1.2 Методы контроля и диагностики.

Система подачи топлива. На ее долю приходится 20...35% всех отказов двигателей. Ухудшение качества распыливания 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 клапанов. 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 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 закоксовывании 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.

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 нагарообразования и смолообразования.

Косвенный (диагностический) параметр состояния системы охлаждения — температура охлаждающей жидкости. Повышенное значение температуры (перегрев двигателя) объясняется неисправностями агрегатов и приборов системы охлаждения . 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-распределитель, 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. Для контроля работоспособности дизелей используют методы: динамический, бестормозной и тормозной.

Динамический метод — наиболее прогрессивный. Он позволяет оценить мощность двигателя по переходным характеристикам разгона и выбега и выполнить диагностические операции по отысканию дефектов.

При свободном разгоне в двигателе, работающем на холостом ходу, резко увеличивают подачу топлива до максимума. За время нарастания частоты вращения коленчатого вала измеряют в определенный момент ускорение разгона ер и умножают его 'значение на соответствующее значение приведенного момента инерции 1, т. е. M_к = I • ε_р.

Чем больше крутящий момент двигателя, тем больше будет угловое ускорение за время разгона. На этом основано определение его энергетических показателей. Эффективную мощность при известных крутящем моменте и частоте вращения рассчитывают по формуле N_e = М_кn/9550, где N_e — мощность, кВт; М_к — крутящий момент, Н • м; n — частота вращения, мин^-1.

В режиме свободного выбега у двигателя, работающего на максимальной частоте вращения холостого хода, резко выключают полностью подачу топлива и в процессе затухания частоты вращения измеряют отрицательное ускорение коленчатого вала ε_e. Момент сопротивления двигателя в этом случае будет М_c = Iε_в. При динамическом методе мощность измеряют с помощью приборов ИМД-2М или ИМД-Ц как в полевых, так и стационарных условиях.

Диагностирование и обслуживание топливной аппаратуры дизеля. Во время проведения ТО-2 проверяют форсунки и момент начала подачи топлива.

Прибор подключают к форсунке с помощью трубки высокого давления. Ручкой топливо нагнетают в форсунку. При этом определяют давление начала впрыскивания и качество распиливания топлива.

Давление начала впрыскивания соответствует максимальному показанию манометра при медленном покачивании .топлива рычагом. Форсунка должна давать четкое одиночное впрыскивание.

Качество распыливания контролируют при быстром покачивании топлива (с частотой 40...60 качков в минуту). Дробный звук указывает на хорошую подвижность иглы и качественное распыливание. Давление впрыскивания должно быть в пределах, указанных в таблице 6. Допускается регулирование давления начала впрыскивания без снятия форсунки с дизеля.