Tester szczelności
Tester szczelności to przyrząd pomiarowy służący do określania stanu silników spalinowych poprzez wprowadzenie sprężonego powietrza do cylindra i pomiar szybkości jego wycieku.
Test kompresji to prymitywna forma testowania szczelności, która obejmuje również wpływ stopnia sprężania , rozrządu zaworowego, prędkości obrotowej i innych czynników. Testy kompresji należy zwykle przeprowadzać przy wyjętych wszystkich świecach zapłonowych, aby zmaksymalizować prędkość rozruchu. Kompresja podczas rozruchu to dynamiczny test rzeczywistego pompowania przy niskiej prędkości, w którym mierzone i zapisywane jest szczytowe ciśnienie w cylindrze.
Test szczelności jest testem statycznym. Testy szczelności ścieżek wycieku butli. Wyciek sprawdza przede wszystkim tłoki i pierścienie, uszczelnienie gniazda zaworu i uszczelkę głowicy.
Wyciek nie będzie wskazywał na problemy z rozrządem i ruchem zaworów ani problemy z uszczelnieniem związane z ruchem tłoka. Każdy test powinien obejmować zarówno kompresję, jak i wyciek.
Badanie przeprowadza się na niepracującym silniku, zwykle z badanym cylindrem w górnym martwym punkcie podczas sprężania, chociaż można przeprowadzić badanie w innych punktach suwu sprężania i mocy. Ciśnienie jest podawane do cylindra przez świecę zapłonową otwór i mierzy się przepływ, który reprezentuje wszelkie wycieki z butli. Testy szczelności mają tendencję do obracania silnika i często wymagają pewnej metody utrzymywania wału korbowego we właściwej pozycji dla każdego testowanego cylindra. Może to być tak proste, jak drążek zabezpieczający na śrubie wału korbowego w pojeździe z automatyczną skrzynią biegów lub pozostawienie pojazdu z manualną skrzynią biegów na wysokim biegu z zablokowanym hamulcem postojowym.
Wyciek jest podawany w całkowicie arbitralnych procentach, ale te „procenty” nie odnoszą się do żadnej rzeczywistej ilości ani rzeczywistego wymiaru. Znaczenie odczytów odnosi się tylko do innych testów wykonanych przy użyciu tego samego projektu testera. Odczyty wycieku do 20% są zwykle akceptowalne. Wycieki powyżej 20% zazwyczaj wskazują na konieczność naprawy wewnętrznej. Silniki wyścigowe byłyby w zakresie 1-10% dla najwyższej wydajności, chociaż liczba ta może się różnić. W idealnej sytuacji numer linii bazowej powinien zostać pobrany na świeżym silniku i zapisany. Ten sam tester szczelności lub ten sam projekt testera szczelności może być użyty do określenia zużycia.
W Stanach Zjednoczonych specyfikacje FAA określają, że silniki o pojemności skokowej silnika do 1000 cu in (16 l) wymagają średnicy otworu 0,040 cala (1,0 mm), długości 0,250 cala (6,4 mm) i kąta natarcia 60 stopni. Ciśnienie wejściowe jest ustawione na 80 psi (550 kPa), a minimalne ciśnienie w cylindrze to 60 psi (410 kPa).
Podczas gdy tester szczelności zwiększa ciśnienie w cylindrze, mechanik może słuchać różnych części, aby określić, skąd może pochodzić wyciek. Na przykład nieszczelny zawór wydechowy będzie wydawał syczący dźwięk w rurze wydechowej , podczas gdy uszczelka głowicy może powodować bulgotanie w układzie chłodzenia.
Jak to działa
Tester szczelności jest w zasadzie miniaturowym przepływomierzem , podobnym w koncepcji do stołu do pomiaru przepływu powietrza . Elementem pomiarowym jest kryza ograniczająca, a wyciek w silniku jest porównywany z przepływem przez tę kryzę. Nastąpi spadek ciśnienia na otworze i inny na wszystkich punktach wycieku w silniku. Ponieważ licznik i silnik są połączone szeregowo, przepływ jest taki sam w obu. (Na przykład: jeśli miernik nie był podłączony i całe powietrze uciekało, odczyt wyniósłby 0, czyli 100% nieszczelności. I odwrotnie, jeśli nie ma nieszczelności, nie będzie spadku ciśnienia ani na otworze, ani na nieszczelności, co daje odczyt 100 lub 0% wycieku).
Powierzchnie miernika mogą być ponumerowane 0-100 lub 100-0, wskazując albo 0% przy pełnym ciśnieniu, albo 100% przy pełnym ciśnieniu.
Nie ma normy dotyczącej wielkości kryzy dławiącej do użytku pozalotniczego, co prowadzi do różnic w odczytach między ogólnie dostępnymi testerami szczelności różnych producentów. Najczęściej cytowane jest jednak ograniczenie z 0,040 cala. wywiercony w nim otwór. Niektóre źle zaprojektowane jednostki w ogóle nie zawierają kryzy ograniczającej, opierając się na wewnętrznym ograniczeniu regulatora i dają znacznie mniej dokładne wyniki. Ponadto duże silniki i małe silniki będą mierzone w ten sam sposób (w porównaniu z tym samym otworem), ale mały wyciek w dużym silniku byłby dużym wyciekiem w małym silniku. Silnik lokomotywy, który daje 10% wycieku na testerze wycieków, jest praktycznie idealnie uszczelniony, podczas gdy ten sam tester, który daje odczyt 10% na silniku modelu samolotu, wskazuje na katastrofalny wyciek.
Przy nieturbulentnym otworze 0,040 cala i efektywnym rozmiarze otworu wylotowego cylindra wynoszącym 0,040 cala wyciek wyniósłby 50% przy dowolnym ciśnieniu. Przy większych przeciekach otwór może stać się turbulentny, co powoduje, że przepływ jest nieliniowy. Również ścieżki wycieku w cylindrach mogą być turbulentne przy dość niskich natężeniach przepływu. To sprawia, że wyciek jest nieliniowy z ciśnieniem próbnym. Co jeszcze bardziej komplikuje sprawę, niestandardowe rozmiary kryz ograniczających spowodują różne wskazane wartości procentowe wycieków przy tym samym wycieku z cylindra. Testery szczelności są najdokładniejsze przy niskich poziomach nieszczelności, a dokładny odczyt nieszczelności jest tylko względnym wskazaniem, które może się znacznie różnić w zależności od przyrządu.
Niektórzy producenci używają tylko jednego miernika. W tych przyrządach ciśnienie wlotowe kryzy jest utrzymywane automatycznie przez regulator ciśnienia. Pojedynczy manometr działa dobrze, o ile przepływ wycieku jest znacznie mniejszy niż przepływ regulatora. Każdy błąd ciśnienia wejściowego spowoduje odpowiedni błąd w odczycie. Gdy pojedynczy przyrząd pomiarowy zbliża się do 100% nieszczelności, błąd skali nieszczelności osiąga maksimum. Może to powodować znaczny błąd lub nie, w zależności od przepływu w regulatorze i przepływu przez kryzę. Przy niskich i umiarkowanych wartościach procentowych wycieków różnica między manometrami pojedynczymi i podwójnymi jest niewielka lub żadna.
W przyrządach z dwoma manometrami operator ręcznie ustawia ciśnienie na 100 po podłączeniu do silnika, gwarantując stałe ciśnienie wejściowe i większą dokładność.
Większość przyrządów używa 100 psi (690 kPa) jako ciśnienia wejściowego po prostu dlatego, że można użyć zwykłych manometrów 100 psi, co odpowiada 100%, ale nie ma potrzeby stosowania tego ciśnienia poza tym. Każde ciśnienie powyżej 15 psi (100 kPa) będzie równie dobrze działać do celów pomiarowych, chociaż odgłos wycieków nie będzie tak głośny. Oprócz odgłosów wycieku, wskazany procent wycieku będzie się czasami różnić w zależności od ciśnienia w regulatorze i rozmiaru kryzy. Przy ciśnieniu 100 psi i otworze 0,030" dany cylinder może wykazywać 20% nieszczelności. Przy 50 psi ten sam cylinder może wykazywać 30% nieszczelności lub 15% nieszczelności z tym samym otworem. Dzieje się tak, ponieważ przepływ wycieku jest prawie zawsze bardzo turbulentny Z powodu turbulencji i innych czynników, takich jak ciśnienie w gnieździe, zmiany ciśnienia próbnego prawie zawsze powodują zmianę efektywnej kryzy utworzonej przez ścieżki wycieku z cylindra.
Wielkość otworu pomiarowego ma bezpośredni wpływ na procent wycieku.
Ogólnie rzecz biorąc, typowy silnik samochodowy pod ciśnieniem powyżej 30-40 psi musi być zablokowany, w przeciwnym razie będzie się obracał pod ciśnieniem próbnym. Dokładne ciśnienie próbne tolerowane przed obrotem w dużym stopniu zależy od kąta korbowodu, otworu, kompresji innych cylindrów i tarcia. Występuje mniejsza tendencja do obracania się, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie, zwłaszcza w przypadku silników o małej średnicy. Maksymalna tendencja do obracania się występuje w okolicach połowy skoku, gdy tłoczysko jest ustawione pod kątem prostym do skoku wału korbowego.
Ze względu na prostą konstrukcję wielu mechaników buduje własne testery. Domowe przyrządy mogą działać równie dobrze jak komercyjne testery, pod warunkiem, że zastosują odpowiednie rozmiary otworów, dobre manometry i dobre regulatory.