Диагностирование двигателя в целом

При заметном снижении мощности, увеличении расхода топлива или масла, падении его давления, возникновении стуков, дымления или неравномерности работы проводят диагностирование двигателя, в процессе которого определяется причина неисправности и выявляется потребность в регулировочных работах или ремонте.

Методы диагностирования двигателей, в равной степени как и других агрегатов транспортного средства, можно подразделить на две группы: субъективные и инструментальные. Последние методы, в свою очередь, могут быть подразделены на методы с использованием встроенных приборов в системе транспортного средства и методы с использованием внешних приборов.

Субъективные методы диагностирования основаны на анализе и систематизации внешних признаков работы двигателя. Так, по цвету отработавших газов, подтеканиям топлива, масла и охлаждающей жидкости, характеру шума и т.п. можно определить причину той или иной неисправности. Положительный фактор субъективных методов – низкая трудоемкость диагностирования без применения средств измерений (датчиков и измерительных приборов). Результаты диагностирования во многом зависят от квалификации обслуживающего персонала: чем опытнее водитель и механик, тем быстрее они смогут отыскать причину и устранить неисправность. К сожалению, до сих пор во многих эксплуатирующих организациях специалистов с надлежащим опытомнедостаточно и это приводит к необоснованным заменам агрегатов на двигателях или отправке их в капитальный ремонт и даже к авариям, которых можно было бы избежать.

Инструментальные методы диагностирования являются наиболее объективными методами, так как при диагностировании применяются измерительные приборы, позволяющие количественно измерять диагностические параметры, а по их значениям оценивать техническое состояние двигателя.

Встроенными средствами диагностирования являются входящие в конструкцию автомобиля или трактора датчики, устройства измерения, микропроцессоры и устройства отображения диагностической информации.

Простейшие встроенные средства диагностирования реализуются в виде традиционных приборов на панели (щитке) перед водителем, позволяющих ему контролировать работу двигателя по температуре охлаждающей жидкости, давлению масла в главной магистрали, частоте вращения коленчатого вала, давлению наддувочного воздуха и т.п.

Другим методом инструментального диагностирования является диагностирование с помощью внешних приборов (датчиков и измерителей), не входящих в конструкцию автомобиля или трактора. Этот метод диагностирования применяется для определения истинных значений диагностических параметров и контроля показаний штатных приборов автомобиля или трактора. В зависимости от устройства и технологического назначения внешние приборы могут быть стационарными или переносными. Стационарные приборы устанавливаются на специализированных участках, постах ТО и ремонта. Переносные приборы используются, как правило, при проведении диагностирования двигателей в составе автомобиля или трактора непосредственно в эксплуатационных условиях. С помощью переносных приборов измеряют давление, температуру, шумность, частоту вращения и другие параметры узлов и агрегатов двигателя.

Внешние приборы обеспечивают получение и обработку информации о техническом состоянии двигателя и уровне его эксплуатационных свойств, необходимой для управления выполнением ТО и ТР.

Следует отметить, что, несмотря на широкое развитие методов инструментального диагностирования за последние годы, достоверная оценка состояния основных узлов двигателя, определяющих их надежность и безотказность, пока невозможна. Практически до сих пор нет средств для полной оценки состояния подшипников коленчатого вала и шатуна, деталей ЦПГ и механизма газораспределения (ГРМ) и т.п.

При диагностировании двигателя производят его осмотр и опробование пуском, измерение мощности и проверку технического состояния кривошипно-шатунного механизма, а также механизма газораспределения. С помощью осмотра и опробования двигателя пуском визуально обнаруживают подтекания масла, топлива или охлаждающей жидкости, оценивают легкость пуска и равномерность работы, степень дымления на выпуске. Прослушивая работу двигателя, следует установить, нет ли резких шумов и стуков. При такой проверке можно выявить очевидные дефекты двигателя до проведения углубленного диагностирования.

Практика показывает, что в большинстве случаев течи можно устранить подтягиванием соединений или заменой поврежденных прокладок. Повышенное дымление на выпуске дизеля или увеличенное содержание СО в отработавших газах бензинового или газового двигателя чаще всего возникает из-за неисправности топливной аппаратуры. Стуки и резкие шумы могут быть вследствие износа поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршней и во втулках верхних головок шатунов, износа вкладышей шатунных и коренных подшипников. Они появляются и при задирах поверхностей цилиндров и поршней, а также при увеличении тепловых зазоров в приводе клапанов или поломке клапанных пружин.

Назначением ТО-1 и ТО-2 является выявление и предупреждение отказов и неисправностей механизмов и систем двигателя путем своевременного выполнения контрольно-диагностических, смазочных, крепежных, регулировочных и других работ.

Значительный объем работ при ТО-1 приходится на контроль и восстановление затяжки резьбовых соединений, крепящих оборудование, трубопроводы и приемные трубы глушителя, а также сам двигатель на опорах.

При ТО-2 проверяют и при необходимости подтягивают крепле­ние головок цилиндров, регулируют тепловые зазоры в механизме газораспределения. Проверяют и регулируют натяжение ремней привода генератора и т.п.

Смазочные работы при ТО выполняются в соответствии с таблицей (картой) смазки.

Углубленное диагностирование выполняют на стенде с беговыми барабанами, который монтируется на осмотровой канаве. Этот пост включает в себя пульт управления, вентилятор, а также нагрузочное устройство и приборы, необходимые для диагностирования. На посту можно определить мощность двигателя и расход топлива, количество газов, прорывающихся в картер (газовым счетчиком).

Для прослушивания стуков двигателей используют стетоскопы. Необходимо иметь в виду, что распознавание по характеру стуков неисправностей двигателя требует больших навыков.

Компрессию двигателя (максимальное давление в цилиндре) определяют компрессометром при проворачивании коленчатого вала стартером, вставив резиновый конусный наконечник компрессометра в отверстие для форсунки или свечи зажигания. Компрессограф снабжен самописцем для записи давления по цилиндрам. Чтобы получить достоверные результаты, компрессию определяют на прогретом двигателе, демонтировав с него все свечи зажигания или форсунки. Заданную частоту вращения вала следует обеспечивать исправной заряженной аккумуляторной батареей, перед измерением компрессии в каждом цилиндре стрелку манометра необходимо устанавливать в нулевое положение.

Минимально допустимая компрессия для дизелей около 2 МПа, а для бензиновых и газовых двигателей она зависит от степени сжатия и составляет 0,60…1,00 МПа. Разность показаний манометра в отдельных цилиндрах не должна превышать 0,2 МПа для дизелей и 0,1 МПа для бензиновых и газовых двигателей. Резкое снижение компрессии (на 30…40 %) указывает на поломку колец или залегание их в поршневых канавках.

Лекция на тему «Диагностирование и техническое обслуживание двигателя внутреннего сгорания».

Основные неисправности двигателей, влияющие на работоспособность. Работоспособность двигателя определяется параметрами показателей назначения, в качестве которых выступают мощность и расход топлива. При эксплуатации допускается снижение эффективной мощности не более чем на 5% и повышение часового расхода топлива не более чем на 7% по сравнению с номинальными значениями. При несоблюдении этих требований считается, что двигатель находится в неработоспособном состоянии, так как производительность мобильной машины будет занижена, а экономичность ухудшена. Система подачи топлива. На ее долю приходится 20…35% всех отказов двигателей. Ухудшение качества распыли-вания топлива форсунками, увеличение цикловой подачи и отклонение момента впрыскивания от нормального изменяют качество смесеобразования и процесс сгорания в цилиндре двигателя. Как следствие этого, изменяется мощность и расход топлива. Признаки неполного сгорания топлива — дымный выпуск и перебои в работе двигателя. Признаки позднего впрыскивания — «мягкая» работа дизеля (подобно карбюраторному двигателю), дымный выпуск («белый дым»), перегрев двигателя, особенно деталей выпускного тракта. При раннем впрыскивании отмечается «жесткая» работа дизеля, дымный выпуск («черный дым»), возможны стуки в деталях кривошипно-шатунного механизма. Неравномерное вращение коленчатого вала и работа с перебоями возникают из-за неравномерной подачи топлива по цилиндрам. Перебои в работе усиливаются при отказе форсунки.

Момент зажигания в карбюраторных двигателях оказывает примерно такое же влияние на процесс сгорания, как и момент впрыскивания топлива в дизеле. При отклонении от нормы момента зажигания и количества поступающего топлива отмечаются такие же признаки: «мягкая» или «жесткая» работа, стуки, дымление, перебои в работе, перегрев двигателя.

Топливная аппаратура дизеля и система питания совместно с системой зажигания карбюраторного двигателя в наибольшей мере влияют на мощность и экономичность двигателя, а значит, и на его работоспособность. Поэтому при отклонении мощности и расхода топлива от нормальных значений и появлении названных выше признаков необходимо в первую очередь проверить состояние системы питания, а для карбюраторных двигателей — еще и системы зажигания.

Система подачи воздуха. Наполнение цилиндров воздухом зависит от состояния турбокомпрессора (для двигателей с турбокомпрессором), которое характеризуется давлением наддува, и проводимостью впускного тракта. Проводимость снижается при появлении нагара на стенках впускных каналов головки цилиндров и на поверхности тарелки выпускных клапапов. При ухудшении проводимости уменьшается степень разрежения воздуха во впускном тракте (после воздухоочистителя), что и служит косвенным параметром его состояния. При этом уменьшается наполнение цилиндров воздухом.

Нарушение герметичности впускного тракта сопровождается подсосом запыленного воздуха (минуя воздухоочиститель), что ускоряет износ деталей цилиндропоршневой группы двигателей.

Засорение воздухоочистителя ухудшает его проводимость и уменьшает наполнение цилиндров воздухом, что, в свою очередь, снижает мощность двигателя (возможно дымление из-за неполного сгорания топлива).

Проверку системы очистки воздуха необходимо проводить во вторую очередь.

Механизм газораспределения. Параметры состояния механизма газораспределения: герметичность соединения клапан — седло; износ деталей механизма; тепловой зазор; упругость клапанных пружин. Износ деталей и увеличение теплового зазора в клапанах приводят к изменению фаз газораспределения и уменьшению открытия клапанов, что вызывает изменение степени наполнения и очистки цилиндров за время тактов впуска и выпуска. Признаки этих неисправностей —- стуки в зоне клапанов и шум шестерен газораспределения. Потеря герметичности соединений клапан — седло сопровождается перебоями в работе двигателя й резкими хлопками на выпуске (при прогорании фаски клапана или седла).

Скорость изменения параметров состояния газораспределительного механизма меньше, чем агрегатов топливной аппаратуры. Поэтому снижение мощности и экономичности двигателя из-за нарушения фаз газораспределения обычно менее вероятно, чем из-за неисправностей топливной аппаратуры и системы очистки воздуха. Поэтому механизм газораспределения необходимо проверять в третью очередь. Исключение составляет лишь такой дефект, как подгорание, клапанов. Однако он сопровождается явными признаками—¦ свист или шипение воздуха в коллекторах при прокручивании коленчатого вала.

Цилиндропоршневая группа. Износ деталей цилиндропоршневой группы, снижение упругости поршневых колец и их закоксовывание увеличивают утечки газов в соединении цилиндр — поршень. В результате изменяются косвенные параметры состояния: уменьшаются давление в цилиндре в конце такта сжатия (компрессия) и степень разрежения на такте впуска, что ухудшает протекание рабочего процесса. Это сказывается особенно на малых скоростных режимах, в частности при пуске двигателя (трудный пуск — косвенный признак износа цилиндропоршневой группы). В то же время на больших скоростных режимах степень сжатия и разрежения вследствие дросселирования изменяется незначительно, поэтому мощность двигателя даже при предельных износах деталей цилиндропоршневой группы уменьшается лишь в пределах 10% от номинального значения.

Однако при износе деталей этой группы, а также при закоксо-вывании поршневых колец значительно увеличиваются прорыв газов в картер и угар картерного масла. По этим косвенным параметрам оценивается техническое состояние цилиндропоршневой группы, и они служат критериями ее предельного состояния. Кроме того, газы, прорывающиеся в картер, ускоряют старение экономичности цилиндропоршневую группу проверяют в последнюю очередь.

Неисправности двигателей, влияющие на долговечность. Долговечность двигателя определяется в основном постепенными отказами, причина которых — изнашивание ресурсных соединений, накопление усталостных повреждений в ресурсных деталях, изменение физико-механических свойств некоторых конструкционных элементов (резиновых уплотнительных устройств, деталей из неметаллических материалов, деталей из металлов, работающих в зоне высоких температур и т. д.). Для увеличения долговечности необходимо снижать скорость протекания этих процессов.

Снижение скорости изнашивания достигается смазыванием трущихся поверхностей деталей в подвижных соединениях и охлаждением деталей, находящихся в зоне высоких температур.

Смазочная система. Режим смазывания деталей зависит от функционирования смазочной системы двигателя. Основной параметр, характеризующий ее работу, — давление в главной масляной магистрали. Оно снижается по мере износа соединений двигателя, особенно подшипников коленчатого и распределительного валов (при одном и том же температурном и скоростном режимах). Поэтому давление масла в главной магистрали двигателя — косвенный (диагностический) параметр, оценивающий состояние ресурсных соединений двигателя.

Однако давление масла зависит и от неисправностей приборов и агрегатов непосредственно смазочной системы, таких, как масляный насос, манометр, сливной клапан (рис. 8).

Масло, подаваемое к соединениям, предварительно очищается от абразивных частиц и продуктов износа деталей, значительно влияющих на изнашивание соединений. Поэтому засоренность фильтров — неисправность смазочной системы, и ее необходимо периодически контролировать.

Система охлаждения. Она предназначена для поддержания оптимального температурного режима работы двигателя, влияющего на изнашивание деталей, на процесс нагарообра-зования и смолообразования.

Косвенный (диагностический) параметр состояния системы охлаждения — температура охлаждающей жидкости. Повышенное значение температуры (перегрев двигателя) объясняется неисправностями агрегатов и приборов системы охлаждения (рис.. 9). Однако причиной перегрева может быть также позднее впрыскивание топлива или позднее зажигание.

Неисправности двигателей, влияющие на безотказность. Безотказность двигателя определяется постепенными и внезапными отказами нересурсных агрегатов. К ним относятся агрегаты системы пуска (стартер, пусковой двигатель с редуктором), системы питания (топливный насос, форсунки, топливопроводы), системы зажигания и электрооборудования (генератор, прерыватель-рас-пределитель, катушка зажигания, искровые свечи зажигания), водяной насос, приводы вентилятора и гидронасосов, сцепление.

Методы контроля работоспособности двигателя. Контроль работоспособности заключается в проверке обобщенных диагностических параметров — мощности и расхода топлива. Если их значения выходят за допускаемые пределы, это указывает на неисправности в системах и механизмах двигателя, влияющие на работоспособность.

Контроль работоспособности—важная диагностическая операция. Установлено, что среднее значение эффективной мощности сельскохозяйственных двигателей всех марок в условиях эксплуатации ниже номинальной на 10…20%, а в отдельных случаях — на 30%. В то же время расход топлива завышен на 5… 15%. Это особенно характерно для энергонасыщенных тракторов. В результате уменьшается производительность машин и ухудшаются экономические показатели их использования.