Диагностика автомобильного двигателя (стр. 5 )

В отличие от диагностирования общего состояния двига­телей, поэлементная диагностика более сложная. С по­мощью поэлементного или углубленного диагностирова­ния технического состояния двигателей выявляют места, причины и характер неисправностей и отказов.

Работающий двигатель — источник богатой и разно­сторонней информации о его техническом состоянии. По­этому для поэлементной диагностики используется боль­шое количество симптомов: давление масла в системе смазки и в цилиндре в конце такта сжатия, количество газов, прорывающихся в картер за единицу времени, со­держание продуктов износа в картерном масле, акус­тические характеристики. Принципиальная схема диаг­ностики технического состояния двигателя представлена на рисунке 8.

нического состояния двигателя: 1 — газовый рас­ходомер; 2 — пьезометр; 3 — компрессометр; 4 — термометр; 5 — фонендоскоп; 6 — датчик вибрационных характеристик; 7 — осциллограф; 8 — масляный манометр.

Достоверность диагностирования во многом зависит от величины относительного изменения оценочного пара­метра за период эксплуатации двигателя. Наибольшее относительное изменение имеют такие оценочные пара­метры, как содержание железа в картерном масле, рас­ход масла на угар и количество газов, прорывающихся в картер за единицу времени (рис. 9).

1Э00 Пробег автомовилр, тыс км Рис. 9. Изменение оценочных параметров с уве­личением пробега: 1 — давление в конце такта сжатия; 2 — число оборотов коленчатого вала до полной остановки двигателя; 3 — разрежение во впускном трубопроводе; 4 — прорыв газов в картер за единицу времени; 5 — расход масла на угар; б — содержание железа в картерном масле.

Одним из наиболее известных является метод опре­деления технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя по количеству газов, прорывающихся в картер за единицу времени. Состояние уплотнения ка­меры двигателя этим методом можно оценить достаточ­но объективно. Однако широкому внедрению его в прак­тику препятствуют отсутствие четких рекомендаций и надежных приборов.

Для измерения количества прорывающихся газов ис­пользуются бытовые газовые счетчики ГКФ-6. Но их нельзя считать надежными, ибо картерные газы агрессив­ны по отношению к материалу измерительных мехов, поэтому последние со временем теряют эластичность и тем самым увеличивают внутреннее сопротивление счетчика. При измерении количества прорывающихся газов быто­вым газовым счетчиком в картере создается большое избыточное давление — до 40—50 мм водяного столба. Это приводит к тому, что часть газов попадает в атмо­сферу, минуя газовый счетчик, через неплотности кар­тера, Погрешность измерения количества прорывающих­ся газов может доходить до 50%. Кроме того, счетчик ГКФ-6 имеет значительные габариты и вес, для его уста­новки требуется специальная подставка. Все эти недо­статки затрудняют использование его для диагностики.

Указанных недостатков лишен портативный газовый расходометр, разработанный в ГОСНИТИ (рис. 10). В нем перепад давления в дросселирующем устройстве ще­левого типа постоянный, благодаря изменению площади отверстия, которое в данном случае служит мерой рас­хода. Перепад давления контролируется при помощи водяного манометра, вмонтированного в рукоятку при­бора из прозрачного оргстекла. Дросселирующее устрой­ство образовано корпусом и крышкой, плотное содине - ние которых обеспечивается предварительной совместной притиркой по конусным поверхностям и постоянным под- жатием их распорной пружиной и втулкой. В корпусе и крышке на половине окружности расположены попереч­ные щели, которые при вращении одной детали относи­тельно другой позволяют плавно изменять площадь от­верстия дросселирующего устройства. На наружной поверхности крышки нанесена шкала делений, показы­вающая величину щели дросселирующего устройства.

Проверяют техническое состояние цилиндропоршне - вой группы двигателя с помощью газового расходомера. Для этого предварительно герметизируют картер, для чего пробками закрывают отверстия вентиляции и мас - лоизмерительного щупа (щуп необходимо вынуть). Дви­гатель запускают и прогревают до нормального тепло­вого состояния, после плотно вставляют наконечник гибкого трубопровода в отверстие маслозаливной гор­ловины. Вращая рукой крышку и наблюдая за перепа­дом давления по жидкостному манометру, перекрывают дросселирующую щель до установления перепада дав­ления, равного 10 мм. При этом замечают деление шкалы крышки, которое находится против черточки на непо­движном корпусе. По графику, нанесенному на рукоят­ку расходомера, определяют количество газа, прорвав­шегося в картер за единицу времени (максимальная по­грешность расходомера составляет ±3%).

В качестве стационарного прибора для реализации данной методики можно рекомендовать ротационный счетчик газа РГ-40 (погрешность показаний его не пре­вышает ±3%).

Следует отметить, что погрешность замера количе­ства прорвавшихся газов может быть тоже весьма ма­лой — 3—5% в тех случаях, когда строго выдерживает­ся скоростной, нагрузочный и тепловой режимы работы двигателя, то есть, когда автомобиль с проверяемым дви­гателем установлен для диагностирования на стенде с беговыми барабанами. Достоверная оценка технического состояния двигателя по количеству газов, прорывающих­ся в картер, может быть достигнута только при исполь­зовании совершенного оборудования и четкой методики диагностирования.

Рис. 10. Схема газового расходомера ГОСНИТИ: 1 — рукоятка; 2 — крышка; 3 — корпус расходомера; 4 — патрубок; 5 — пру­жина; 6 — втулка; 7 — винт; 8 — шплинт; 9 — гибкий трубо­провод; 10 — прокладка; И — наконечник; 12 — основа нако­нечника; 13 — шайба; 14 — сетка; 15 — крышка наконечника; 16 — пробка.

Предельные значения величины прорыва газов для различных двигателей находятся в пределах 80—150 л1мин.

Весьма важным показателем технического состояния двигателя является давление масла в системе смазки.

Давление масла снижается с увеличением зазоров в под­шипниках коленчатого вала. Для бесперебойного снаб­жения маслом всех трущихся поверхностей и поддер­жания надежного масляного слоя между сопряженными деталями необходимо некоторое минимальное давление

в системе, величина которого зависит от конструктивных особенностей и вязкости масла. При снижении давления ниже минимального допустимого возникает опасность появления граничного трения, сопровождающегося ин­тенсивным разрушением поверхностей деталей.

Следует иметь в виду, что давление масла зависит не только от величины зазоров в подшипниках коленча­того вала, но и от температуры и вязкости масла, упру­гости пружин редукционного клапана, сопротивления трубопроводов, фильтров. Поэтому по давлению масла не всегда можно оценить техническое состояние сопря­жений коленчатого вала. Тем не менее, снижение дав­ления масла ниже допустимых пределов должно слу­жить сигналом к немедленной остановке двигателя.

Давление масла для исправного карбюраторного дви­гателя должно быть на эксплуатационных оборотах 2— 4 кгс1см2, для дизельного двигателя — 3—6 кгс1см2. Если на средних оборотах коленчатого вала давление масла ниже 1 кгс1см2, а на малых оборотах холостого хода — ниже 0,5 кгс1см2, двигатель следует направить в ремонт.

Давление масла контролируется при помощи мано­метра, который имеется на щитке приборов каждого ав­томобиля. Кроме того, большинство автомобилей снаб­жены контрольной лампочкой, сигнализирующей о паде­нии давления масла. Для более точного измерения можно использовать контрольный манометр. Однако се­рийные датчики и приборы для измерения давления мас­ла, установленные на автомобилях, практически не мо­гут обеспечить необходимую точность измерения.

Техническое состояние деталей цилиндропоршневой группы двигателя можно оценить по величине давления в конце такта сжатия. Понятие давления в конце такта сжатия или компрессии иногда ошибочно считают иден­тичным понятию степени сжатия. Степень сжатия, пред­ставляющая собой отношение рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания, является постой-нной вели­чиной для данного состояния двигателя и вообще мало изменяется вследствие нагарообразования и износа де­талей. Компрессия — фактическое давление, создавае­мое в камере сгорания работающего двигателя в конце такта сжатия. Зависит от степени сжатия, то есть прямо пропорциональна степени сжатия. Кроме того, на ве­личину компрессии влияет частота вращения коленча­того вала и состояние уплотнения камеры сгорания, так называемое техническое состояние сопряжений.

Давление в конце такта сжатия замеряется компрес - сометром, рассчитанным на максимальное давление 10 кгс/см2. Для дизельных двигателей они имеют гра­дуировку до 40 и 60 кгс! см2.

Чтобы проверить компрессию в цилиндрах карбюра­торного двигателя необходимо: прогреть двигатель до нормального теплового состояния; вывернуть все све­чи; поочередно замерить компрессию в каждом цилинд­ре. Для этого при каждом замере провернуть коленча­тый вал стартером на 10—12 оборотов, пока на мано­метре (рис. 11) не установится постоянная величина. Пе­ред замером в каждый цилиндр через свечное отверстие заливают 20—30 мл моторного масла. Данные замеров следует сопоставить с таблицей 4.

Компрессометр при проверке дизельных двигателей устанавливается в отверстие для форсунки. Двигатель запускается и работает на оборотах холостого хода. При этом должны работать все цилиндры, кроме проверяе­мого. Скорость вращения коленчатого вала контролиру­ется тахометром, расположенным на щитке приборов автомобиля.

Следует отметить, что давление в конце такта сжатия зависит не только от технического состояния сопряжений цилиндропоршневой группы, но и от плотности посадки клапанов, а также от герметичности прокладки головки блока. Следовательно, проверке технического состояния

Рис. И. Проверка компрессии в ци­линдрах карбюра­торного двигателя.

двигателя при помощи компрессометра должна пред­шествовать проверка плотности посадки клапанов и ис­правности прокладок головки блока. Кроме того, для за­мера давлений в конце такта сжатия необходимо пред­варительно вывертывать свечу или вынимать форсунку в каждом цилиндре. Это требует значительной затраты времени, особенно при контроле многоцилиндровых дви­гателей. Недостатком метода является также™, что ак­кумуляторные батареи работают при проверке компрес­сии с большой нагрузкой.