Почему дизельный двигатель вибрирует на холостом ходу

03 апреля 2018 Категория: Полезная информация.

После запуска двигатель может слегка вибрировать, тем более в холода. Дизельные моторы больше подвержены этой проблеме, чем бензиновые, в силу своих конструктивных особенностей.

Обороты холостого хода, когда сцепление выключено и крутящий момент не передается от двигателя на колеса, для дизелей составляют в среднем 680-780 об/мин.  Даже на исправном, но непрогретом моторе, возможна сильная вибрация на холостых. Главное, чтобы к моменту выхода ДВС на рабочие температуры, в это в среднем 3-5 минут прогрева двигателя, она исчезала. Также не должно быть пропусков зажигания, рывков и других посторонних звуков в работе мотора.

Если вибрации сильные и длительные

Такая ситуация может быть вызвана многими причинами. Но искать причину важно, потому что повышенная вибрация губительна для ДВС и чревата проблемами – от повышенного расхода топлива до раннего износа деталей ЦПГ.

Обычно проблема вибрации на холостых связана с неисправностями топливной системы, троением ДВС, нарушениями крепления мотора. И приходится выполнить ряд проверок, чтобы убедиться в исправности всех узлов и агрегатов, которые имеют отношение к стабильной работе двигателя.

Шаг 1. Проверяем подушки крепления ДВС

Распространенная ситуация, которая вызывает повышенные вибрации мотора – нарушение системы его крепления. В частности, износ или дефект его опор (подушек). Ведь их назначение – не только надежно удерживать двигатель в подкапотном пространстве, но и гасить его вибрации.

Определить проблему можно так.  Открыть капот и тронуться вперед, а затем сдать назад, рывками раскачивая автомобиль. В это время ассистент смотрит на то, как смещается мотор во время таких рывков. Нормально, когда ДВС равномерно раскачивается в стороны наклона кузова и быстро возвращается в исходное положение. А вот если заваливается в какую-то сторону, нужно менять соответствующую подушку. Даже если внешне она не повреждена.

Шаг 2. Проверяем ТНВД и форсунки

Неисправности топливного узла ведут к неправильному дозированию топлива. В результате – бедная или чрезмерно обогащенная смесь и неустойчивая работа мотора. Причем в таком случае вибрация не пропадает и на рабочих температурах.

Для диагностики и ремонта форсунок и ТНВД нужно обращаться на СТО. Проблема может решаться чисткой форсунок и регулировкой винтов ТНВД. В других случаях может потребоваться серьезный ремонт и заменой деталей топливного узла. Как правило, именно с некорректной работой системы подачи топлива в цилиндр связана проблема вибраций дизельного двигателя.

Шаг 3. Проверяем компрессию в цилиндрах

Проблема вибрации дизельного ДВС на холостых может быть связана с износом ЦПГ и газораспределительного механизма. Это отражается на компрессии, оценку которой лучше доверить профессионалам.

Если выявлена проблема с разбросом показателя компрессии в разных цилиндрах, это говорит о неравномерном воспламенении смеси – отсюда сильная вибрация в режиме холостого хода. Обычно в таком случае после выхода ДВС на рабочие температуры вибрация пропадает.

Шаг 4. Проверяем выставление зубчатого ремня ГРМ

Часто проблема вибрации дизеля на холостых оборотах появляется после замены ремня ГРМ. Это связано с ошибками в установке ремня, когда небольшое его смещение ведет к нарушению фаз газораспределения, и, как следствие, к сбоям в работе мотора и его троению.

Другие причины

Если после всех указанных проверок проблему вибраций дизельного мотора на холостых не удалось решить, стоит помнить и о других ее причинах:

• чрезмерная нагрузка на генератор (мощные потребители электроэнергии + малый объем ДВС)
• некачественное топливо, попадание в него воды
• забитые фильтры – топливный и воздушный
• неисправности датчиков: ДМРВ, ДПДЗ, датчика холостого хода, ДПРВ, ДПКВ и т.д.
• выход из строя одного цилиндра (завоздушивание системы подачи топлива, закоксовка форсунки, выход из строя свечи накаливания)
• прогар поршня или клапана
• неисправности маховика и сцепления, разбалансировка коленчатого вала

В любом случае, причину чрезмерной вибрации дизельного двигателя нужно выявить и устранить как можно быстрее – работа в таком режиме плохо сказывается на долговечности ЦПГ и грозит серьезными неисправностями и дорогостоящим ремонтом.

Изучите и другие полезные материалы:

• Какие обороты лучше держать на дизельном двигателе — здесь
• Как продлить ресурс дизельного двигателя — здесь

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

Вибрация дизельного двигателя ⋆ АВТОМАСТЕРСКАЯ

Двигатель

20.07.2017

0 2 661 Время чтения: 2 мин.

Дизельный двигатель подвержен вибрации более, чем бензиновый, особенно, если машина не прогрета должным образом. Но, если автомобиль прогрет, а вибрация на холостом ходу все равно довольно ощутима, то это может свидетельствовать о неисправности, которую лучше выявить и устранить, чтобы избежать более серьезных и затратных проблем.

Обычно нормальную вибрацию двигателя должен ощущать только водитель, держащий руки на руле. Если вибрация повышена, то ее будут ощущать и пассажиры, потому что дребезжать будет весь салон и, в частности, сидения, на которых они сидят. Так что, если вы пятой точкой ощущаете вибрацию на холостом ходу, то следует проверить двигатель на неисправности.

Бывает, что дизельный двигатель вибрирует на холостых оборотах, но при их повышении работа стабилизируется, тогда неисправностей нет. Но иногда бывает, что двигатель не только вибрирует, но ухудшается его КПД, он троит, дымит, теряет мощность, а также начинает “есть” больше моторного масла и топлива. Этому может быть несколько причин:

Неисправности в работе поршневой группы

Здесь могут быть разные причины: проблема с подачей топлива, попадание воздуха в систему подачи топлива, засор дизельной форсунки, а также проблемы с клапанами, вплоть до прогара поршня. Чтобы выявить проблему, требуется диагностика с обязательным измерением компрессии и проверкой дизельных форсунок и клапанов.

Нарушения в работе газораспределительного механизма (ГРМ)

Иногда вибрация двигателя наблюдается сразу после замены ремня ГРМ. Смещение меток ремня даже на один-два зуба могут привести к нарушению фаз газораспределения, что разбалансирует весь рабочий цикл двигателя. Результатом будет падение мощности, перебои в работе силового агрегата и, конечно, вибрация.

Разные показатели компрессии по цилиндрам

Различная компрессия в цилиндрах очень часто бывает причиной вибрации двигателя. При этом мотор работает, не троит, но из-за несвоевременного воспламенения топливной смеси (то с задержкой, то с опережением) происходит дисбаланс и в результате — сильная вибрация дизеля на холостых оборотах. Иногда после прогрева ситуация улучшается, потому что компрессия в цилиндрах повышается за счет увеличения тепловых зазоров. Но это не значит, что проблемы нет, поэтому желательно произвести замеры компрессии в цилиндрах.

Проблемы с форсунками или топливным насосом высокого давления (ТНВД)

Причиной вибрации могут быть и нарушения в работе форсунок, особенно, если они сильно загрязнены. Тряска может ощущать при работе не только на холостом ходу, но и во время движения.

Если имеются перебои в работе топливного насоса высокого давления, то это также может привести к нарушениям в работе двигателя – начинают плавать обороты, возникает вибрация. У большинства насосов возможно настраивать холостые обороты дизеля с помощью специальных винтов, предназначенных для регулировки. Но тут надо быть осторожным, потому что неправильная его настройка может только усугубить ситуацию и двигатель совсем перестанет запускаться. Поэтому, если вы не имеете опыта в таких работах, то лучше доверить ее специалистам.

Нарушение целостности подушки двигателя

Эту неисправность можно выявить при визуальном осмотре подушки на предмет отсутствия повреждений или путем воздействия на нее с помощью раскачки. Резиновые уплотнители подушки при постоянной вибрации могут изнашиваться, что приводит к еще более сильной вибрации. И при достижении критического уровня, если не устранить проблему вовремя, опора полностью выйдет из строя.

Другие возможные причины

Есть и другие причины, при которых может возникать вибрация двигателя, но они встречаются гораздо реже. Например, дисбаланс (разный вес) поршней, дисбаланс маховика, коленвала или распредвала.

Необходимо понимать, что вибрация — это не только дискомфорт, создаваемый при езде, а в первую очередь признак неисправности. И, если эту неисправность не устранить, то рано или поздно она приведет к еще более серьезным проблемам, которые, наверняка, обойдутся гораздо дороже. Причем вибрация может привести не только к поломке двигателя, но и другого оборудования силового агрегата.

Показать больше

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2022 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

верхний

новых поворотов дизельной вибрации — Lovejoy

Перейти к содержимому

Новые повороты дизельной вибрацииlojoyadmin2018-01-31T23:29:13-06:00

Ежегодно сотни тысяч неавтомобильных дизельных двигателей промышленного типа используются в системах оборудования и механизмах, в которых двигатель приводит в действие гидравлический насос, воздушный компрессор или генератор. Многие из этих применений стремятся к более легким двигателям, поскольку новые стратегии проектирования направлены на повышение эффективности использования топлива за счет более легких компонентов. Более эффективные конструкции также позволили рядным трех-, четырех- и шестицилиндровым дизелям делать то, что раньше требовалось силовым установкам V-8 или больше.

Хотя уменьшение размеров может быть благом с точки зрения экономичности эксплуатации, оно может легко ухудшить отношения между двигателем и приводимым оборудованием с точки зрения крутильных колебаний и резонанса, который может усилить эту вибрацию до разрушительного уровня. В результате доллары, сэкономленные на экономии топлива — и другими способами — вполне могут быть потеряны на расходы на ремонт и затраты на время простоя.

Крутильные колебания остаются относительно незнакомой наукой. Большинство пользователей дизельного оборудования, а также многие конструкторы двигателей и специалисты по обслуживанию OEM-производителей не считают эту проблему серьезной. Может случиться так, что большинство пользователей просто привыкли к замене сломанных коленчатых валов, шлицевых валов, муфт, подшипников, шестерен и уплотнений как к нормальному последствию работы двигателя, и поэтому продолжают устранять поломку, не требуя от своих поставщиков более постоянного, профилактическое решение.

Целью этой статьи является изучение источников проблем крутильных колебаний и обзор важной роли, которую технологии сцепления могут играть в минимизации этих проблем по мере того, как меньшие и легкие двигатели становятся все более популярными. Люди, связанные с механикой трансмиссии, обычно понимают муфту как устройство для передачи мощности, амортизации и компенсации смещения. Тем не менее, многие не осознают его роль в гашении вибраций и настройке системы, работающей от двигателя, чтобы отодвинуть разрушительные резонансные скорости от рабочего диапазона оборотов двигателя… или причину, по которой такая настройка необходима в первую очередь.

Начнем с того, зачем нужен тюнинг.

Неизбежным фактом работы дизельного двигателя является то, что он создает импульсы крутящего момента, которые на мгновение ускоряют или замедляют нормальную работу коленчатого вала. Это вызвано порядком зажигания, углом зажигания и количеством цилиндров. Поскольку дизельный двигатель не использует искровое зажигание и вместо этого должен достигать высокой степени сжатия для воспламенения топлива (до трех раз больше, чем в бензиновых двигателях с искровым зажиганием), импульсы больше, чем на других двигателях. Некоторая степень пропусков зажигания также может вызвать «скачки давления», потому что воспламенение не всегда происходит точно в то время, когда оно должно, и топливо не сгорает полностью при каждом такте зажигания.

Эти импульсы крутящего момента создают гармонические силы возбуждения, которые не являются частью плавного выходного крутящего момента двигателя и не увеличивают полезную мощность. Однако они могут в десять раз превышать нормальный рабочий крутящий момент двигателя, поэтому они могут существенно увеличивать общий крутящий момент, передаваемый через систему, а также скорость износа и повреждений, возникающих в результате этого.

Импульсы крутящего момента распространяются по системе в виде крутильных колебаний, которые невозможно увидеть или почувствовать, как знакомый линейный тип вибрации (вверх-вниз, из стороны в сторону), поскольку силы действия/противодействия распределены по различным тангенциальным плоскостям к приводному валу, а не ограничиваться одной и той же плоскостью. Поскольку крутильная вибрация «невидима», вызываемые ею повреждения часто ошибочно приписывают какой-либо другой причине… например, несоосности между валами, неправильно выбранным компонентам или неисправным деталям.

Системы имеют собственные частоты

Силы пуска-остановки, создаваемые импульсами крутящего момента, оказывают скручивающее давление на трансмиссию. Некоторые пользователи, знакомые с этими импульсами, считают, что длинный приводной вал будет их поглощать. Он поможет настроить систему, но не поглощает крутильные импульсы. Приводной вал и другие элементы трансмиссии просто реагируют так же, как и все пружины; вместо того, чтобы поглощать энергию закручивания, они возвращают ее, раскручивая. Если предположить, что величина импульсов крутящего момента будет оставаться достаточно постоянной (что не всегда так), то время, необходимое для скручивания и раскручивания, будет определяться в первую очередь инерционными соотношениями между двигателем и ведомым оборудованием, а также жесткостью пружины (жесткостью) различные элементы трансмиссии. Это приращение времени скручивания-раскручивания, выраженное как отношение к одной минуте, определяет собственную частоту системы.

В простых двухмассовых системах (двигатель и одиночная нагрузка, соединенные одним валом) собственная частота может быть точно аппроксимирована следующей формулой, в которой CTDYN — динамическая жесткость при кручении (коэффициент пружины) любого соединительного устройства при кручении самая мягкая — обычно муфта — JA — инерция двигателя, JL — инерция нагрузки. (Данные по жесткости и инерции легко доступны у всех OEM-производителей оборудования и компонентов.)

Точное определение возможно с помощью более подробного расчета, известного как анализ Хольцера, при котором известные частоты вводятся в систему методом проб и ошибок, и их результирующие энергетические балансы рассчитываются до тех пор, пока не будет найдена частота, для которой сумма энергии, полученной или потерянной за счет всех отклонений при кручении, равна нулю. Обратите внимание, что в некоторых промышленных приложениях двигатели могут иметь две или более точек отбора мощности, питающих несколько нагрузок через многокомпонентные трансмиссии; в таких системах вычисление частоты становится очень трудоемким и сложным, и его лучше доверить опытным консультантам.

Влияние двигателей меньшего размера

Как правило, в системе, где инерция двигателя выше, чем инерция нагрузки, а трансмиссия относительно жесткая, собственная частота будет высокой. В системе, где инерция двигателя ниже инерции нагрузки, а трансмиссия относительно мягкая (пружинистая), собственная частота будет низкой.

Следовательно, когда меньшие двигатели заменяют более крупные (при условии, что другие компоненты остаются практически такими же), уменьшенная масса и инерция на ведущем конце имеют тенденцию к снижению собственной частоты системы.

Теперь предположим, что дизельный двигатель «возбуждает» свою ведомую систему на определенных частотах, которые изменяются прямо пропорционально оборотам двигателя. На тех уровнях оборотов, где частота возбуждения двигателя и собственная частота ведомой системы совпадают, возникает состояние резонанса. Каждый импульс крутящего момента прикладывает свою энергию скручивания примерно в то же время, когда вал раскручивается, чтобы высвободить энергию предыдущего импульса, что значительно усиливает движение скручивания/раскручивания. Те уровни оборотов, при которых возникает резонанс, по понятным причинам называются критическими скоростями.

Для стандартной 4-тактной рядной дизельной системы скорости, при которых возникает резонанс — критические скорости — рассчитываются как собственная частота, деленная на N/2 для первичной резонансной скорости и на N для вторичной резонансной скорости, где N представляет количество цилиндров. Критические скорости для систем, использующих двигатели меньшего размера, приближаются к рабочему диапазону оборотов, поскольку частота возбуждения двигателя падает при переходе от многоцилиндровых или двухтактных двигателей к четырехцилиндровым четырехтактным двигателям.

Генераторы, компрессоры и центробежные насосы с приводом от двигателя обычно работают со скоростью от 1000 до 2000 об/мин, а гидравлические насосы — от 1800 до 3000 об/мин. Тенденция состоит в том, чтобы работать на максимально возможной скорости, чтобы иметь меньшее и более компактное приводное оборудование. Это приводит к ситуации, когда более высокие рабочие скорости, более низкие наклоны частоты возбуждения и более высокие кривые собственной частоты объединяются, чтобы приблизить критические значения оборотов к требуемым диапазонам рабочих скоростей. Прежняя ситуация с многоцилиндровыми двигателями с большой инерцией в сочетании с большим низкоскоростным оборудованием имела бы высокие собственные частоты при относительно низких рабочих оборотах. Резонанс или критические обороты, возникающие там, где частота возбуждения совпадает с собственной частотой системы, в рабочем диапазоне не возникают.

Взаимосвязь между числом оборотов в минуту, собственной частотой и частотой возбуждения объясняет, почему у разработчиков (и пользователей) возникнут проблемы с новыми системами, допускающими совпадение двух частот на рабочем уровне числа оборотов в минуту. В этой проектной ситуации тщательный выбор мягких или жестких на кручение муфт имеет важное значение, чтобы отодвинуть собственную частоту от деструктивных резонансных диапазонов.

Когда обороты двигателя меняются вверх и вниз между холостым ходом и рабочей скоростью, он может без проблем проходить через критические области, если это делается быстро. Проблемы начинаются, когда обороты двигателя остаются в критической зоне в течение длительного периода работы или холостого хода.

Критические окна для оборотов

Резонанс крутильных колебаний обычно возникает в диапазоне оборотов от 0,7 до 1,4 от критического числа оборотов, создавая «окно», в котором силы возбуждения двигателя могут вызвать повреждение деталей системы. Например, если резонанс или критические обороты возникают при 1500 об/мин, система обнаружит проблемы с крутильными вибрациями где-то между 1050 об/мин (0,7) и 2100 об/мин (1,4).

Во избежание подобных проблем новые системы, разработанные для облегченных трех-, четырех- или шестицилиндровых двигателей, должны пройти полную проверку на крутильные колебания. Этот обзор должен включать либо двухмассовый анализ, либо, если это необходимо из-за сложной системы привода, полный анализ Хольцера для определения собственных частот системы и результирующих критических диапазонов оборотов. Если это определяет, что критические диапазоны оборотов существуют вблизи холостого хода или рабочих скоростей, становится необходимым провести полный расчет крутильных колебаний с несколькими массами, что обычно требует найма специализированного консультанта.

Еще более серьезной проблемой является крутильная вибрация, поскольку двигатели становятся меньше и легче по сравнению с приводимым оборудованием, амплитуда их импульсов крутильных колебаний имеет тенденцию к увеличению и наносит больший ущерб компонентам трансмиссии.

Очевидно, что нормы оборотов двигателя, количество цилиндров и значения инерции как двигателя, так и его ведомого оборудования не подлежат изменению (если только эти элементы не могут быть заменены на что-то существенно отличающееся, что либо маловероятно, либо непомерно дорого). Однако, к счастью, резонанс системы можно изменить, чтобы он не возникал в пределах рабочего диапазона.

Это подводит нас к концепции использования муфты в качестве устройства настройки.

Настройка системы

Являясь одним из пружинных элементов трансмиссии, каждая муфта имеет свою жесткость пружины или динамическую жесткость на кручение (CTDYN). Когда это учитывается в значении CTDYN системы, значение системы должно каким-то образом измениться… и, согласно формуле, собственная частота системы изменяется вместе с ним.

Динамическая жесткость муфты при кручении должна быть выбрана так, чтобы либо соответствовать остальной части системы, либо настроить резонанс системы за пределы рабочего диапазона, являясь самым мягким элементом. Правильный выбор муфты гарантирует, что если система будет работать на неправильной скорости или если где-то в системе возникнет неисправность, муфта послужит предохранителем и сломается раньше, чем что-то более дорогое.

Муфты, предназначенные для систем с приводом от двигателя, в основном состоят из ведущего и ведомого компонентов, соединенных различными передающими крутящий момент элементами, которые обеспечивают диапазон значений жесткости при кручении, от высокоэластичной резины до почти жесткого пластика. Более жесткие элементы, обычно используемые для относительно малоинерционных нагрузок, таких как гидравлические насосы, будут повышать собственную частоту системы. Более мягкие элементы, обычно подходящие для более высоких инерционных нагрузок, таких как более крупные компрессоры или несколько насосов, приводимых в действие через распределительные коробки, будут снижать собственную частоту, а также поглощать или гасить энергию вибрации.

Некоторые соединительные элементы обладают прогрессивной характеристикой жесткости на кручение, при которой материал намного жестче при полной нагрузке, чем при легкой нагрузке. Это дает разработчикам систем больше гибкости в определенных приложениях, когда система работает на холостом ходу с очень низкой собственной частотой, но работает при полной нагрузке с высокой собственной частотой, как это часто бывает с двигателями-генераторами.

Этот широкий диапазон вариантов жесткости дает разработчикам и пользователям возможность изменять или настраивать собственную частоту своей системы. Чтобы воспользоваться этим преимуществом, необходимо выйти за рамки обычных механических характеристик и характеристик крутящего момента, чтобы определить возбуждение и собственные частоты в вашей системе. Зная эти значения, вы можете решить, лучше ли настраивать собственные частоты вверх или вниз, чтобы отодвинуть резонансную скорость от скорости холостого хода и рабочей скорости.

Это объясняет, почему опытные и знающие поставщики муфт хотят знать значения инерции и жесткости всех компонентов системы, а также захотят подготовить анализ на кручение, чтобы определить все собственные частоты системы и убедиться, что рекомендуемая муфта им соответствует.

Выбор муфты, основанный на анализе крутильных колебаний, будет удерживать резонансные скорости за пределами критических «окон» 0,7–1,4 об/мин, устанавливаемых крутильными колебаниями двигателя, чтобы максимизировать срок службы приводимого оборудования и значительно сократить время простоя и затраты на ремонт, связанные с преждевременной усталостью и износом. неисправность в ключевых частях.

Когда муфты правильно подобраны и указаны на этой основе, любой преждевременный отказ муфты может быть более надежно воспринят как сигнал о том, что что-то еще беспокоит систему … например, проблемы с пропусками зажигания в цилиндре, плохое топливо или фильтры, температура окружающей среды или загрязняющие вещества в воздухе, нереализованные перегрузки по крутящему моменту, несоосность или неправильно подобранные детали.

Помните, что муфты, уже установленные в вашей системе, возможно, не были выбраны в рамках дисциплин, описанных выше. Муфты, как один из наименее дорогих элементов в любой системе двигатель/оборудование, слишком часто добавляются задним числом, а не учитываются в конструкции заранее. Если кажется, что ваша система хронически страдает от признаков износа и поломки, которые могут быть вызваны крутильными вибрациями и проблемами с критической частотой, вполне возможно, что замена оригинальной муфты оборудования на другую, выбранную с помощью анализа крутильных колебаний, может навсегда оставить эти проблемы позади.