Аналитика.
Клапанный механизм любого ДВС — что бензинового, что дизельного — может быть выполнен по одной из целого спектра схем: верхневальной / нижневальной, с коромыслами / с рокерами, с различным расположением клапанов. Но неизменным остаётся общий подход: между хвостовиком клапана и толкающим его элементом должен быть некоторый зазор.
Смысл здесь следующий. Если на холодном двигателе зазора в клапанном механизме не будет, то при прогреве и соответствующем термическом расширении элементов привода "размерная цепь" удлинится и откроет клапан. Величина этого открытия будет незначительна — сотые доли миллиметра — но этого будет достаточно для того, чтобы ухудшить характеристики рабочего процесса в камере сгорания, ведь давление сгорания будет снижено. Также возможен "заброс" отработавших газов во впускной коллектор, что, во-первых, снизит содержание кислорода в поступающем в цилиндры воздухе, а во-вторых, может негативно сказаться на состоянии впускных клапанов — зачастую они не рассчитаны на такую температуру газов.
Поэтому и прибегают к такой мере, как тепловой зазор. С развитием двигателей появился такой элемент, как гидрокомпенсатор: он использует давление масла, чтобы поддерживать нулевой зазор на всех режимах работы двигателя. Тем самым исключается "паразитное" открытие клапана. Однако, для использования гидрокомпенсаторов необходимо усложнить конструкцию двигателя, поэтому на многих моделях по-прежнему пользуются старым добрым тепловым зазором, величина которого измеряется на холодном двигателе и предписана производителем.
При проведении сервисных мероприятий следует проверять и регулировать величину данного зазора, чтобы не допускать всего того, о чём было сказано выше.
Величину зазора измеряют при помощи комплекта щупов определённой толщины. Некоторые производители вообще предписывают использовать для этой цели микрометрическую головку и специальный инструмент. Но даже без таких ухищрений проверка зазоров делается не моментально: необходимо снять клапанную крышку, на которой зачастую крепятся ещё какие-то узлы, которые тоже необходимо отсоединить. После измерения и регулировки следует, естественно, собрать всё обратно. Итого на несложную процедуру может уйти больше часа.
Может быть, есть какой-то способ оценить зазоры по косвенным признакам? Мы задались таким вопросом, и вскоре поставили себе задачу: оценить, как влияет разрегулировка тепловых зазоров на осциллограмму разрежения во впускном коллекторе. Поскольку в качестве регистрирующего прибора под рукой был MotoDoc III, стали рассматривать не разрежение, а абсолютное давление, сама же суть эксперимента осталась неизменной.Может быть, есть какой-то способ оценить зазоры по косвенным признакам? Мы задались таким вопросом, и вскоре поставили себе задачу: оценить, как влияет разрегулировка тепловых зазоров на осциллограмму разрежения во впускном коллекторе. Поскольку в качестве регистрирующего прибора под рукой был MotoDoc III, стали рассматривать не разрежение, а абсолютное давление, сама же суть эксперимента осталась неизменной.
Ряд источников (которые мы, увы, имели неосторожность процитировать в методичке 2018 года) утверждают, что осциллограмма на исправном двигателе выглядит ровной почти синусоидой, а с разрегулированными зазорами амплитуды смещаются, см.:
Как обстоят дела в действительности, на тракторном двигателе, нам и предстояло узнать.
Эксперимент.
Для эксперимента был выбран минский дизель Д-240, который поневоле стал подопытным кроликом уже не в одном десятке исследований.
Для начала выставили номинальные величины зазоров у всех клапанов: по 0.25 миллиметра. Подключили к Мотодоку датчик низкого давления и — для синхронизации — датчик пульсации топливной трубки (последний установили у форсунки 4-го цилиндра). Поскольку воздушный фильтр создаёт некоторое сопротивление потоку воздуха и сглаживает пульсации давления, было решено проводить измерения в двух вариантах: на входе фильтра и со снятым фильтром.
После снятия осциллограмм с настроенным механизмом установили зазоры для впускных клапанов 1-го и 4-го цилиндров равными 1 мм. Вряд ли такое значение достижимо в эксплуатации, но для наглядности решили поступить именно так. Сняли аналогичные осциллограммы и наложили их друг на друга:
Здесь "а" обозначает осциллограмму при правильной настройке клапанов, "б" — при увеличенных зазорах.
Поначалу, наложив друг на друга осциллограммы давления, мы расстроились: никакого значительного отличия между ними не было. Но затем обратили внимание на осциллограмму от датчика на топливной трубке и обнаружили устойчиво повторяющийся виброимпульс "в". Не было никакого сомнения, что он вызван именно закрытием впускного клапана 4-го цилиндра: это можно элементарно проследить по фазам.
Выводы.
Осциллограмма пульсаций абсолютного давления во впускном коллекторе не может дать однозначного ответа о правильности регулировки клапанного механизма. Однако, наша неожиданная находка дала понять, что намного эффективнее использовать для поставленной задачи вибрационные характеристики. Впрочем, пожалуй, оставим это исследование тем, кто более полноценно занимается вопросами вибраций в двигателях. Наша же лаборатория традиционно делала упор на иные показатели и продолжит заниматься именно в своём русле.
Вячеслав Егоров, старший преподаватель кафедры ЭМТП
Под чутким руководством Виктора Анатольевича Чечета, профессора кафедры в отставке