для чего нужен вакуумметр
Диагностика двигателя с помощью вакуумметра
Диагностика двигателя с помощью вакуумметра
Одно из средств ранней диагностики, вакуумметр*, сохраняет свою эффективность для выявления технических неисправностей двигателя. Он так же может быть заменен электронным преобразователем давления.
*Вакуумметр – это тот же манометр, измеряющий отрицательное давление внутри какого-то объема, т.е. насколько давление внутри этого объема меньше атмосферного для данной местности в момент измерения, иными словами вакуумметрическое давление. Автор использует термин «вакуум», прекрасно понимая, что никакой это не вакуум, а скорее разрежение. Я буду придерживаться того же. Далее, выделенное курсивом будет означать мою «отсебятину».
Неужели до сих пор находится применение вакуумметрам? Сегодня полно двигателей, которые могут никогда не потребовать регулировки клапанов, которые сами регулируют зажигание, контролируют условия пропусков зажигания и сами корректируют подачу топлива при незначительном падении вакуума (при появлении подсоса воздуха во впускном тракте). Тем не менее, типичная топливная система, контролируемая компьютером, все еще сильно зависит от состояния двигателя и наличия сильных (различимых), надежных вакуумных управляющих сигналов.
Вот почему значения уровня вакуума сегодня важны как никогда. К тому же измерение вакуума с помощью вакуумметра оказывается самым быстрым и самым простым тестом. Не нужно искать специальных переходников для топливного расходомера как, например, для различных тестов по измерению давления топлива. Не нужно выворачивать свечи как при измерении компрессии. Надо просто найти подходящее место для подключения вакуумметра к впускному тракту и подключить его.
Когда мы измеряем давление во впускном тракте, на самом деле мы сравниваем давление внутри впускного тракта с атмосферным давлением снаружи впускного тракта. Разница этих давлений и является причиной поступления воздуха и топлива в камеру сгорания. Мы будем называть меньшее давление внутри впускного коллектора «вакуумом».
Величина созданного в тракте вакуума зависит от оборотов двигателя и положения дроссельной заслонки. Если отключить подачу топлива и зажигание, и затем начать вращать двигатель стартером, то во впускном тракте начнет создаваться вакуум. Чем быстрее вращается двигатель, тем больший вакуум будет создаваться, но до тех пор, пока дроссельная заслонка будет создавать собой препятствие, оставаясь закрытой. Как только заслонка откроется, вакуум будет уменьшаться, но только если скорость вращения будет оставаться постоянной. Перед тем как идти дальше, важно понять эту основную концепцию.
Вероятно, вы уже слышали об использовании вакуумметра для проверки вакуума при запуске. Это полезный тест, т.к. свечи и топливо в процессе не участвуют и, таким образом, мы видим только механическое состояние двигателя. Без топлива и зажигания, понятие вакуума является самым простым для понимания. Оно зависит только от механического состояния двигателя, если мы знаем обороты и положение дроссельной заслонки (ДЗ).
Назовем измерение вакуума при принудительном вращении двигателя стартером при отключенной подаче топлива и зажигании «пусковым тестом», а показания вакуумметра «пусковым вакуумом».
Все усложняется, если мы включаем в процесс подачу топлива и зажигание, т.к.
они напрямую влияют на обороты двигателя. Например, если два одинаковых
двигателя работают при одинаковом положении ДЗ, то обеднение смеси приведет
к более медленному вращению одного из двигателей по сравнению с другим
двигателем, работающем на правильной смеси. Для выравнивания оборотов придется приоткрыть ДЗ первого (медленного) двигателя (уменьшая сопротивление поступающему воздуху), что приведет к снижению вакуума и соответственно показаний вакуумметра.
Таким образом, по вакууму можно достоверно оценить насколько хорошо работает двигатель. Чем выше вакуум при определенных оборотах и открытой заслонке, тем лучше работает двигатель. Понятно, что маленький (низкий по абсолютному значению) вакуум свидетельствует о наличии проблемы, но с чего начать поиск? На самом деле причина низкого вакуума может быть в чем угодно, включая зажигание, подачу топлива или свидетельствовать о механических проблемах.
Ниже мы поговорим об интерпретации показаний вакуумметра при различных тестах и идентификации заболеваний двигателя. Каждый нюанс, который влияет на вакуум, оставляет уникальный след.
Измерение вакуума с помощью вакуумметра
Трудно все запомнить?
Если Вы не обладаете фотографической памятью, запомнить все возможные комбинации показаний вакуумметра и причины их вызвавшие практически невозможно. Для упрощения, мы свели все испытания с помощью вакуумметра к их простым основам. Два следующих простых теста определят наличие хорошего вакуума до того как приступить к следующим проверкам.
1. Пусковой вакуум
2. Показания вакуумметра на прогретом, работающем на холостом ходу двигателе, при частично открытой дроссельной заслонке, без нагрузки на 2000 и 3000 об/мин и во время снижения оборотов с максимума при резком закрытии заслонки.
Во-первых, проверьте пусковой вакуум (обычно проводят на двигателе с отключенными подачей топлива и зажиганием). Подсоедините вакуумметр к источнику вакуума во впускном коллекторе. Убедитесь, что заслонка закрыта и двигатель вращается стартером с нормальной скоростью. Пусковой вакуум должен находиться в пределах по меньшей мере от 0.1 до 0.2 кгс/см2 (3-6 inch Hg).
Во-вторых, проверьте вакуум на прогретом двигателе на холостом ходу, при частично открытой ДЗ и при сбросе газа.
Сначала измерьте вакуум во впускном коллекторе на холостом ходу. Показания вакуумметра должны быть стабильными и находиться в пределах 0.6-0.7 кгс/см2 (17-21 inch Hg).
Теперь увеличьте обороты до примерно 2000 об/мин. Удерживайте их постоянными и наблюдайте за показаниями. После начального уменьшения показаний при открытии дроссельной заслонки они должны вернуться к уровню вакуума ХХ, зафиксированному на предыдущем тесте, или близкому к нему. Некоторые EGR клапана срабатывают без нагрузки. Если вы увидите небольшое снижение вакуума во время теста с неизменным положением дроссельной заслонки, отключите EGR и проведите замеры снова.
Проведите измерения на 3000 об/мин, вы должны получить аналогичный результат.
Позвольте заслонке резко закрыться от ранее резко открытого положения. Показания вакуумметра должны резко увеличиться до более высоких значений, чем получены на холостом ходу, и составить 0.67-0.85 кгс/см2 (20-25 inch Hg), затем медленно опуститься по мере снижения оборотов двигателя. Стрелка вакуумметра должна вернуться на прежнее место, соответствующее показаниям при холостом ходе, полученным в начале этого теста, и оставаться в этом положении.
Если двигатель прошел эти тесты, то все говорит о том, что с механической точки зрения он в порядке — по-крайней мере достаточно исправный, чтобы прокачивать воздух на ХХ, частично открытой ДЗ и сбросе оборотов.
Стабильные показания вакуумметра в диапазоне 0.6-0.7 кгс/см2 (17-21 inch Hg) на холостом ходу — это есть гуд. Показания вакуумметра должны стабилизироваться на этом уровне или более высоком при удержании заслонки в частично открытом положении. Двигатель не смог бы этого сделать, если бы имел одну или две сломанные пружины. И синхронизация клапанов/поршней должна быть правильной, иначе двигатель не смог бы поддерживать прокачку на более высоких оборотах. И наконец, внутренние детали двигателя (клапана и поршневые кольца) должны обеспечивать достаточно хорошую герметичность, чтобы поднять вакуум при сбросе оборотов.
Если вы получили «правильные» показания вакуумметра, а двигатель не работает хорошо, поищите неисправность еще где-либо, например, проверьте давление топлива, вторичное искрообразование и содержание выхлопных газов. Если получены «неправильные» показания, вот Ваши варианты:
Если пусковой вакуум низкий, или ноль, поищите основную проблему, например, заклинивание распредвала или большой подсос воздуха.
Если вакуум холостого хода низкий, но стабильный, проверьте сначала ГРМ.
Объяснения показаниям вакуумметра, которые окажутся внутри указанных пределов, найдете в начале этой статьи, что поможет Вам идентифицировать результаты.
Самое главное преимущество вакуумметра — это его способность выявить проблемы, связанные с низким вакуумом. Другие тесты, такие как баланс мощности, four gas, вторичное зажигание и проверка давления топлива, также помогут Вам локализовать неисправности.
Вакуумметры – для чего они нужны, все разновидности приборов
Существуют стрелочные вакуумметры и электроприборы с цифровым индексированием. Эти устройства имеют лишь внешние отличия, нет никакой разницы в точности измерения. Когда существует риск высокого и низкого давления в системе, используется комбинированное устройство, называемое манометр-вакуумметр.
Виды вакуумметров и вакуумных датчиков
В зависимости от применения, измерительные устройства могут быть разными. Существует три главных вида этих устройств:
Все из этих измерительных приборов используется для определенных целей, все они имеют отличия в точности измерений. Механические измерительные приборы с пружинным механизмом меряют вакуум путем изменения расположения рабочей части. Пружина здесь в роли компенсирующего деформацию механизма.
Ионизационные устройства функционируют благодаря измерения тока, передача которого осуществляется с помощью атомов. Этот прибор предлагает высочайшую точность в измерениях. Используется при взаимодействии с глубоким вакуумом и средним вакуумом.
Подробнее о ионизационных приборах
По точности измерений все остальные вакуумметры уступают ионизационному устройству. И благодаря его надежности можно с уверенностью сказать, что это самый лучший прибор, предназначенный для измерения давления. Принцип работы таких аппаратов заключается в нагревании катода испускания им стабильные отрицательно заряженные частицы, которые двигаются в сторону решодки. Из-за того, что сетка имеет достаточно большие (по отношению к электронам) ячейки, через нее проходит много отрицательно заряженных частиц.
Внимание! Частицы могут колебаться в течение некоторого времени, прежде чем достичь сетки. Процесс ионизации начинается, когда отрицательно заряженные частицы вступают в контакт с газами. Ионы перемещаются к катоду и генерируют ток. Соответственно, чем выше газовая концентрация, тем сильнее ток. Измеряя ток, устройство выдают точные значения давления. Такие устройства часто используют в лабораторных условиях. Самой востребованной моделью можно смело назвать «Ионизационный термопарный вакуумметр ВИТ 2».
Трубка Бурдона
Трубка Бурдона является механическим аппаратом. Принцип действия заключается в том, что трубка деформируется и один из ее концов находится в контакте с измеряемой средой под давлением. Давление может постоянно колебаться, поэтому трубка Бурдона не всегда выдает правильные показания.
Внимание! Материалы, которые являются нейтральными по отношению к измерительной среде, используются для изготовления трубки Бурдона. Это необходимо для того, чтобы свойства окружающей среды не влияли на точность измеренных значений. Эти трубки выпускают многие компании. У фирмы «Wika» есть много всяческих трубок Бурдона, отличающихся по размеру, материалу и диаметру отверстий. Таким образом, можно эксплуатировать устройство в любой среде (нейтральной, агрессивной).
Вакуумметр Пирани
Такие вакуумметры работают за счет отбора тепловой энергии, ударяя молекулы газа об накалённую нить. Следовательно, чем больше молекул ударится в нить, тем ниже температура нити. Сопротивление металла увеличивается при нагревании. Можно определить давление путем измерения сопротивления. Нить находится в корпусе агрегата, который подключен к среде измерения. Поэтому температура воздуха не отражается на точности измеренных значений. Наиболее распространенным материалом для нити является вольфрам, никель или платина. Каждый из материалов используется в разных сферах деятельности. Вольфрамовые нити хорошо работают в номинальной газовой среде. Никель хорошо подходит для агрессивной среды. А платиновые нити чаще всего используются лабораторных испытаний, где важна высокая точность показаний.
Тепловой вакуумметр
Принцип работы тепловых вакуумметров заключается в том, что теплопроводность зависит от разных уровней давления. Нить и теплоприемник, который представляет собой корпус устройства, используются для измерения разреженности. Для того чтобы добиться высокой точности, требуется одноуровневое напряжение, передающаяся на нить. Если напряжение будет скакать нить будет очень горячей или холодной, что влияет на точность измеренных значений. Недостаток тепловых датчиков заключается в том, что рано или поздно нить выгорит, что также повлияет на точность показаний.
У термовакуумметры нет надежной защиты от окружающей среды. Когда температура воздуха высокая, корпус нагревается, и нить соответствующим образом будет греться, что, в свою очередь, влияет на точность показаний.
U-образные гидростатические и компрессорные вакуумметры
U-образный вакуумметр функционирует благодаря влиянию избыточного вакуума на жидкость в трубе. Давление на концах труб отличается, и разницу между ними показывает стрелка. Из-за небольшого диапазона измерений такие устройства практически никогда не эксплуатируются в современных системах.
Для того чтобы работать с глубокой средой есть специальные компрессорные устройства. Фактически это модифицированная версия U-образного устройства. Разница между ними заключается в том, что компрессорном устройстве жидкость сжимается в трубке, что положительно сказывается на диапазоне измерений. Эти аппараты можно даже использовать при работе с самым глубоким вакуумом. Однако это измерительный прибор чаще всего используют как устройство калибровки.
Мембранный вакуумметр
Мембранные вакуумметры работают по следующему принципу: атмосферное давление оказывает нагрузку на мембрану, с одной стороны, а с другой стороны воздействует вакуум, что способствует ее деформации. Степень деформации мембраны измеряется механически (иногда электронным) методом, и результат отображается на экран измерительного устройства.
Внимание! Мембрана достаточно эластична, поэтому она восстанавливается после того, как выравниваться давления. Простота использования и высокая степень надежности сделали такие вакуумметры очень востребованными. Но есть и недостатки. Основным минусом мембранных вакуумметров является то, что их нельзя использовать в глубоком вакууме, поскольку диапазон возможных измеряемых давлений устройства небольшой.
Производители вакуумметров
ЮМАС хорошо зарекомендовал себя на российском рынке. Эта компания производит различные вакуумные приборы. Один из самых известных товаров компании — это вакуумметр MVP 100. Существует вариант этого устройства в корпусе с пылевлагозащитным покрытием. Ассортимент компании также включает запорную арматуру, манометры и прочие устройства для вакуумных установок. Все, что производит ЮМАС, отвечает всем требованиям государственного стандарта качества. Устройства этой компании пользуются спросом не только в России, но даже в Европе и на западе.
Как работает вакуумметр — принцип работы и область применения
Для измерения давления пара или разреженного газа используются специальные приборы — вакуумметры. Они применяются как в быту, так и в промышленности для определения степени разряженности технологических полостей и маслопроводов, контроля функционирования вакуумных насосов, при обслуживании кондиционеров, в автомобильном сервисе.
Что такое вакуумметр
Вакуумный манометр – это аппарат для измерения давления разреженных газов. Он состоит из двух основных элементов. Первый предназначен для преобразования определенных состояний датчика в электрические сигналы, второй – для перевода этих сигналов в цифровую величину, понятную пользователю.
Измерительный блок состоит из блока питания, электрических цепей и узла, который трансформирует и отображает информацию. В современных вакуумметрах прослеживается тенденция к объединению преобразователя давления и измерительного механизма в одном эргономичном корпусе. Такие приборы относятся к моноблочному вакуумному измерительному оборудованию. Показатели давления отображаются на жидкокристаллическом дисплее или циферблате. Стрелочные вакуумметры для измерений в низком вакууме представлены на сайте www.msht.ru. Это точные приборы от известного немецкого производителя вакуумно-компрессорного оборудования. Техника предназначена для промышленных и лабораторных нужд.
Принцип действия
Под давлением понимают воздействие газовых частиц на конкретную площадь. В тех или иных отраслях промышленности, а также научных исследованиях произвести измерения прямым методом невозможно из-за очень малых величин давления.
Существуют так называемые высокий и сверхвысокий вакуум, где частицы газа имеют большой свободный пробег. В этом случае, давление определяется при помощи ионизации, когда заряженные частички электрическим полем направляются на электроды. Тот или иной показатель величины тока является количественной характеристикой давления.
Существуют приборы для измерения относительного и абсолютного давления. По принципу действия они также подразделяются на тепловые, пьезорезистивные и ионизационные.
Тепловые вакуумметры являются самыми распространенными. С их помощью производятся измерения в низком и среднем вакууме. Приборы имеют приемлемую точность и отличаются невысокой стоимостью. Принцип действия теплового вакуумметра заключается в измерении разности первоначальной и конечной теплопроводности газа.
Пьезорезистивные вакуумные измерители имеют более высокую (в сравнении с тепловыми) точность. Такие вакуумметры позволяют производить замеры в диапазоне от 1 атмосферы до 1 мм ртутного столба. В более точных моделях – до 0,1 мм. рт. ст.
Ионизационные вакуумметры предназначены для измерения давления в высоком вакууме. Для этого атомы сильно разреженного газа предварительно ионизируются, для чего используются мощные электромагнитные или электрические поля. После этого измеряется ток. Для ионизации иногда используются СВЧ-излучение и радиоактивные вещества.
Самыми распространенными видами вакуумметров, представленных на рынке, являются магниторазрядный и высоковакуумный. Первый работает по принципу ионизации атомов ускоренными электронами, движущимися по спирали, что существенно увеличивает их жизненный цикл, соответственно – ионизационную способность. Вакуумметры с холодным катодом отличаются высокой надежностью и способны выдавать точные результаты на протяжении многих лет.
Высоковакуумные датчики с нитью накала для образования потока электронов используют принцип термоэлектронной эмиссии. Электроны ионизируют атомы, которые в свою очередь приводят к появлению электрического тока. Его значение прямо пропорционально величине давления газа. Величина тока регистрируется, после чего происходит пересчет в давление.
Применение вакуумметра
Прибор имеет широкую сферу применения. Например, в промышленности вакуумные датчики используются для контроля вентиляции помещений, выбросов в атмосферу продуктов производства, контроля многих технологических процессов, связанных с давлением.
Такая техника необходима для предприятий химической и пищевой промышленности, производства фармацевтических средств. Без вакуумметра невозможно проведение определенных работ в специализированных лабораториях и учреждениях тепло-водоснабжения.
Помимо традиционных приборов, существуют так называемые мановакуумметры, предназначенные для одновременного измерения избыточного давления (манометрического) и давления разреженного газа (вакуумметрического). Этот комбинированный прибор с успехом применяется в пищевой промышленности. Его корпус и внутренняя начинка изготовлены из нержавеющей стали (защита от коррозии), что позволяет ему работать в среде с повышенной влажностью.
Вакуумметр: что это за прибор, как работает, виды вакуумметров, технические характеристики и применение
Вакуумметры – это устройства, которые измеряют относительное давление вакуума, используют подходы, начиная от механического отклонения до измерения слабых электрических токов, вызванных молекулами ионизированного газа. Различные типы датчиков измеряют различные диапазоны давления. Когда давление падает почти до идеального вакуума, более чувствительные датчики измеряют небольшие изменения.
Наиболее распространенный вакуумметр в домашней мастерской измеряет изменения давления воздуха в коллекторе двигателя, когда поршни втягивают воздух в камеры сгорания.
Что вакуумметр измеряет
Что вакуумметр измеряет
Принцип работы и типы вакуумметров
Учитывая широкий диапазон давлений, возникающих при работе процессов в вакуумных печах (ошеломляющие 9 порядков величины), ни один манометр не подходит для всего диапазона возможных уровней вакуума. Как и в случае вакуумных насосов, для правильного охвата всего рабочего диапазона с необходимой точностью и точностью необходимы несколько датчиков.
Принцип работы и типы вакуумметров
Разные типы вакуумметров по-разному работают – в зависимости от используемых датчиков. Рассмотрим принципы действия механических, электронных, тепловых и ионных датчиков манометр-вакуумметров. Также упомянем автомобильные вакуумметры.
Этот подход к измерению вакуума использует изогнутую металлическую трубку, соединенную с источником вакуума. Когда давление в трубке падает, наконечник сгибается и перемещает волосок. Изменение натяжения пружины смещает иглу вдоль грани калиброванного циферблата.
Другие механические датчики используют герметичную воздушную камеру, отделенную от источника вакуума диафрагмой. Когда давление падает, диафрагма расширяется. Механическая система преобразует движение диафрагмы в показание циферблата.
Механические вакуумметры также могут соединять циферблатные дисплеи с герметичными капсулами, которые расширяются при падении давления в окружающей камере.
Используя ту же систему герметичной камеры и движущейся диафрагмы, электрические датчики преобразуют движение диафрагмы в изменения емкости или индуктивности, отображаемые на аналоговых или цифровых показаниях. Электрическая пластина, прикрепленная к диафрагме и расположенная параллельно неподвижной пластине, образует простой конденсатор, который накапливает электрический заряд в открытом пространстве между ними.
Когда изменения давления воздуха перемещают пластину диафрагмы, емкость изменяется. Катушки, расположенные аналогичным образом, изменяют индуктивность при изменении расстояния между ними, что приводит к различию напряжения, которое можно прочитать. Калибровка требует сравнения с уже известным показателем точности.
Тепловые или ионные датчики измеряют наименьшие изменения давления в самом низком из вакуума. Тепловые датчики обнаруживают изменения в способности газа рассеивать тепло. Когда давление падает, газ проводит тепло менее эффективно. Когда медный провод нагревается, его электрическое сопротивление возрастает, поэтому изменения сопротивления, когда подводимая мощность остается постоянной, обнаруживают незначительные изменения давления воздуха.
Ионные детекторы измеряют еще меньшие давления, используя заряженные пластины, чтобы пускать электроны через вакуум. Любые оставшиеся молекулы газа, пораженные электронами, вырабатывают электрический заряд и перетекают на пластину ионного коллектора, вызывая измеримый электрический ток, который изменяется с падением числа доступных молекул газа.
Ярким примером таких устройств являются вакуумметры ионизационно-термопарные.
Дроссельная заслонка карбюратора ограничивает количество воздуха, которое смешивается с топливом двигателя. Это вызывает низкое давление между дроссельной заслонкой и клапанами, которые пропускают воздух в поршневые камеры. Автомобильные вакуумметры, подключенные к коллектору, считывают вакуум в дюймах ртути, измеряя атмосферное давление. Вакуум ниже 3 дюймов во время запуска означает плохое сжатие и возможное износ поршневых колец.
Колебание давления вакуума на холостом ходу может привести к утечке клапанов в одном или нескольких цилиндрах. Постоянный вакуум указывает на то, что все цилиндры работают одинаково. Дополнительное трение длинных шлангов вакуумметра гасит тонкие сдвиги давления. Треснувшие или извитые шланги также вызывают ложные показания.
Это основные категории вакуумметров, которые дополнительно делятся на стрелочные, электроконтактные, цифровые, термопарные, ионмизационные и другие типы.
Типы дисплея и шкалы образцовых вакуумметров
Типы дисплея и шкалы образцовых вакуумметров
Вакуумметры имеют дисплей, позволяющий пользователю контролировать давление вакуума в системе. Типы дисплеев включают в себя:
Бывают устройства с одной шкалой, которые отображают давление только в одном наборе единиц. Устройства с двумя шкалами отображают давление в двух наборах единиц на одной поверхности циферблата.
Технические характеристики вакуумметров ТВ
Технические характеристики вакуумметров ТВ
Спецификации для вакуумметров включают в себя:
Как правило, вакуумметры используют классы точности Американского общества инженеров-механиков (ASME) и Немецкого института стандартизации Германии (DIN), стандартизации Германии. Примеры включают классы A, B, C и D, а также класс 1A (полная шкала 1%), 2A (полная шкала 0,5%), 3A (полная шкала 0,25%) и 4A (полная шкала 0,1%). Приборы периодически должны проходить проверку на соответствие стандартизированной точности.
Применение вакуумметров
Системы вакуума используются во многих отраслях промышленности, таких как автомобили, навигация, исследования и разработки, а также в производстве. Они могут использоваться для обеспечения перемещения материалов через систему или для очистки рабочей зоны от загрязняющих веществ. Датчики и инструменты, такие как вакуумметры ВИТ, Мерадат и другие, являются важным компонентом для обеспечения надлежащего функционирования и безопасности системы и оборудования.
Другие типичные области применения включают химические и нефтеперерабатывающие заводы, фармацевтику, морское бурение и добычу, бумажные фабрики, удобрения и т.д.