Проверка и регулировка частоты вращения коленчатого вала двигателя. Частоту вращения коленчатого вала большинства двигателей определяют по частоте вращения вала отбора мощности или по частоте вращения валика привода работомера, измеряя их частоту любым приставным тахометром.

Частоту вращения коленчатого вала двигателя определяют при максимальной подаче топлива и 100%-ной нагрузке. При тормозных испытаниях двигатель нагружают с помощью тормозной установки. Нагружение выполняют плавно и одновременно измеряют тахометром частоту вращения ВОМ. В момент быстрого снижения частоты вращения нагрузку незначительно уменьшают до момента резкого увеличения частоты вращения и отмечают показание тахометра.

При бестормозных испытаниях двигателя нагрузку изменяют дросселированием воздуха на впуске. С воздухоочистителя снимают фильтр грубой очистки и впускную трубу постепенно прикрывают металлической пластиной. В момент падения частоты вращения коленчатого вала двигателя начинают плавно увеличивать сечение впускной трубы до резкого увеличения частоты вращения, которую и фиксируют тахометром.

Частота вращения коленчатого вала должна быть в пределах номинальной, отклонения допускаются не более ±2%. Если частота вращения выходит за пределы допускаемых значений, то ее регулируют.

На двигателях с топливными насосами типа ТН частоту вращения коленчатого вала регулируют изменением количества прокладок под головку регулировочного винта, на двигателях с топливными насосами типа УТН — винтом максимальных оборотов, на двигателях с насосами типа НД — винтом ограничения максимальных оборотов, ввернутыми в рычаг регулятора.

Проверка неравномерности нагружения цилиндров. После регулировки частоты вращения коленчатого вала определяют неравномерность нагружения цилиндров. Для этого выключают подачу топлива в первый цилиндр и определяют частоту вращения коленчатого вала двигателя, затем включают подачу топлива в отключенный цилиндр и снова фиксируют частоту вращения. При последующем выключении каждого из остальных цилиндров сначала устанавливают частоту вращения коленчатого вала, точно такую же, как при отключении первого цилиндра, а затем определяют частоту вращения при работе всех цилиндров.

При неравномерности нагружения цилиндров более 15% необходима проверка равномерности подачи топлива. Такую проверку обычно совмещают с определением расхода топлива при испытании двигателя.

Бестормозные испытания двигателя. В практике диагностирования получил наибольшее распространение способ бестормозных испытаний двигателя при помощи электронных приборов ИМД-2М, ИМД-Ц, ИМД-12, «Электроника-ИПД-1» и других.

Определение мощности двигателя прибором ИМД-2М. Принцип работы прибора основан на закономерности изменения угловой скорости от мощности двигателя. При исследованиях обнаружено, что чем больше мощность, тем быстрее возрастает частота вращения коленчатого вала двигателя от минимально устойчивой до максимальной на холостом ходу. Прибор ИМД-2М позволяет оценивать эффективную мощность двигателя по угловому ускорению, измеряемому за определенный промежуток времени в интервале скорости, близкой к номинальной. Его успешно применяют при испытаниях тракторных и автомобильных двигателей.

Прибор состоит из следующих элементов: индуктивного датчика, формирующего устройства, генератора временных импульсов, блока вычисления и управления, аналогового преобразователя, тумблера режима работы, стрелочного индикатора мощности, стрелочного индикатора частоты вращения коленчатого вала и блока питания. Все элементы, кроме датчика, расположены в общем корпусе. Питание прибора возможно от сети переменного тока напряжением 220 В обычной частоты и от сети постоянного тока напряжением 12 В, что позволяет использовать его даже в полевых условиях.

Блок-схема элементов прибора показана на рисунке 8. Индуктивный датчик на время измерения мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя закрепляют в специальном резьбовом отверстии кожуха маховика так, чтобы он находился точно против зубчатого венца на расстоянии 2…4 мм от торцевой поверхности головок зубьев. Если такого отверстия нет, его изготавливают с условием правильной установки датчика. При вращении маховика в индуктивном датчике возбуждаются синусоидальные импульсы тока. Частота импульсов равняется частоте вращения коленчатого вала в секунду, умноженной на число зубьев венца маховика. Импульсы подаются в формирующее устройство, где они усиливаются, преобразуются из синусоидальных в прямоугольные и передаются в блок вычисления и управления.

Рис. 1. Блок-схема измерителя мощности ИМД-2М.

Мощность двигателя измеряют при установке тумблера режима работы в положение «Мощность». Моментом измерения углового ускорения для двигателя каждой марки служит определенная частота вращения коленчатого вала, которую задают при конструировании прибора и устанавливают переключением рукоятки на данную марку при испытании.

Импульсы из блока вычисления и управления поступают в аналоговый преобразователь, который преобразует их в постоянный ток. Чем больше угловое ускорение, тем больше импульсов за время их измерения и, следовательно, тем больше ток, который поступает в стрелочный индикатор мощности. Шкала индикатора градуирована в единицах мощности, и стрелка сразу указывает измеренное значение мощности двигателя.

Порядок измерения мощности двигателя следующий. Трактор с прогретым до нормального теплового режима двигателем размещают на ровной площадке. В кожух маховика устанавливают- индуктивный датчик, измеритель с помощью шнура подключают к источнику питания током. Рукоятку переключателя марок двигателей устанавливают в положение, соответствующее марке проверяемого двигателя, ручку тумблера «Сеть» — в выключенное положение, а ручку тумблера «Обороты — мощность» — в положение «Обороты».

Ручкой тумблера включают питание и в течение 2…3 мин прогревают прибор. Затем устанавливают среднюю частоту вращения коленчатого вала и осторожно ввинчивают датчик в отверстие кожуха маховика. Одновременно, нажав кнопку «Сброс», наблюдают за сигнальной лампочкой и стрелочным индикатором частоты. После того как вспыхнет сигнальная лампочка, датчик ввинчивают еще на пол-оборота и фиксируют его контргайкой. Устанавливают минимально устойчивую частоту вращения коленчатого вала двигателя, переключают ручку тумблера «Обороты — мощность» в положение «Мощность» и нажимают кнопку «Сброс». Нажав кнопку «Калибровка» и поворачивая рукоятку «Калибровка» по стрелке прибора, устанавливают калибровочное значение мощности, приведенное в таблице прибора.

Нажав на кнопку «Сброс», резко переводят рычаг управления двигателем на максимальную частоту вращения коленчатого вала. Стрелка прибора при этом будет показывать мощность, близкую к номинальной, если двигатель исправен. Рекомендуется трижды повторять измерения и подсчитывать среднеарифметическое значение мощности.

При окончательном определении мощности необходимо учитывать, что для двигателей, зашифрованных в положениях переключателя марок двигателей от 1 до 9, стрелка прибора показывает фактическую мощность в лошадиных силах, при испытании двигателя ЯМЭ-238НБ показания стрелки прибора надо умножить на три, а двигателей, зашифрованных положениями от 11 до 15,— на два. Чтобы получить мощность в киловаттах, необходимо мощность в лошадиных силах умножить на 0,736.

Определение мощности приборами ИМД-11, НМД-12 и «Электроника ИПД-1». Устройство ИМД-Ц (индикатор мощности двигателя цифровой) выпускают взамен измерителя ИМД-2М. Оно более универсально, надежно и компактно, в 3 раза меньше по размерам и в 4 — по массе. Источником питания током устройства являются три батареи 33364 общим напряжением от 10 до 13,5 В, расположенными в устройстве, или аккумуляторная батарея трактора напряжением 12 В. Мощность двигателя измеряют следующим образом.

Ввертывают первичный преобразователь в специальное отверстие кожуха маховика так же, как датчик измерителя ИМД-2М, и подключают его к разъему «Вход». Поворотом рукоятки 6 по ходу часовой стрелки включают питание. Затем нажимают на клавишу калибровки частоты вращения и поворотом Рукоятки устанавливают по цифровому табло калибровочное значение частоты вращения в соответствии с маркой проверяемого Двигателя. Повторным нажатием переводят клавишу в исходное положение.

После этого калибруют устройство по мощности. Нажимают на клавишу уровня фиксации и вращением рукоятки устанавливают по цифровому табло калибровочное значение уровня фиксации, соответствующее марке проверяемого двигателя. Повторным нажатием на клавишу переводят ее в исходное положение. Затем нажимают на клавишу калибровки ускорения и поворотом рукоятки устанавливают калибровочное значение мощности проверяемого двигателя. Повторно нажимая на клавишу, переводят ее в исходное положение.

Рис. 2. Индикатор мощности двигателя ИМД-Ц:
1 — первичный преобразователь; 2 — разъем; 3, 4 и 5 — рукоятки потенциометров; в — рукоятка включения в работу; 7 — клавиша измерения напряжения; 8 — клавиша числа цилиндров; 9 и 10 – клавиши калибровки частоты вращения; 11 — клавиша калибровки уровня фиксации; 12 — клавиша калибровки ускорения; 13 — клавиша частоты вращения и ускорения; 14 — клавиша измерения ускорения; 15 — цифровое табло; 16 — разъем для кабеля питания током.

Калибровочные значения необходимых параметров для определения мощности двигателя устройством ИМД-Ц приведены в таблице прибора.

Пускают двигатель и прогревают его до нормального теплового режима. Устанавливают среднюю частоту вращения коленчатого вала. Завинчивают первичный преобразователь в отверстие на кожухе маховика до появления устойчивого показания на цифровом табло, затем преобразователь завертывают еще на пол-оборота и законтривают. Нажимают клавишу измерения частоты вращения и ускорения, устанавливают клавишу 8 числа цилиндров в положение, соответствующее числу работающих цилиндров в проверяемом двигателе. Для четырехцилиндровых двигателей клавиша должна находиться в исходном положении, а при испытании двигателей с числом цилиндров 6… 12 клавишу нажимают.

Установив минимально устойчивую частоту вращения коленчатого вала, резко переводят подачу топлива на максимальный скоростной режим и по цифровому табло фиксируют мощность в лошадиных силах. Измеренное значение мощности сравнивают с допускаемыми техническими условиями.

Диагностический прибор ИМД-12 является дальнейшим улучшением конструкций электронных приборов типа ИМД-2М и ИМД-Ц.

В нем уменьшены размеры и масса (2 кг). Назначение прибора такое же, как и ИМД-Ц.

Диагностический прибор «Электроника ИПД-1» в отличие от приборов типа НМД снабжен дополнительным датчиком впрыска топлива, позволяющим определять угол опережения впрыска топлива и неравномерность работы цилиндров.

Определение экономичности двигателя. При бестормозных испытаниях двигателя при помощи приборов ИМД-2М, ИМД-Ц, ИМД-12 и других определяют общий часовой расход топлива при максимальной подаче элементов топливного насоса. Для этой цели используют обычные весы типа ВМЦ, на которые устанавливают банку под топливо с вмонтированным в ней трехходовым краном и топливопроводом, или применяют специальные расходомеры типа КИ-8910, КИ-6157, КИ-12342 и др.

Схема расходомера КИ-8910 показана на рисунке 3. Принцип его действия основан на использовании перепада давления в дросселирующем отверстии, зависящем от расхода топлива через дроссель. Расходомер позволяет определять часовой расход топлива двигателей всех марок в любой момент их работы непосредственным отсчетом по шкале прибора.

Расходомер подключают в топливную систему двигателя, прогретого до нормального теплового режима. Трубку с краном присоединяют к расходному баку, а трубку с краном — к подкачивающему насосу вместо топливопровода, идущего от топливного бака. При открытом кране и закрытых кранах в мерной трубке и в мерной трубке с камерой установится одинаковый уровень топлива. Этот уровень поддерживается поплавкомс игольчатым клапаном.

При открытом кране и работающем двигателе топливо по трубке поступает к цилиндрам. Дроссель ограничивает проход топлива из поплавковой камеры, а так как уровень его в трубке и камере поддерживается на постоянном уровне, то за дросселем давление снизится, а следовательно, в мерной трубке снизится уровень топлива. Пневматический компенсатор служит для исключения пульсации топлива в мерной трубке. Чем больше Расход топлива, тем ниже уровень в мерной трубке. Шкала градуирована на часовой расход топлива. Правильность показаний прибора проверяют проливкой топлива через калиброванный дроссель при открытом кране и закрытом кране. На установившемся режиме расходомер КИ-8910 показывает расход топлива в единицу времени по разности уровней в поплавковой камере и мерной трубке.

Рис. 3. Схема расходомера топлива КИ-8910:
1,7 и 12 — трубки; 2, 8 и 14 — краны; 3— пневматический компенсатор; 4 — мерная трубка; 5 — шкала; 6 — игольчатый клапан; 9 — топливный бак; 10 — поплавок; 11 — поплавковая камера; 13 и 15 — дроссели.

Часовой расход топлива определяют также при помощи объемного расходомера КИ-6157. Он представляет собой мерный цилиндр, снабженный трехходовым краном и топливопроводами. Прибор подключают к подкачивающему насосу и к баку трактора. Удаляют из системы питания воздух, заполняют мерный цилиндр топливом и устанавливают трехходовой кран в положение расхода топлива из бака. Пускают двигатель, доводят частоту вращения коленчатого вала до максимальной и, постепенно прикрывая специальной заслонкой впускную трубку воздухоочистителя, добиваются номинальной частоты вращения коленчатого вала. Затем переводят кран в положение расхода топлива из мерного цилиндра и по секундомеру фиксируют время расходования определенного объема топлива.

Полученные результаты расхода топлива сравнивают с допускаемыми по техническим условиям и при необходимости регулируют подачу топлива. Если удельный расход топлива выше допускаемого, то проверяют и регулируют форсунки, а при исправных форсунках — топливный насос.

Электронный измеритель расхода топлива КИ-12342 предназначен для измерения мгновенного и среднего значения объемного расхода топлива от 2 до 70 л/ч. Его применяют в стационарных и полевых условиях.

Преобразователь (датчик) измерителя подключают в топливную магистраль двигателя между фильтром грубой очистки топлива и входом подкачивающей помпы.

Тормозные испытания двигателей основаны на применении для их загрузки различных нагрузочных устройств — тормозных установок. Преимущество таких установок — высокая точность и сравнительно малая трудоемкость процесса испытания, а недостаток — высокая стоимость и громоздкость.

На стационарных постах диагностирования колесных тракторов используют специальные стенды КИ-4856, КИ-8927 и другие с беговыми барабанами, позволяющие создавать условия для трактора, близкие к реальным. Аналогичные стенды применяют и для тормозных испытаний двигателей автомобилей. В центральных ремонтных мастерских хозяйств, в мастерских общего назначения и на других предприятиях для тормозных испытаний двигателей тракторов всех марок широко применяют универсальную установку КИ-4935.

Установка КИ-4935 состоит из электромашины, работающей в режимах электродвигателя и генератора (тормоза), жидкостного регулировочного реостата, электросилового шкафа, редуктора с карданным валом, пульта управления и топливного расходомера.

Вал отбора мощности трактора соединяют карданным валом с редуктором установки так, чтобы оси валов были совмещены, и проверяют надежность ограждения карданного вала. Тормозят трактор, присоединяют к двигателю расходомер топлива КИ-8910 и удаляют воздух из системы питания. Включают установку в сеть и, нажав кнопку «Прокрутка», пускают двигатель. Нажимают кнопку «Мощность» и изменением положения электродов жидкостного реостата кнопками постепенно нагружают двигатель до получения частоты вращения коленчатого вала, близкой к номинальной. Прогревают двигатель до температуры охлаждающей жидкости 85…95 °С и снимают нагрузку. Затем проверяют и, если необходимо, регулируют частоту вращения коленчатого вала.

Рис. 4. Передняя панель пульта управления тормозной установки КИ-4935:

Полученное значение сравнивают с номинальным и допускаемым значениями частот вращения вала для двигателя данной марки. При необходимости регулируют частоту вращения коленчатого вала, устанавливая ее близкой к номинальному значению.