite ca acest semnal de diagnosticare s constituie un indicator al strii tehnice generale a cilindrilor motorului. La motoarele noi debitul de gaze care ptrunde n carter este de 10 15 l/min, iar cele cu uzuri avansate ale grupului piston cilindru este de 90 130 l/min. De exemplu, limitele maxime admise pentru debitul de gaze scpate n carter la motoarele D115 i D110 este de 48 l/min, iar la D131 de 80 l/min, pentru timpi de msurare de 15 17 secunde, la turaiile nominale

94

Msurarea debitelor se poate realiza att cu aparate cu msurarea instantanee a debitului ct i cu contoare de gaze, cronometrnd separat i timpul n secunde. n figur se prezint schema instalaiei cu debitmetru volumetric (contor de gaze). Contorul 1 se cupleaz la orificiul de alimentare cu ulei al motorului prin conul de cauciuc 5. nainte de contor se nterpune o unitate de filtrare 3 (de exemplu un tub cu perforaii pe care se nfoar straturi de tifon). Acest element filtrant realizeaz n acelai timp cu filtrarea i rcirea gazelor n vedera protejrii contorului.

Timpul de msurare poate fi stabilit ntre 1 5 minute, innd seama de necesitatea evitrii supranclzirii contorului.95

Pentru stabilirea strii tehnice a fiecrui cilindru n parte, se msoar la nceput debitul de gaze scpate n carter avnd toi cilindrii n funciune, dup care se scoate din funciune, pe rnd, cte un cilindru, prin ntreruperea aprinderii sau decuplarea injectorului, efectundu-se msurarea debitului de gaze fr cilindrul respectiv. Dac la scoaterea din funciune a unui cilindru valoarea msurat are o abatere mai mare dect o anumit valoare stabilit pentru tipul de motor testat, n raport cu testarea debitului de gaze n situaia n care funcionau toi cilindrii, nseamn c cilindrul respectiv are un grad de etanare foarte sczut (segmeni blocai, rupi, ovalizarea cilindrului, etc.). La determinarea debitului de gaze scpate n carter, se aduce motorul la temperatura de regim 85 95C, dup care se obtureaz orificiile de legtur ale carterului motorului cu mediul exterior, probele efectundu-se la regimul de funcionare n gol la turaia maxim. Diagnosticrii gradului de etanare a cilindrilor pe baza debitului de gaze scpate n carter i se poate asocia i diagnosticarea pe baza presiunii gazelor din carter. Dac se cunosc valorile nominale ale presiunii (pentru motorul nou) se poate aprecia gradul de uzur a grupului piston cilindru. n general, cnd presiunea n carter ajunge la 80 160 mmHg, grupul piston cilindru este considerat la un nivel mare de uzur, necesitnd intervenii de mentenan. 96

6.3. Diagnosticarea motorului prin metoda vibroacustic - zona 1 grupul piston cilindru segmeni, - zona 2 segmenii i canalele lor din piston, - zona 3 bolul, buca bielei, umerii pistonului, - zona 4 arbore motor, lagr de biel, - zona 5 arbore motor, lagre paliere.

97

Poziia n figura

Obiectul ascultrii

Zona ascultrii

Condiiile ncercare

de

Caracteristicile zgomotului

Defeciunea posibil

1

Grupul piston cilindru

Partea lateral a blocului, opus distribuiei, pe ntreaga nlime a cilindrului

Turaie foarte cobort cu treceri repetate spre turaii medii. Se poate ntrerupe temporar funcionarea cilindrului ascultat

Zgomot nfundat care poate fi discontinuu. La creterea turaiei btile se amplific

Joc exagert ntre piston i cilindru; ndoirea bielei; deformarea bucei sau a bolului Joc mare al segmenilor n canale; segmeni rupi

2

Segmenii i canalele lor din piston

Partea lateral a blocului la nivelul punctului mort exterior

La turaii medii

Zgomot nalt, de intensitate mic, asemntor cu lovirea a doi segmeni ntre ei

3

Bolul, buca bielei, umerii pistonului

Partea lateral a blocului motor, al nivelul punctului mor interior

Turaii mici i accelerri pn la turaii medii

Sunete nalte puternice, asemntoare unor lovituri rapide de ciocan pe o nicoval. Acelai zgomot, dar dublu

Joc al bolului n buca bielei; ungere defectuoas; avans prea mare la aprindere. Ca mai sus, dar i joc mare ntre 98 bol i piston

4

Arborele cotit, lagrul de biel

Blocul motor, n partea opus mecanismului de distribuie ntre cele dou puncte moarte

Se pleac de la turaii medii, coborte lent. Periodic se ntrerupe funcionarea cilindrului cercetat

Sunet nfundat, frecven medie. Zgomot rsuntor, puternic, cu caracter metalic

Uzura sau griparea cuzineilor. Uzura sau topirea cuzineilor

5

Arbore cotit, lagr palier

Prile laterale ale blocului motor, n zona lagrelor paliere

Turaii medii cu accelerri succesive pn la turaia maxim

Sunet de frecven joas, puternic, limpede i regulat. Sunet de nivel cobort, neregulat care se aude mai distinct la ultimul lagr, prin cuplarea ambreiajului jocul se amplific

Uzura cuzineilor. Joc axial mare n lagrele paliere.

99

Zgomotele receptate, cu un caracter distinct, apar n situaia n care, ca urmare a uzurilor excesive, jocul ntre piston i cilindru este de 0,3 0,4 mm, la lagrele paliere ale arborelui jocul ntre fus i cuzinet este de 0,1 0,2 mm, iar la fusurile manetoane jocul ajunge la 0,1 mm. Detectarea zgomotelor la aceste cupluri de piese este un semnal de preavarie i indic necesitatea opririi motorului i demontarea n vederea nlocuirii elementelor compromise (set motor, arbore, etc.). Generarea vibraiilor cilindrilor. n timpul funcionrii motorului sau la rotirea din exterior a arborelui motor, apare fenomenul de basculare sau de micare n travers a pistonului (perpendicular pe axa cilindrului) n spaiul existent n limita jocului dintre piston i cmaa cilindrului. Aceast micare de travers a pistonului dintr-un perete ntr-altul al cilindrului, ca urmare a impulsului de ciocnire, genereaz vibraii ale peretelui cilindrului n limite de frecvene cuprinse ntre 1,6 4 kHz.100

n faza I pistonul lovete peretele cilindrului cu partea de jos a mantalei, n faza a-II-a pistonul se rotete n raport cu reazemul momentan format prin contactul mantalei cu cmaa cilindrului, genernd a doua ciocnire, cu partea superioar a zonei segmenilor.

n figur se prezint modul de amplasare a senzorilor pentru preluarea semnalelor de vibraii de la grupul piston cilindru zona I i de la lagrele manetoane i paliere ale arborelui motor zonele II i III. Locul de amplasare se determin experimental, n faza de pototip a motorului, n funcie de cmpul de maxim al semnalelor.101

Oscilograma semnalelor de vibraii (1) se poate suprapune peste curba de variaie a presiunii amestecului din cilindru (2) i pe marcajul de p.m.s. (3) sau baza de timp (4). Curba 1 reprezint aspectul semnalului de vibraii la un motor cu patru cilindri la un joc ntre piston i cilindru de 0,19 0,20 mm.

n figur se poate observa c o cretere a jocului la 0,6 mm provoac mrirea amplitudinii vibraiei pereilor cilindrilor.

102

7. DIAGNOSTICAREA MECANISMULUI DE DISTRIBUIE

103

104

Rolul mecanismului de distribuie: asigur schimbul de gaze (evacuarea gazelor arse i introducerea gazelor proaspete in clindrul motorului). Aprecierea teoretic: 1. Coeficientul gazelor reziduale (r ); 2. Randamentul umplerii (v). Componen: mecanism de transmitere a micrii de la arborele cotit la arborele de distribuie: roi dinate (de curea), lan (curea), ntinztor, role sau patine de conducere; arbore de distribuie; tachei, (tije mpingtoare), culbutori, supape.105

Seciune prin chiulasa unui motor cu supape nclinate i camere emisferice: 1 supap, 2 inel de etanare, 3 platoul inferior al arcului, 4 ghidul supapei, 5 chiulas, 6 biela, 7 bol, 8 piston, 9 cmasa cilindrului, 10 scaunul supapei, 11 arcul supapei, 12 platoul superior, 13 semiconuri de fixare

106

1 tij mpingtoare, 2 supap admisie, 3, 5 elemente de reglaj, 4 supap evacuare, 6 elemente de fixare ax culbutori, 7 culbutor, 8 ax culbutori, 9 ax cu came, 10 tachet, 11 arc pentru fixare axial a culbutorilor

107

a) lan simplu cu ntinztor hidraulic i contrapatin, b) lan dinat (Morse) soluie British Leyland, c) lan dublu soluie British Leyland 1 roata dinat a axului cu came, 2 roat dinat intermediar, 3 roata dinat a arborelui motor, 4 ntinztoarer hidraulice, 5 contrapatine. 108

Soluie constructiv cu ax cu came n chiulas i arbore al ruptor-distribuitorului i pompei de benzin separat i antrenare cu curea dinat (Ford)

109

Solicitri termice - materiale: Diferena de ncrcare termic a supapelor, impune folosirea de materiale diferite pentru supapele de evacuare i admisie i pentru scaunele de supap. Pentru supapele de admisie se utilizeaz n general aliaje de crom-siliciu sau nichel-crom-siliciu, cu caracteristici mecanice deosebite i rezisten la uzur ridicat. Supapele de evacuare se realizeaz din aliaje crom-nichel-vanadiu sau crom-nichelmagneziu, cu structura austenitic. n motoarele ale cror supape sunt solicitate Solicitri mecanice, termic intens, materialele pentru supape sunt chimice, vibraii aliaje crom-nichel refractare. Supapele speciale, cu ncrcare termic deosebit, au Strivire, uzur gazoabraziv, oboseal... tija i talerul rcite cu sodiu (sau mai rar un amestec de azotat de potasiu i litiu). 110

7.1. SimptomatologieNr. crt. Manifestri Cauze

1 Bti n zona supapelor

Joc termic incorect reglat; Arc de supap rupt sau tasat; Culbutor uzat; Rampa culbutorilor uzat; Ghid de supap gripat sau cu joc mrit; Ungere insuficient.

2 Zgomote in zona lanului / curelei de Lan uzat; distribuie ntinztor de lan sau curea defect; Sistem de conducere a lanului/curelei uzat; Pinioane uzate. 3 Bti intermitente n zona chiulasei 4 Zgomot n zona arborelui de distribuie Tije mpingtoare ndoite. Came uzate; Tachei uzai sau gripai;111

5 Motorul funcioneaz instabil la mers Supape neetane; n gol Mecanismul de antrenare (lan/curea pinioane) incorect montat; Arc de supap rupt; Tije mpingtoare strmbe. 6 Motorul nu pornete Montare i reglare incorecte a distribuiei; Curea cu dini rupi sau deplasat; ntinztor defect. Supape neetane sau gripate; Jocuri termice mari; Montarea incorect a distribuiei. Ghiduri sau manete de etanare uzate. Uzura lagrelor arborelui cu came; Neetaneitate la rampa culbutorilor. 112

7 Motorul nu trage

8 Motorul consum ulei i scoate fum albastru 9 Presiune sczut n instalaia de ungere

7.2.Schimbarea strii tehnice: forma i dimensiunile camelor, jocurile din lanul cinematic de comand, jocul dintre ghid i supap, starea de etaneitate a supapei pe scaun. Fazele de distribuie sunt influenate n special de uzuri, ce pot apare la nivelul cuplelor de frecare cam-tachet, tachei-tije-culbutori, culbutori-supape, lagre-ax culbutori. Parametri de stare: 1. jocul termic; 2. etaneitatea supapelor; 3. uzura camelor; 4. uzura mecanismului de antrenare a arborelui de distribuie. Parametri de diagnosticare: 1. jocul termic; 2. etaneitatea supapelor; 3. fazele de distribuie; 4. zgomote.113

a) Dispozitv de compensare cu urub i contrapiuli: j jocul din mecanism, 2 contrapiuli, 3 urub de reglaj, 4 tij mpingtoare, b) dispozitiv de compensare cu pastil amovibil

114

7.3. Verificarea jocului termic

Verificarea cea mai simpl a valorilor nominale ale jocurilor const n utilizarea calibrelor de msur. Surs major de eroare: uzarea cozii supapei sau a patinei culbutorului (cnd supapa nu se nvrte). Cnd i cum se regleaz jocul termic: supapa trebuie s fie nchis ( PMS la sfritul comprimrii sau alt moment corespunztor - tachetul s fie pe cercul de baz al camei); reglarea jocului la cald sau la rece.

115

7.4. Verificarea etaneitii: se realizeaz cu ajutorul pneumometrului (aparatura i metodica au fost descrise cnd s-a tratat etaneitatea cilindrilor). Se ascult scurgerile de aer la priza de aer sau la eava de eapament Pneumometrul Sonda 1 a aparatului se introduce n orificiile bujiilor sau injectoarelor avnd grij ca n momentul msurtorii, pistonul cilindrului respectiv s se gseasc la P.M.S. la sfritul cursei de comprimare. Se utilizeaz aer comprimat la o presiune de 0,4-0,6 MPa, preluat din reea sau de la surse individuale, conectarea la sursa de aer comprimat efectundu-se prin tubul 5.

116

7.5. Verificarea fazelor de distribuie:

S.E.

S.A.

117

Metoda de diagnosticare const n msurarea ridicrii supapelor n funcie de unghiul de rotaie al arborelui cotit, raportat la punctul mort superior al pistonului cilindrului respectiv. Practic este necesar s se realizeze msurarea sincron a mrimilor citite de un traductor de unghi montat pe arborele cotit i de un traductor de curs pentru supapa analizat. Semnalul de sincronizare cel mai simplu de citit poate fi momentul scnteii pentru cilindrul respectiv, cu condiia ca avansul la aprindere s fie i el msurat continuu, deoarece depinde de turaie 118 i sarcin.

Static posibilitile de msurare sunt relativ simple, operaiile necesare fiind urmtoarele: a) a-se monteaz pe fulia arborelui cotit un disc gradat care fa de un reper fix permite identificarea punctului mort superior pentru cilindrul numrul unu; b) b-se demonteaz capacul culbutorilor i bujiile sau injectoarele, se monteaz rigid un ceas comparator cu precizie de 0,01mm astfel nct tija de msur s fie n contact cu talerul arcului montat pe supapa de diagnosticat; c) c-se rotete motorul ncet i se notez n principal momentul de ncepere a ridicrii, momentul aezrii pe sediu i cursa maxim a supapei. Datele obinute din msurtori se compar cu cele indicate de 119 constructor.

Dinamic, msurtoarea se poate realiza cu ajutorul stroboscopului cu condiia ca aparatul s permit defazaje ale impulsului luminos de minim 600o RAC n raport cu semnalul de sincronizare care aa cum s-a artat este momentul scnteii (injeciei) pentru cilindrul de diagnosticat. Se ndreapt fascicolul luminos ctre supapa de verificat, modificndu-se momentul de aprindere al lmpii stroboscopice pn cnd supapa diagnosticat pare static i n poziie nchis, nainte de deschidere, notnduse unghiul 1 i repetnd procedeul se va msura unghiul 2 corespunztor situaiei n care supapa pare nchis, dup ce o anumit perioad a fost deschis. Unghiul ct supapa este deschis efectiv se calculez prin diferen 2 - 1 = a,e (admisie sau evacuare). Msurtorile realizate n regim dinamic pot s difere de cele realizate static, dar dac jocurile sunt corect reglate i exist diferene mai mari de 10-15% , rezult c uzurile componentelor mecanismului de distribuie sunt mari.120

7.6. Analiza zgomotelor: Ascultarea cu stetoscopul constituie o metod subiectiv, dar foarte simpl de diagnosticare. Aparatura electronic de nregistrare i prelucrare a zgomotelor permite o diagnosticare cu precizie ridicat n cadrul aceleiai familii de motoare. nregistrarea zgomotelor sub forma unor vibrograme prezint avantajele unei analize detaliate a oscilaiilor aezrii supapei pe sediu. Se poate obseva n fig. a amplitudinea i durata amortizrii n situaia unui joc mrit de aproximativ 0,5mm, n fig. b pentru jocul normal de 0,15mm, iar n fig. c o situaie n care jocul a fost reglat la o valoare mai mic dect cea normal. a

c121

b

d

Zgomotul produs de o aezare incorect pe scaun datorit deformrii sau a jocului mrit dintre tij i ghidul supapei este de durat mai mare datorit oscilaiilor laterale. Contactul cu sediul nefiind uniform, la prima faz de impact nu particip ntreaga mas a supapei, vibrograful nregistrnd un semnal mai slab, dup care se produce aezarea complet, care datorit deformaiei este mai lung cu pn la 20% (fig. d). Dac arcul are o caracteristic modificat vibrogama (fig. e.) va prezenta un impuls de recul datorit neaezrii ferme a supapei pe scaun, recul cu amplitudine apropiat de valoarea semnalului principal.122

e

Nr. crt. 1

Obiectul ascultrii Arbore cu came-lagre

Zona ascultrii

Condiii de ncercare cu La turaii mici i mijlocii

Caracteristicile zgomotului Sunet de frecven medie, slab sau puternic, destul de distinct Idem, dar auzibil la primul lagr Zgomot slab, de nivel nalt, distinct i rsuntor Sunet slab nfundat, de nivel mediu Sunet slab nfundat, de nivel mediu

Defeciunea

n regiunea came

axului

Uzura axului cu came Joc axial mare

2

Came-tachei

n lungul axului cu came (bloc de cilindri sau carter) n zona axului cu came i de dispunere a tacheilor n zona de dispunere a supapelor n chiulas

La turaii mici i mijlocii La turaii mici i mijlocii La reducerea brusc a turaiei

Arc de supap defect, griparea tachetului n ghid Joc mare ntre tachet i ghid Uzura tijei supapei i a ghidului

3

Tachei-ghid

4

Tija ghid

supapei-

5

Supapculbutor Supap-capul pistonului

n ambele pri laterale ale motorului n zona culbutorilor n partea superioar blocului de cilindrii a

La turaii mici

Sunet slab metalic, de nivel mediu Zgomot puternic, de nivel mediu

Joc mare ntre supap i culbutor Supap care coboar prea mult n cilindru, arc de supap rupt

6

La mijlocii

turaii

7

Roile dinate ale distribuiei

n ambele pri carterului distribuiei

ale

La turaii mici i mijlocii

Zgomot asemntor unui huruit care pare a se deplasa n diferite pri ale carte-rului distribuiei

Roi dinate excen-trice, joc n elemen-tele lanului, dini uzai, fixare 123 slbit

REZUMAT: 1. Rolul i componena (principalele elemente) mecanismului de distribuie: asigur schimbul de gaze; Mecanism de antrenare a arborelui de distribuie (lan sau curea dinat), arbore cu came, tachei, tije mpingtoare, culbutori, supape...

2. Solicitri: termice, mecanice, chimice, vibraii... 3. Schimbarea strii tehnice: Forme i dimensiuni (taler supap, came, coada supapei, tachet, lagre arbore sau ax portculbutori); Jocuri (lan, ghid-supap, termic...); Etaneitate (supap scaun); Fazele de distribuie.124

4. Parametri de stare: 1. jocul termic; 2. etaneitatea; 3. uzura camelor; 4. uzura mecanismului de antrenare a arborelui de distribuie.

5. Parametri de diagnosticare: 1. jocul termic; 2. etaneitatea; 3. fazele de distribuie; 4. zgomote.

125

6. Determinarea i reglarea jocului termic: 1. Cu ajutorul setului de lame calibrate; 2. surse de erori de msurare: uzura tijei supapei sau a culbutorului, ndoirea tijei mpingtoare; 3. momentul msurrii (tachet pe cercul de baz al camei); 4. reglaj la cald sau la rece ? 7. Determinarea fazelor de distribuie: 1. Static; 2. Dinamic; 8. Analiza zgomotelor: Descrierea vibrogramelor.126

7.7. Studiu de caz:

127

128

Rezultatul diagnosticrii: arborii cu came necesit nlocuirea!Procedura de nlocuire a arborilor cu came

129

130

131

132

133

134

8. DIAGNOSTICAREA INSTALAIEI DE ALIMENTARE A MOTOARELOR CU APRINDERE PRIN SCNTEIE

135

Rol: asigur furnizarea de aer i de combustibil n proporia optim pentru funcionarea motorului ntr-un anumit regim de exploatare (temperatur, sarcin, turaie, altitudine, categorie de drum...)

136

8.1. Strea tehnic a instalaiei de alimentare, la motoarele cu aprindere prin scnteie se apreciaz prin diagnosticarea pe baza concentraiei de CO din gazele de evacuare, care depinde n cea mai mare msur de calitatea amestecului i arderii. Dozajul (d) al amestecului aercombustibil depinde de starea funcional a instalaiei de alimentare:

unde: ca cantitatea de aer; cc cantitatea de combustibil.137

ca d= ; cc

Pentru msurarea concentraiei de CO se utilizeaz analizoare de gaze cu radiaii infraroii.

8.2. Analizoare cu absorbie cu radiaii infraroii Aceste analizoare se bazeaz pe principiul absorbiei selective a energiei radiante n infrarou de ctre gazele poliatomice cu structuri eterogene, n funcie de lungimea de und specific radiaiilor din acest spectru, n limitele domeniului cuprins ntre 2 15 m.

138

139

Schema unui astfel de analizor se compune din dou surse (8) de radiaii de la care lumina este transmis prin filtre care permit trecerea radiaiilor cu lungime de und cuprins n domeniul 2 10 m. Cele dou surse sunt identice din punct de vedere al puterii emisiei luminoase. Radiaiile sunt transmise ctre dou tuburi 5 i 6 nchise la capete cu perei transpareni. Tubul 6 conine un gaz care nu absoarbe radiaiile infraroii, iar tubul 5 este conectat la circuitul de gaze de evacuare care sunt supuse analizei. Circuitul gazelor de evacuare ncepe de la sonda 1 de prelevare din toba de eapament, continund cu separatorul de ap 2, filtrul 3 i pompa 4 care asigur un debit constant de gaze prin tubul de msurare 5.140

Radiaiile sunt emise ctre tuburile 5 i 6 sub form de impulsuri cu o frecven de 6 10 Hz realizate cu ajutorul discului cu fante 15 antrenat de motorul electric 9. La cellalt capt al celor dou tuburi este montat detectorul 7, format din dou camere desprite de membrana elastic care mpreun cu grila formeaz un senzor capacitiv introdus n circuitul amplificatorului 10. Rezultatele msurtorilor sunt expuse pe scala aparatului de msur 11 i a nregistratorului 12. Detectorul 7 este umplut cu CO de un nalt grad de puritate. Gazele emise de motor sunt preluate de sonda 1 iar dup ce sunt curate de particulele solide n filtrul 3 i este eliminat apa n separatorul 2, sunt introduse n tubul 5 de ctre pompa 4. n tubul 5 se stabilete un curent permanent de gaze.141

Radiaiile infraroii care strbat tubul 5 sunt parial absorbite de gazele din tub, proporional cu concentraia existent de CO n gazele de evacuare. Pe de alt parte radiaiile care ptrund n tubul 6 nu sunt absorbite, strbtnd tubul fr nici o diminuare cantitativ. n acest sens detectorul va primi cantiti de energie diferit n cele dou compartimente separate de membrana 13. nclzirea inegal a gazelor din cele dou compartimente va provoca o dilatare diferit a gazelor, genernd o diferen de presiune ntre cele dou compartimente ale detectorului, care va determina deformarea membranei 13 i implicit capacitatea traductorului se va modifica. Variaia capacitii este proporional cu concentraia de CO din gazele de evacuare.142

8.3. Diagnosticerea dup gradul de poluare al motoarelor cu aprindere prin scnteieSubstanele poluante coninute n gazele de evacuare sunt: CO, hidrocarburi nearse sau oxidate parial, oxizi de azot, produi ai plumbului.

Pentru testarea arderii n motor i diagnosticarea convertorului catalitic se determin i concentraiile de CO i O2.

143

Diagnosticarea pe baza densitii substanelor poluante din gazele de evacare, vizeaz n principal testarea motoarelor n raport cu normele de poluare n vigoare i n subsidiar starea tehnic a instalaiei de alimentare, existnd o intercondiionare ntre concentraiile unor noxe din gazele de evacuare (CO, HC) i funcionarea n limite normale ale componentelor instalaiei de alimentare. Valorile limit ale parametrilor de diagnosticare (concentraia noxelor n gazele de evacuare) sunt date de normele de protecie a mediului stabilite de fiecare ar sau comunitile de state.144

Pentru evaluarea nivelului de poluare se utilizeaz dou metode: prin probe pe standuri; prin diagnosticare curent. Evaluarea gradului de poluare a motoarelor cu aprindere prin scnteie prin probe pe standuri Pentru testarea gradului de poluare cu un nivel ridicat de ncredere i exactitate, ncepnd din anul 1982 s-a unificat procedeul de apreciere pentru Europa, S.U.A. i Japonia. Testarea se efectueaz pe standuri cu role cu sistem de frnare capabil s creeze un ciclu de ncercare care simuleaz condiiile de deplasare n trafic al autovehiculului. Gazele de evacuare obinute n timpul ciclului de ncercare sunt diluate cu aer din mediul ambiant, bine filtrat i apoi absorbite de o pomp care le trimite printr-un tub Venturi sau compresor Roots n sacul colector. Procedeele de analiz sunt unice pe plan internaional, adic: aparate de absorbie pentru CO i CO2, analizor cu flacr de ionizare pentru CH i aparat cu chemiluminiscen 145 pentru NOx.

Ciclurile de ncercare, desfurarea i limitele admisibile ale noxelor sunt date n normative internaionale sau regionale.146

Schema instalaiei pentru Testul European, compus din: 1 frna standului cu role, 2 mas inerial, 3 conducta de colectare a gazelor de ardere, 4 filtru de aer, 5 conducta pentru aerul de diluare, 6 rcitor, 7 termometru, 8 manometru, 9 compresor Roots, 10 sac colector de 100 litri, 11 evacuare din instalaiile de msurare a concentraiei noxelor.147

Rnd.

Masa Masa Masa de monoxid hidrocarburi oxizilor de azot. lor. de carbon. (NOx) (HC) (CO) g/kWh g/kWh g/kWh 2.1 1.5 1.5 1.5 0.66 0.46 0.46 0.25 5.0 3.5 2.0 2.0

Masa de particule. (PT) g/kWh 0.10 0.13(a) 0.02 0.02 0.02

Fum. m-1

A(EURO 3) (2000) B1(EURO 4) (2005) B2(EURO 5) (2008) C(EEV)

0.8 0.5 0.5 0.15

Meniunea (a) se refer la motoarele cu capacitatea pe un cilindru mai mic de 0.75 dm3 i o turaie nominal mai mare de 3000 rpm.148

Evaluarea gradului de poluare n diagnosticarea curent Msurtorile se efectueaz cu aparate multitest care afieaz pe display i nscriu pe imprimant valorile CO, HC, CO2 i O2 n % de volum. Metodologia i valorile concentraiei noxelor sunt stabilite prin normativele RNTR 1 2000 ale Ministerului Transporturilor.

149

Acest aparat msoar concentraia a 4 gaze componente din gazele de evacuare (CO, CO2, HC i O2). Exist i variante pentru msurarea NOx. Msurarea O2 se realizeaz prin senzori electrochimici (convertori care dau posibilitatea msurrii electronice a reaciei chimice i fizice). Pentru msurarea concetraiei de oxigen se utilizeaz metoda susceptibilitii magnetice. Un astfel de analizor este prezentat n figura urmtoare. Necesitatea msurrii concentraiei de oxigen din gazele de evacuare apare n situaia n care se urmrete diagnosticarea strii tehnice a sondei , montat n componena convertoarelor catalitice i n cazul determinrii concentraiei de CO2.150

Gazul care se analizeaz este introdus prin tubul 1 de unde intr n camera circular 2, evacuarea fcndu-se prin tubul 7. Perpendicular pe direcia fluxului de gaze se afl tubul de sticl 4 care are montat pe extremitatea din stnga un electromagnet puternic 3. Moleculele din gazul analizat sunt atrase de cmpul electromagnetic din interiorul tubului 4. Oxigenul trebuie s fie nclzit pn la cel puin 80 C, temperatur la care susceptibilitatea sa magnetic se apropie de cea a materialelor diamagnetice; n acest fel moleculele de oxigen sunt respinse de magnet i vehiculate prin tubul 4 spre extremitatea din dreapta a acestuia. nclzirea se realizeaz cu rezistenele 6 i 13 care intr n componena unei puni cu rezistenele 9, 10, 11. Vntului magnetic produce o rcire proporional a celor dou rezistene 6 i 13 ale punii Wheatstone, modificndu-se valoarea ohmic a acestora i determinnd astfel dezechilibrarea punii. Valoarea dezechilibrului indicat de aparatul 8 reprezint msura 151 concentraiei de O2 din gazele de evacuare.

Analizorul este echipat cu sistem de afiaj pentru fiecare gaz i cu dou afiaje multifuncionale i un indicator cu LED. semnalul LED PUMP indic funcionarea pompei de absorbie a gazelor de la sonda de prelevare introdus n eava de eapament; display-ul CO%vol indic concentraia volumic a CO; display-ul CO2 % vol indic, n regim de conectare a pompei de absorbie, concentraia volumic a CO2; display-ul HC indic concentraia n ppm de hidrocarburi; display-ul O2 arat concentraia volumic a O2; display-ul FUNC 1 n funcie de preselectarea fcut cu tasta SEL indic mrimea ; display-ul FUNC 2 indic turaia motorului, temperatura uleiului.152

Cnd pompa de absorbie este decuplat, display-urile afieaz linii.

Semnificaia celor 4 taste este urmtoarea: tasta MEASURE servete pentru autoreglarea aparatului la nceputul msurtorilor; aparatul aspir aer ambiant timp de 3 secunde, n timp ce pe display se afieaz inscripia CAL. Dac n timpul acestei faze se apas din nou tasta MEASURE se oprete autoreglarea. La sfritul etapei de autoreglare aparatul automat ncepe s absoarb gaze de eapament i s afieze valori. Pompa de absorbie rmne conectat pn cnd se apas din nou aceast tast. Dup 15 minute se produce o decuplare automat. tasta SEL permite preselecia mrimilor de msur care se afieaz pe display-ul FUNC corespunztor. Fiecare apsare pe aceast tast selecteaz parametrul urmtor ce va fi afiat pe display-ul FUNC. n dreapta display-ului se afl o inscripie care identific felul mrimii afiate la momentul respectiv. tasta PRINT tipreste toate datele msurate sau calculate care sunt scoase pe imprimant. Tasta aceasta lucreaz numai cnd pompa este cuplat.153

Modul de efectuare al testului 1. se introduce sonda de prelevare n eava de eapament i se conecteaz conductorul electric la una din fiele bujiilor. Se introduce sonda de msurare a temperaturii uleiului n locul jojei de ulei. 2. Se apas tasta MEASURE pentru a ncepe msurtoarea. Aparatul ncepe cu autoreglarea pe 0; cnd mesajul CAL dispare de pe display aparatul ncepe msurtorile. Se aleg cu tasta SEL parametrii ce trebuie afiai. 3. Tiprirea pe imprimant a datelor se face prin apsarea tastei PRINT (numai cu pompa de aborbie n funciune). 4. La sfritul testrii utilizatorul poate decide ntreruperea procedurii de aspiraie apasnd tasta MEAS. Msurtorile trebuie efectuate numai dup ce apsnd pe tasta SEL display-ul FUNC 2 indic temperatura de 60, la turaia de mers n gol a motorului.154

Testele se realizeaz la turaia de mers n gol ncet, specific fiecrui tip de motor i la 2000 rot/min cu consumatorii electrici ai automobilului decuplai. Testele de poluare se efectueaz numai dac tubulatura de evacuare a gazelor de eapament este complet etan. Conform normativelor RNTR 1 2000 pentru autovehiculele fr catalizator i sond , la turaia de mers n gol ncet, concentraia maxim admisibil de CO este de 4,5 % vol pentru autovehiculele fabricate pn n 1986 i de 3,5 % vol pentru cele fabricate dup 1987. Autovehiculele care au catalizator i sond , concentraia de CO este de maxim 0,5 % la turaia de mers n gol ncet i de max 0,3 % la mers n gol accelerat (2000 rot/min) i 1 0,03 sau cel menionat de constructor.155

9. DIAGNOSTICAREA INSTALAIEI DE ALIMENTARE A MOTOARELOR CU APRINDERE PRIN COMPRIMARE

156

Disfuncionalitile care se manifest n instalaia de alimentare a motorului Diesel provoac diminuarea performanelor economice i energetice ale motoarelor, creterea opacitii gazelor de evacuare (apariia fumului), a coninutului de particule n evacuare, pornirea dificil la rece. Cauzele care determin aceste efecte se gsesc n uzurile elementelor de pompare i injecie, dereglri ale unghiului de avans la injecie, a presiunii de injecie, ale debitului de combustibil injectat, avarii la nivelul pieselor injectoarelor (ruperea vrfului acului, cocsarea duzelor de pulverizare).

157

9.1. Diagnosticarea global (complex)Opacitatea gazelor de evacuare (concentraia de fum) este parametrul de diagnosticare care st la baza acestei forme de diagnosticare, datorit sensibilitii sale n raport cu modificrile de stare tehnic a instalaiei de alimentare, avnd i un grad satisfctor de informativitate. Aceasta a dus la dezvoltarea unor procedee de stabilire a opacitii gazelor de evacuare care lucreaz pe principiul absorbiei prin filtrare sau prin reflexie.

9.1.1. Opacimetre care funcioneaz pe principiul filtrrii Un astfel de opacimetru (fummetru) este opacimetrul Bosch care se bazeaz pe citirea fotoelectric a gradului de nnegrire a unei hrtii filtrante care a fost traversat de gazele de evacuare. Aparatul de captare este o pomp cu un volum de 330 cm3 prezentat n figura urmtoare.158

La unul din capetele cilindrului 9 exist un capac mobil 12 n care se fixeaz hrtia de filtru 11. Capacul se fixeaz cu ajutorul arcului 13 i al capacului 14. Pompa este pus n legtur cu sonda de prelevare 17 montat n eava de eapament a motorului, prin racordul 16 i tuul 15. n cilindrul 9 se deplaseaz pistonul 10 sub fora arcului 2. Pentru a asigura comparabilitatea msurtorilor, deplasarea pistonului i blocarea acestuia n poziia de start, s-a conceput un sistem montat n captul din stnga a cilindrului, care funcionez 159 astfel:

extremitatea din stnga a cilindrului este obturat de discul 8 i capacul 3; piesa cilindric 7 este prevzut cu bilele 6, iar piesele 5 i 8 sunt puse n legtur cu para de cauciuc 20 (pomp de mn) prin racordul 19. nainte de efectuarea msurtorilor, pistonul 10 este mpins spre dreapta pn cnd degajarea circular a tijei 1 ajunge n dreptul bilelor; prin ptrunderea bilelor n canalul tijei, piesa 5 este eliberat, iar arcurile 4 o imping spre dreapta, blocnd tija i pistonul n aceast poziie. pentru prelevarea probei se acioneaz para 20 i arcul, pompat de aceasta, mpinge spre stnga piesa 5; cnd locaul acesteia ajunge n dreptul bilelor, acestea sunt mpinse spre exterior sub aciunea arcului 2 care trage pistonul spre stnga, realiznd astfel aspiraia gazelor prin hrtia de filtru care se va nnegri ca urmare a reinerii particulelor de funingine.

160

Stabilirea gradului de opacitate a gazelor (cifra de fum) se realizeaz pe cale fotoelectric. n figura anterioar se poate vedea c aparatul de citire dispune de microampermetrul 21, poteniometrul 25 de reglare la zero a aparatului, becul 22 i celula fotoelectric circular 23. Dup conectarea aparatului la o surs de 12 V, se aeaz elementul fotoelectric deasupra hrtiei cu proba prelevat 24. O parte din lumina emis de lampa 22 va fi reflectat de hrtia de filtru pe celul, ntr-un raport invers proporional cu gradul ei de nnegrire. Celula fotoelectric emite un curent msurabil cu microampermetrul 21, a crui scal este divizat n zece uniti, gradaia zero corespunznd reflexiei hrtiei albe, iar gradaia 10 absorbiei totale a luminii. Iniial gradul de fum s-a stabilit pe baza diagramei Ringelmann, n corelaie cu puterea nominal a motorului, n raport cu o limit de fum, ca in figura alturat, iar n prezent aceste grade de nnegrire a hrtiei de filtru dup scala Ringelmann sunt comparate cu limitele stabilite prin normativele n 161 rigoare privind opacitatea gazelor.

Opacimetrul din prima generaie din aceast clas este cel de tip Hartridge, creaie a laboratoarelor British Petroleum, prezentat n figura 2.61. Gazele de evacuare circul n flux continuu prin tubul de fum lung de 407 mm, care la capete, fiind deschis are montat un bec 2 i o celul fotoelectric 3. Opacitatea este apreciat prin absorbia luminii n gaz. Pentru aducerea la zero a aparatului indicator (ampermetru), exist tubul de aer n dreptul cruia pot fi aduse sursa de lumin i fotocelula, prin rotirea manetei 6 i poteniometrul 7. Supapa de presiune 4 evit creterea de presiune a gazelor n tubul de msurare limitnd-o la 50 mm H2O, iar separatorul de ap 5 mpiedic ptrunderea apei de condens. Circulaia aerului prin tubul de aer este asigurat de turbosuflanta 1, limitndu-se difuzia de gaze ctre sursa luminoas i celula fotoelectric, realiznd o permanent stare de curenie a acestora.162

9.1.2. Opacimetre care funcionez pe principiul absorbiei

Opacimetru de absorbie de nalt sensibilitate La regimul de mers n gol, creterea turaiei la accelerare poate s ajung la valoarea maxim n 0,8 1,2 sec. Creterea debitului injectat pe ciclu n acest caz este rapid, ceea ce modific semnificativ opacitatea gazelor de evacuare. Prin urmare n lucrrile de diagnosticare este de preferat s se fac o nregistrare continu a variaiei concentraiei de fum (opacitate) n gazele de evacuare. Un aparat care rspunde acestor necesiti, prezentat n figura 2.62, este opacimetrul de construcie japonez SM 21 Okuda Koki.

Cele dou tuburi 1 i 2 sunt reunite prin inelul 3. Prin filtrul i regulatorul de aer 5 se asigur prin racordurile 6 i 7 rcirea interioar a celor dou tuburi, iar prin racordurile 8 i 9 se cur orificiile tuburilor 1 i 2. Principiul de msurare se bazeaz pe absorbia luminii emise de tubul 1, proporional cu opacitatea gazelor de evacuare, astfel c la fotodiod ajunge o cantitate mai mic sau mai mare de lumin, care anticipat trece prin curentul de gaze de evacuare ce trece aproximativ prin zona central a inelului 3. 163

nlimea optim de montaj a aparatului se regleaz cu urubul 11, pentru a se instala n poziia artat n figura de mai sus.

De la sursa de lumin 1 razele emise sunt ordonate n fascicule paralele de sistemul de lentile 2, spre orificiul prevzut n cercul care unete cele dou tuburi. Receptarea emisiei de lumin se face prin lentila focalizatoare 3 de ctre fotodioda 4, care la rndul ei este legat de aparatul de msur.164

Opacimetrul BOSCH RTM 430 Aparatul BOSCH RTM 430 are n componen modulul de control fig. a, unitatea optic fig. b i sonda de prelevare a gazelor de eapament c.

b a

c

165

Prin intermediul conectorilor 6 modulul primete informaii despre turaia motorului, temperatura uleiului, iar conectorii 1 fac legtura ntre unitatea de gestiune manual (telecomanda 3), unitatea optic (b) i modul. De asemenea acest set de conectori 1 poate face legtura aparatului cu o imprimant extern, cu un calculator tip PC sau cu o plac de achiziie a datelor. Tiprirea rezultatelor se face prin intermediul imprimantei 2. Sonda de prelevare a gazelor fig. c este conectat cu unitatea optic prin intermediul cuplei 5. Unitatea optic are n componen o camer de msur i un LED ce emite o raz luminoas de culoare verde (zona marcat cu indicativul 6). Lungimea acestei camere este de 432 mm. Partea de lumin emis ce nu este absorbit de gazele de eapament ajunge la celula receptoare 4 (fotodiod) care convertete semnalul optic n informaii electrice care ulterior sunt prelucrate ca uniti de msur. De asemenea aceast unitate mai dispune de un sistem de nclzire pentru a preveni eventualul condens se poat s apar n interiorul camerei de analiz.166

Pregtirea desfurrii probei Motorul trebuie s fie nclzit la temperatura de regim (80 95oC temperatura lichidului de rcire sau 60 oC temperatura uleiului din baia de ulei). Desfurarea probei Se introduce sonda de temperatur n locul jojei de ulei. Se cupleaz modulul de msurare a turaiei la bateria de acumulatori a vehiculului. Prin intermediul unitii manuale de comand se introduc datele de identificare a autovehiculului (inclusiv turaiile prescrise de productor de ralanti i de regulator) i datele proprietarului. Urmtorul pas n dsfurarea probei este inspectarea sistemului de evacuare a gazelor. Dac nu exist neetaneiti se trece la pasul urmtor i anume stabilirea turaiei de ralanti i de regulator. Pentru turaia de mers n gol-ncet aparatul cere un timp de 30 secunde. Dup expirarea acestui interval de timp se trece la stabilirea turaiei de regluator prin accelerare liber. Timpul din momentul apsrii pedalei de acceleraie i pn la eliberarea ei este de maxim 2 secunde conform normelor naionale. Abia dup ce s-au stabilit aceste turaii se trece la introducerea sondei de prelevare a gazelor n eapament i efectuarea 167 probei.

Proba const n cel puin 4 accelerri libere. Dac la captul acestor accelerri, diferenele ntre gradul de opacitate pentru fiecare msurtoare sunt mai mici de 0,5 atunci testul este considerat corect. Dac una din diferene este mai mare de 0,5 atunci testul continu pn la stabilirea a