Геометрия двигателя / ДВС. Временные моменты установки впрыска / ГРМ.

Калькулятор движения поршня в двигателе.


Входные данные (точка вместо запятой!) :
, ход поршня, мм
, диаметр демпфера, мм
, положение КВ относительно ВМТ, мм
Примечание : до ВМТ = -мм (со знаком минус), после ВМТ = мм



Выходные данные :
, положение поршня относительно ВМТ, мм
, положение КВ относительно ВМТ, градусов

Опорные / расчетные данные :
, длина окружности демпфера, мм
, длина дуги, мм для 1 градуса поворота КВ
, угол, градусов КВ для 1 мм дуги окружности демпфера

Делал по памяти, могу немного ошибаться в цифрах ... В принципе, имея точку ВМТ и зная длину хода поршня, а также диаметр шкива / демпфера коленвала - можно поиграться с любым двигателем ... Калькулятор немного врет возле нижней мертвой точки, не знаю с чем это связано, старался не зажимать вычисления после запятой ...
Вводные данные для Cummins ISX :
ход поршня = 169 мм ...
диаметр демпфера = 342 мм (возможно путаю с Detroit Diesel, S60 Engine) ...
точка установки поршня для процедуры Timing / Static = 5.16 мм ...
Все остальные данные вы должны найти и рассчитать сами ...

Калькулятор положения поршня двигателя / ДВС может быть применим для любых двигателей, так как все расчеты выполняются по законам геометрии, согласно индивидуально введенным данным, то есть - по предварительной настройке ...

Немного теории и предпосылок ...

Из чего складывается мощная и экономичная работа двигателя Cummins, или любого другого двигателя в целом ? Из правильной разработки конструкции, правильной сборки на автозаводе, правильной регулировки и эксплуатации ... Автомобили в заводской конфигурации, даже при наличии серьезной неисправности - не доставляют проблем и хлопот при ремонте, проводимом в соответствии с указаниями от производителя ... Инженеры не разрабатывают неприменимые двигателя, пользователи не приобретают автомобили, не соответствующие их техническим ожиданиям, а автозаводы производят продукцию с учетом стандартного отклонения +/- 10% ... Очень интересный вопрос : почему некоторые автомобили показывают отличающиеся эксплуатационные показатели в пределах одного ряда / модели ? ...

Возможно требуется ремонт, но на эти вопросы должны ответить диагностика и проверка основных технических характеристик узлов и компонентов, заданных производителем ... В работе двигателя с турбонаддувом прослеживаются определенные закономерности ... Топливная система, используя механику двигателя, и учитывая объем / давление поступающего воздуха дозирует объем топлива для производства мощности движения и сопутствующие выхлопные газы, которые раскручивают турбонагнетатель для снабжения двигателя дополнительным воздухом / кислородом ... Замкнутый цикл должен работать в сбалансированном режиме ...
# нет турбонаддува - нет подачи топлива, нет мощности ...
# нет топлива - нет давления выхлопных газов, турбонаддува и мощности ...
# нет фаз ГРМ / установки момента впрыска - нет дыхания двигателя, нет мощности, детонация или перегрев, возможные повреждения компонентов ...
# в любом случае, кроме нормального состояния - повышенный или высокий расход топлива ...

Так, или иначе - работа всех компонентов требует их соответствия друг другу, соответствия программе электронного блока управления, соответствия первичных установок и регулировок компонентов, как это было задано производителем ... Включая допустимый износ по пробегу и указания по возможности повторного использования БУ автозапчастей ...
# Непосредственно для Cummins - это CPL / Common Parts List - общий сборочный лист с указанием применяемых номеров ответственных компонентов, отклонение от которого недопустимо и ведет к повреждению смежных компонентов или двигателя ...
# Производитель турбонагнетателей HOLSET явным образом указывает :

... Уважаемые потребители! Обратите внимание, что большинство возвращаемых турбин - не имели дефектов !!! ... Вы должны соображать ( три удара пальцем по лбу ), при замене турбонагнетателя с оригинальным номером - на возможный дубликат ...

# Любые модификации автомобиля с отклонением от стандартов - попадают в сферу ответственности заявителя модификации, при снижении эффективности эксплуатационных характеристик увеличивают эксплуатационные расходы / затраты и усложняют / увеличивают продолжительность и стоимость ремонта ...
# Эти условия значительно затрудняют выбраковку компонентов топливной системы при отсутствии их явных признаков неисправностей или соответствующих кодов ошибок в памяти электронного блока управления ...

Проверка установки фаз ГРМ и момента впрыска Cummins ISX.

Вопрос, который я собираюсь сегодня рассмотреть - проверка фаз механизма ГРМ двигателя Cummins ISX, которые не имеют шпонок заданных углов / меток установки, что конструктивно выполнено, как плавающая посадка шестерен механизма ГРМ на конусы отдельных распредвалов клапанов и форсунок ...

Производитель облегчил выполнение этой процедуры, отказавшись от стандартных меток ГРМ и используя плавную / точную установку временных моментов впрыска и ориентации положения клапанного механизма путем установки клиньев заданного размера, в соответствии с конструктивной сборкой двигателя из ответственных компонентов, указанного в CPL - общем списке автозапчастей ... Пока двигатель соответствует номеру главного сборочного листа - все регулировки, компоненты и программное обеспечение работают в системе слаженного взаимодействия, разработанной и проверенной конструкторами двигателя ... Все руководящие проверки предварительных механических установок и последующих регулировок подробно излагаются в руководствах на сайте Cummins, согласно номера двигателя и CPL / сборочного листа ...

Проблемы с производительностью двигателя Cummins при его неизвестной истории предыдущего обслуживания и ремонта с заменой ответственных компонентов - требуют внимательного анализа текущего состояния и сборки в соответствии с конфигурацией каталога запчастей идентифицированного по номеру двигателя / CPL на сайте производителя ...

В случае подозрения на неправильную установку временных меток механизма ГРМ или применения несоответствующих ответственных компонентов, таких, как : распредвал, форсунки, калибровка и прошивка ЭБУ - выполняется ряд проверок, направленных на выявление и восстановление текущего состояния двигателя к первоначальной конфигурации заводской сборки ...

Одна из процедур - это проверка согласования временных меток установки ГРМ, включая первичную проверку установки распредвалов клиньями и процедуру Timing Static / проверки статической механической установки момента начала впрыска топлива, сильно зависимой от износа, люфтов зазора шестерен механизма ГРМ и применения несоответствующего распредвала форсунок с иными характеристиками ...

Для процедуры Timing Static требуется специальное высокоточное приспособление проверки согласования углового положения от хода при вращении двигателя для обнаружения временных моментов и длительности рабочего хода компонентов ... Процедура связана с частичной разборкой двигателя для привязки к опорным точкам измерения коленвала / распредвала форсунок ...

Проверка фаз ГРМ с помощью компьютера / смартфона и калькулятора.

Мне же интересно произвести первичную проверку настроек временной синхронизации без специального оборудования и без разборки двигателя, при этом достигая максимальной точности измерения, а также иметь возможность применить эту операцию на двигателях других авто / производителей, как универсальную / базовую - по мере необходимости ...

Задача :
- установить поршень на расстояние 5.16 мм до ВМТ ...
- заметить высоту положения хода плунжера форсунки ...
- прокрутить двигатель по часовой стрелке
- заметить высоту положения хода плунжера по окончания движения ...
- при этом конечное угловое положение коленвала - неинтересно, но может быть измерено ...
- измерить ход плунжера форсунки и сравнить с таблицей Timing / Static, согласно CPL ...

Решение :

# ход поршня от ВМТ до НМТ соответствует повороту коленвала на 180 градусов ...
- достаточно вычислить длину дуги окружности демпфера крутильных колебаний, чтобы получить положение поршня в любой заданный момент времени, относительно ВМТ ...
- ход поршня не прямо пропорционален повороту коленвала ( !!! )
- скорость хода поршня, малая у ВМТ / НМТ - увеличивается посередине, между ВМТ - НМТ, то есть ход поршня - величина нелинейная по отношении к константе / градации поворота коленвала ...

Зависимость длины окружности демпфера коленвала, градусов поворота коленвала и хода поршня.

Рассмотрим пример : на картинке явно прослеживаются линейные зависимости угла поворота коленвала и длины дуги окружности демпфера маховика крутильных колебаний коленвала ... Длина окружности демпфера зависит от диаметра демпфера - то есть, все - как по школьной программе, 3-ий класс, вторая четверть ... Однако, зависимость длины дуги окружности / угла ПКВ и хода поршня - величина нелинейная ... Вот это значение и предстоит вычислить математическим путем ... Возникает вопрос, с помощью каких формул возможно вычислить требуемые параметры ? ...

Представление зависимости хода поршня и оборотов коленвала, как многообразие равнобедренных треугольников.

Нарисуем еще одну картинку и попробуем прикинуть варианты ...
- Становится совершенно очевидно, что ход поршня - это не произвольная величина, а жестко привязанная к длине / выносу шатунной шейки коленвала и ее угловому положению ...
- Соответственно, можно представить ход поршня, как множество треугольников, причем это - равнобедренные треугольники, так как стороны OA = OB = R / радиус круга / окружности демпфера крутильных колебаний, к которому мы пытаемся привязать измерения ...
- Следует рассматривать окружность с центром в точке O не только, как диаметр демпфера, но и подобие мнимой окружности движения шатунной шейки коленвала с центром в точке O ...
- Также, зная длину хода поршня из спецификации Cummins или двигателя иного производителя можно вычислить диаметр окружности, описываемой шатунной шейкой, равный длине хода поршня, жестко связанного с шатунной шейкой коленвала ... Полная длина хода поршня складывается из радиусов OD + OE, а текущее значение длины хода поршня можно вычислить вычитая из полного хода DE - CE / остаточный путь полного хода ...

Для окончательных расчетов этих расстояний и углов необходимо припомнить еще несколько геометрических обоснований волшебных линий треугольника и круга ...
# Высота - линия из угла треугольника, перпендикулярная противоположной углу стороне ... (раньше высота была перпендикулярно основанию, но сейчас, по современной науке, если треугольник упал набок - то его основание не будет параллельно земле, а будет очень даже не параллельно, со всеми вытекающими последствиями) ...
# Медиана - линия, соединяющая вершину треугольника с серединой противолежащей стороны ...
# Биссектриса - прямая, делящая угол пополам ; луч, исходящий из вершины угла и делящий угол на два равных угла ...
# В равнобедренном треугольнике медиана, проведенная к основанию, является одновременно и биссектрисой, и высотой ...
# Волшебные линии круга, кстати - не понадобились, но не стоит их игнорировать в будущем, ибо мы уже использовали круг, окружность, дугу и свяжем с ними углы, градусы, радианы и π ...

Что дают нам эти умозаключения?
- Здесь, самое главное - не путаться в двух подобных окружностях :
- 1 случай : окружности описываемой движением шатунной шейки коленвала ...
- 2 случай : окружности демпфера коленвала ...
- это геометрически подобные окружности, но с разными фактическими размерами, опять же - пропорционально равными один / другому, так как связаны через угол синхронного вращения ... Не суть ...
- так, как OC это высота, то угол OCA = угол OCB = 90 градусов ...
- так, как OC это биссектриса, то угол AOC = угол BOC ...
- так, как OC это медиана, то CA = CB ...

Но, эти знания пока никак не помогают узнать ни высоту OC, ни тем более длину хода поршня DC ... Надо искать формулы треугольника для расчета высоты ...
- через длины сторон треугольника не пойдет, CA = CB = неизвестно ...
- через сторону и угол (не только для равнобедренного треугольника)... OC = OB * Sin угла OBC ... теоретически - подойдет ...
- через сторону и площадь, не пойдет, площадь неизвестна ...
- через стороны и радиус описанной окружности, не пойдет - нет описанной окружности ...
- по катетам (только для прямоугольного треугольника), не пойдет ...
- по стороне (только для равностороннего треугольника), не пойдет ...
- через косинус (квадрат любой стороны треугольника равен сумме квадратов двух других сторон треугольника минус удвоенное произведение этих сторон на косинус угла между ними), не пойдет : известна только одна сторона ...
- следующие далее формулы треугольника - все сложнее и сложнее, что никак не влияет на ответ решения этой задачи ... поэтому остановимся на формуле стороны и синуса угла, образованного стороной и основанием ...

Если есть угломер для измерения поворота коленвала - замечательно, если нет - используем формулы пропорции длины окружности демпфера к угловому повороту коленвала ... Откуда у нищих алмазы, вернее - где они их прячут ? ...
- Диаметр демпфера = Ddamper = 2 * Rdamper
- Длина окружности = π * 2 * Rdamper = π * Ddamper
- Используя правило пропорции 360 / Lcircle = 1 / Larc находим Larc = 1 * Lcircle / 360 ...
- Где, Lcircle - длина окружности демпфера, Larc - длина дуги окружности демпфера, соответствующая 1 градусу ... Легко можно сделать и обратный расчет ...

Припоминая, что сумма углов треугольника = 180 градусам и полный ход поршня ISX = 169 мм - теоретически у нас есть все исходные данные, чтобы посчитать ход поршня и выставить его в требуемое положение проверки длины наката / остаточного хода нажатия форсунки в соответствии с заданными значениями по CPL процедуры Timing / Static двигателя Cummins ISX ...

То есть написать калькулятор расчета положения поршня для процедуры Timing / Static ... Этим и займемся ... Так ... Ну, тут все как обычно, ввод, инициализация, расчеты, вывод ... Ого ... Синус яваскрипт не понимает углов в градусах - радианы ему подавай ... А, бабы голой - не надо ? ... Ну и задачка ... Где-то я уже писал про это ... Когда составлял таблицы радио / волн ...
градус * π / 180 = радиан ...
радиан * 180 / π = градус ...
... так ... ну, ладно ... вроде - разродились ...

Так, ну что вам сказать ... Выглядит весьма убедительно ... Осталось проверить теоретические и математические выкладки на практике ...

23:05 16.05.2019

Контакт моя страница, общение по работе и дружба.

Поделиться ссылкой :

Быстрый поиск по сайту :


Главная страница сайта.

Меню сайта - главные разделы.

= = = Меню раздела = = =


© techstop-ekb.ru / Екатеринбург / 2019