Последующее диагностирование двигателя (см. прил. 6) заключается в проверке величины угла начала подачи топлива в цилиндры.

3.5. Последовательность выполнения лабораторных работ

3.Измерить частоты вращения коленчатого вала двигателя на различных режимах холостого хода в ходе его прогрева. Сравнить полученные значения с паспортными данными. Сделать выводы.

4.Измерить ускорения полного выбегаИв области номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя. Сравнить полученное значение (с учетом его корректировкиДпо температуре двигателя) с табличными значениями. Сделать выводы.

5.Измерить ускорения разгонаАв области номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя. Определить эффективную мощность двигателя. Сравнитьбполученные значения ускорений разгона и эффективной мощности с паспортными данными и данными построеннойитеоретической зависимости = ( ) . Выполнить анализ полученных результатов.

6.ИзмеритьСускорен я разгона в области частоты вращения коленчатого вала, которая соответствует максимальному значению кру-

тящего момента двигателя. Определить мощность двигателя в области его максимального крутящего момента. Сравнить полученные значения ускорений разгона и эффективной мощности с паспортными

данными и данными построенной теоретической зависимости

=( ). Выполнить анализ полученных результатов.

7.Измерить ускорения разгона и определить значения условных индикаторных мощностей при последовательном отключении цилин-

дров двигателя. Оценить равномерность работы его цилиндров.

8. Оформить отчет о выполненных практических работах с анализом полученных результатов.

51

Контрольные вопросы

1. Как может быть использовано измерительное устройство ИМД-ЦМ для построения зависимости = ( )?

2.В чем заключаются отличия бестормозного (динамического) метода от других методов определения эффективной мощности двигателя?

3.Какие работы выполняют при подготовке двигателя к его диагностированию по показателю эффективной мощности?

4.На какую величину допускается снижение мощности двигателей машин в эксплуатации?

5.В чем заключаются преимущества оценки эффективности ра-

боты цилиндров двигателя машины с использованием мотор-тесте- ров? ИД

52

Лабораторная работа №4

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ МАШИНЫ. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ

4.1.Учебные цели

1.Научиться пользоваться техническими средствами диагностирования ЦПГ двигателя: компрессометром КИ-861, эндоскопом «PCE-DE 25N», электронным шестиканальным автостетоскопом.

2.Закрепить навыки в пользовании мотор-тестером МТ-4

(МТ-10).

3.Научиться диагностировать ЦПГ двигателяИмашины по параметрам относительной компрессии по цилиндрам с использованием мотор-тестера МТ-4 (МТ-10). Д

4.2.Средства материального обеспечения

1.Многоцелевая коммунально-строительная машина МКСМ-800. б

2.Стенд бензинового двигателя ЗМЗ-402.

3.Мотор-тестериМТ-4.

4.Клещи синхрон зац онные индуктивные КСИ-4.

5.ТоковыеСклещи КТ-2Н.

6.Персональный компьютер Dell XPS 8700 DT.

7.Компрессометр КИ-861.

8.Эндоскоп «PCE-DE 25N».

9.Электронный шестиканальный автостетоскоп.

10.Набор щупов пластинчатых №2 из состава комплекта ПДК.

11.Приспособление КИ-9918 с индикатором ИЧ-10 из состава комплекта КИ-13924. А

4.3. Общие сведения

Диагностирование ЦПГ дизельных и бензиновых двигателей осуществляют с использованием различных методов.

В практике получили распространение методы определения износа деталей ЦПГ, которые позволяют получить оценку ее состояния с

53

использованием различных диагностических параметров. Измерения диагностических параметров выполняют (рис. 4.1):

–на входе впускной системы двигателя;

–в цилиндрах двигателя;

–на выходе из картера двигателя.

Величина разрежения (при наполнении цилиндров двигателя воздухом) в процессе впуска

Основными диагностическими параметрами, которые используются при измерениях, являются величина разрежения воздуха (при наполнении цилиндров двигателя воздухом) в процессе впуска, относительная компрессия по цилиндрам, компрессия и величина расхода сжатого воздуха (подаваемого в цилиндр двигателя при положениях поршня в ВМТ или НМТ), количество газов, прорывающихся в картер из камер сгорания.

Относительная компрессия по цилиндрам определяется для бензиновых и дизельных двигателей. Используя диагностические приборы (мотор-тестеры), можно оценивать относительную компрессию по цилиндрам двигателя, измеряя изменения величины тока на клеммах АБ при прокрутке двигателя стартером без его пуска.

54

Диагностирование двигателя по параметру «Относительная компрессия по цилиндрам» рекомендуется выполнять при неустойчивой его работе, когда необходимо локализовать неисправный цилиндр или цилиндры.

К недостаткам данного метода следует отнести:

–невозможность определить абсолютное значение компрессии в цилиндрах;

–невозможность оценки одинаково плохого состояния всех ци-

линдров (например, если по всем цилиндрам абсолютное значение компрессии составит до 4 кгс/см2). В то же самое время такое состояние (чтобы все цилиндры были совершенно одинаково неисправны) встречается достаточно редко и проявляется по такому признаку, как

увеличенные обороты коленчатого вала при его проворачивании стартером с учетом уменьшения величиныИтока, потребляемого стартером;

–влияние других факторовДна вид осциллограммы потребляемого стартером тока кроме герметичности цилиндра – в ча-

стности, исправность стартера. Качественно проверить отсутствие влияния этого фактора на результатыАтеста можно следующим образом. Выворачивают свечи и выполняют тест. Сравнивают после этого вид осциллограмм стартерногобтока;

–необходимость локировать подачу топлива и (или) зажигание при проведении тестаи, что на современных двигателях трудно осуществить;

–наличиеСн зкой компрессии (абсолютной, а не относительной)

вцилиндре, которая не указывает прямо на причину неисправности и тем более на необходимость ремонта двигателя. При этом выявление неисправного цилиндра является, прежде всего, рекомендацией для дальнейшего диагностирования (например, проверки цилиндра с использованием пневмотестера ПТ-1).

Тест может выполняться:

в ручном режиме, при этом оператор блокирует пуск двигателя (путем отключения форсунок впрыска) и, используя осциллограф, получает осциллограмму стартерного тока, после чего рассчитывает показатели;

в автоматическом режиме с помощью мотор-тестера (большинство мотор-тестеров обеспечивают этот режим), при этом прибор блокирует пуск двигателя, обеспечивает получение осциллограммы стартерного тока (определяет значение тока в пиках и определяет,

55

какой пик осциллограммы к какому цилиндру относится), выполняет расчеты и выдает результаты.

Для проведения теста «Относительная компрессия по цилиндрам» при комплексном диагностировании бензинового двигателя с использованием мотор-тестера МТ-4 (см. рис. 2.10) датчики и соединительные провода подключают к системам машины и диагностическому прибору.

Измеренные значения относительной компрессии по цилиндрам двигателя не должны быть меньше 86–90 %. Все измеренные параметры выводятся на экран компьютера. Кроме числовых значений в %, показатели относительной компрессии по цилиндрам представляются в виде графической диаграммы (бар-графа).

Тест «Относительная компрессия по цилиндрам» дизельного

1.Пускают двигатель машины, прогреваютДИего и останавливают. Убеждаются в том, что напряжение АБ соответствует норме.

2.Устанавливают привод в положение прекращения подачи топлива. А

3.Подсоединяют датчики мотор-тестера к узлам топливной системы двигателя и АБбв соответствии с требованиями руководства пользователю. При этом подключают:

– кабель синхронизац (синхронизация осуществляется пьезодатчиком, который устанавл вается на трубопровод высокого давления первого цилиндраС);

– токовые клещи КТ-2Н для снятия осциллограммы стартерного тока на плюсовой провод стартера.

4.Выбирают в программе МТ-10 вкладки «Тестер» – «Испытания» – «Стартерная прокрутка».

5.Запускают выполнение теста и проворачивают коленчатый вал двигателя стартером (в течение 5 с), следуя командам диалогового окна мотор-тестера (мотор-тестер указывает, когда съем данных завершен).

Выполняют анализ полученных данных. Данные представляются в виде осциллограммы (рис. 4.2) или в виде бар-графа (рис. 4.3).

Анализ результатов теста выполняют следующим образом:

– оценивают значения частоты вращения коленчатого вала двигателя при стартерной прокрутке и максимальное значение тока потребляемого стартером. Увеличенные значения частоты вращения ко-

56

ленчатого вала двигателя и уменьшенные значения максимального тока, потребляемого стартером, указывают на одинаково плохую компрессию во всех цилиндрах. При этом анализ других полученных результатов теста не требуется;

– смотрят компрессию: неисправным является цилиндр, для которого имеет место минимальное значение тока, потребляемого стартером при относительной компрессии менее 80–90 %.

Рис. 4.2. Осциллограмма велбч ны потре ляемого тока в ходе проведения теста «Относительная компресс я по ц линдрам» двигателя Zetor 5201.22 машины МКСМ-800

Си

Рис. 4.3. Бар-граф относительной компрессия по цилиндрам двигателя

Zetor 5201.22 машины МКСМ-800

57

По результатам теста может быть установлено, что имеются неисправности более чем одного цилиндра.

Следует иметь в виду, что разряженная ниже допустимого значения АБ, неисправности стартера (обрыв или короткое замыкание обмоток, пробуксовка обгонной муфты привода), а также «подхватывания» бензинового двигателя за счет «калильного» зажигания могут привести к ошибкам измерений. Данный метод позволяет получить предварительную количественную интегральную оценку состояния ЦПГ двигателя.

Для измерения максимальной компрессии в каждом цилиндре (герметичности отдельных цилиндров) дизельных и бензиновых дви-

КомпрессометрСпредставляет5 собой прибор для измерения дав-

ления сжатого воздуха, который поступает через обратный клапан из камеры сгорания в манометр. Воздух сжимается в цилиндре при прокручивании коленчатого вала двигателя стартером за счет перемещении поршня от НМТ в ВМТ, когда впускной и выпускной клапаны закрыты.

Компрессометр (см. рис. 4.4) устанавливается на двигатель при помощи резинового наконечника 4 с резиновым уплотнением в отверстие для форсунки или для свечи.

Компрессия дизельных двигателей может изменяться в пределах 5–2 МПа, а бензиновых двигателей – в пределах 1,5–0,6 МПа. Вслед-

58

ствие значительного различия величин измеряемого давления выпускаются компрессометры только для дизельных (КИ-8611), и бензиновых (модель 179, К-52) двигателей. Соответственно герметичность цилиндров дизельных двигателей определяется компрессометрами по манометру со шкалой до 10 МПа, а бензиновых – по манометру со шкалой до 1,5 МПа.

Для записи показаний величины измеренного давления могут использоваться компрессографы с малогабаритными механическими самописцами (КВ-1124, К-181). Разность показаний измеренного давления по цилиндрам для дизельных двигателей не должна превышать 0,2 МПа, а для бензиновых двигателей – 0,1 МПа. Превышение этих значений свидетельствует о дефекте в данном

Измерение компрессии в цилиндрах двигателя с использованием компрессометра выполняют при значительном снижении мощности,

линдру. При этом отж маютбпедаль акселератора до упора и произво-

дят поворот ключа в замке зажигания. Удерживают ключ в таком положении, пока стрелка компрессометра не перестанет перемещаться в сторону повышения давления;

– полученные значения сравнивают с номинальными значениями.

На дизельном двигателе:

снимают форсунку только проверяемого цилиндра;

устанавливают компрессометр в отверстие снятой форсунки проверяемого цилиндра;

осуществляют пуск двигателя. После пуска двигателя измеряют величину давления в конце такта сжатия;

полученные значения сравнивают с номинальными значе-

ниями.

59

Достоверность оценки состояния цилиндров ЦПГ по измеренному параметру компрессии в каждом из них, а также установленной разности показаний обеспечивается при условии постоянной частоты прокручивания стартером коленчатого вала двигателя и постоянной температуре стенок цилиндров. Такие требования в большинстве случаев невыполнимы из-за возможных неисправностей в системе пуска, сложности контроля значений частоты вращения коленчатого вала, возможного разброса значений температуры цилиндров.

Метод оценки состояния ЦПГ по степени разрежения (герметичности цилиндров) более точный и менее трудоемкий для дизельных двигателей. Для измерений степени разрежения в цилиндрах двигателя используют вакуум-анализаторы (АГЦ-1, АГЦ-2), анализа-

гателей соединяются с камерой сгорания с использованием резиновой втулки и не требуют закрепления на месте установки форсунки.

В анализаторе АГЦ-1 конструктивно предусмотрена возможность

в свою очередь, позволяетбпроизводитьАдва измерения степени разрежения в цилиндре:

блокировки выпускного клапана, что приводит к изоляции камеры

сгорания от атмосферы на режимах сжатия воздуха в цилиндре. Это,

– без блокировкии(давлен е Р1);

– с блокировкой (давлен е Р ).

мых величин позволяют определять конкретные причины нарушения герметичности в цилиндрах двигателя (дефекты компрессионных колец, впускных или выпускных клапанов, плотность их прилегания к седлам).

УстановленоС, что разл чные2сочетания значений этих измеряе-

Прибор для оценки герметичности цилиндров по степени разрежения в цилиндрах К-69М и пневмотестер ПТ-1 (рис. 4.5) используют при наличии источника сжатого воздуха (компрессора).

Прибор К-69М работает следующим образом. Воздух подается к прибору от компрессора под давлением до 0,4 МПа, которое снижается редуктором 3 до величины 0,16 МПа и поддерживается в этих пределах. Уменьшение давления воздуха при его подаче через калиброванное отверстие входного сопла 4 зависит от утечек (расхода) воздуха через сопряжения ЦПГ или зазоры в клапанном механизме. Давление воздуха в магистрали после дросселя контролируется

60

манометром, шкала которого проградуирована в единицах давления и в процентах от максимального значения расхода (воздух свободно выходит из прибора в атмосферу). Штуцер 10 устанавливается в отверстие для форсунки или отверстие для свечи. Шкала прибора разделена на три зоны, которые показывают хорошую герметичность, удовлетворительную герметичность и неудовлетворительную герметичность полости цилиндра.

Рис. 4.5. Принципиальные схемы прибора К-69 (а) и пневмотестера ПТ-1 (б): 1, 9 – муфты; 2, 8, 10 – штуцеры; 3 – редуктор; 4 – сопло входное; 5 – манометр; 6 – демпфер; 7 – регулировочный винт; 11 – корпус; 12 – манометр для контроля давления воздуха на входе; 13 – манометр для контроля утечек воздуха; 14 – регулятор давления; 15 – быстросъемная муфта измерительного канала;

16 – входной штуцер; 17 – быстросъемная муфта продувочного канала

Прибор позволяет не только количественно оценить герметичность цилиндров, но и определить причины утечек. Утечку воздуха

61

через впускные и выпускные клапаны можно определить на слух, а герметичность стыков между прокладкой головки блока цилиндров и блоком цилиндров – по появлению пузырьков воздуха в горловине радиатора или на стыке головки и блока цилиндров.

Состояние компрессионных колец оценивают степенью разрежения в цилиндре. При этом поршень в проверяемом цилиндре предварительно устанавливается в положение начала такта сжатия (впускной и выпускной клапаны закрыты).

При плотном прилегании впускного и выпускного клапанов к седлам утечки, которые показывает манометр, свидетельствуют об износе компрессионных колец. При установке поршня в положение ВМТ на такте сжатия утечки воздуха характеризуют износ цилиндра

двигателя.

С помощью прибора ПТ-1 определяетсяИсостояние ЦПГ двигателя, плотность прилегания клапанов, целостность прокладки головки блока цилиндров по величине падения давления сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр через свечное отверстие. Принцип тестирования позволяет проводить диагностику на двигателе, снятом с машины.

выявляют причины возможных неисправностей. Для этого:

– открывают крышку радиатора (расширительного бачка), крышку горловины для заправки масла, вынимают стержень для измерения количества заправленного в картер масла, снимают крышку воздушного фильтра (для бензиновых двигателей) или отсоединяют входной патрубок впускного коллектора;

– отсоединяют шланг от измерительного канала и подключают его к продувочному каналу тестера;

– выставляют давление на входном манометре 0,6 МПа (показания измерительного манометра в этом случае не имеют значения).

Причины повышенной утечки определяют по шуму выходящего воздуха или визуально:

62

выход воздуха из отверстия для заправки масла (отверстия для измерительного стержня) свидетельствует о не герметичности сопряжения «цилиндр поршень»;

выход воздуха из входного патрубка впускного коллектора (входной горловины карбюратора) свидетельствует о негерметичности (прогаре) сопряжения «впускной клапан–седло клапана»;

выход воздуха из глушителя свидетельствует о негерметичности (прогаре) в сопряжении «выпускной клапан–седло клапана»;

выход воздуха из соседнего свечного отверстия свидетельствует о негерметичности (прогаре) прокладки головки блока цилиндров (в некоторых случаях о трещине в блоке цилиндров);

воздушные пузырьки в расширительном бачке или радиаторе свидетельствуют о негерметичности (прогаре) прокладки головки блока цилиндров или о трещине в головке блока или в самом блоке цилиндров.

Возможны сочетания двух и более неисправностей. Более точ-

зуются датчикиС(пьезоэлементы), которые преобразуют вибрации в электрические сигналы. Сигналы усиливаются в усилителе низкой частоты и подаются в наушники для их преобразования в звуковые колебания.

Оценка состояния ЦПГ с использованием стетоскопов имеет малую трудоемкость, однако требует большого опыта по распознаванию неисправностей по издаваемым шуму и стукам.

Субъективный характер оценки ограничивает возможности применения стетоскопов для диагностирования КШМ и ГРМ, в том числе ЦПГ двигателей. Для получения объективной количественной оценки состояния ЦПГ и механизмов двигателя применяют методы виброакустической диагностики.

63

1

3

2

4

5

6

7

8

Визуальную оценку состояния внутренних полостей цилиндров выполняют с спользован ем эндоскопов – оптических приборов

с жестким или гибк м опт ческим (волоконно-оптическим) кабелем, который можетСиметь д аметр 5–11 мм.

Источник освещения высокой интенсивности располагается на головной части гибкого кабеля, а гибкий кабель эндоскопа вводится через отверстие форсунки (свечи) в полость цилиндра и перемещается в обследуемых зонах. Прибор позволяет осуществить увеличение и фокусировку выделенного элемента. Линза объектива, расположенная на головной части гибкого кабеля, позволяет осматривать все зоны камеры сгорания. С помощью прибора можно выявить повреждения впускных и выпускных клапанов, наличие нагара, состояние седел клапанов, наличие воды в полости цилиндра вследствие нарушения уплотнения между головкой блока и блоком цилиндров, состояние стенок цилиндров и днища поршня.

Для газораспределительного механизма двигателя характерны две основные неисправности: неполное прилегание клапанов к гнездам и неполное их открытие.

64

Признаками неполного прилегания клапанов к гнездам являются:

–уменьшение компрессии;

–периодические хлопки во впускном или выпускном коллекторах системы питания двигателя воздухом;

–падение мощности двигателя.

Причинами неплотного закрытия клапанов могут быть:

отложения нагара на клапанах и гнездах;

образование раковин на рабочих поверхностях (фасках) и коробление головок клапанов;

поломка клапанных пружин;

заедание клапанов в направляющих втулках;

отсутствие необходимого зазора между стержнем клапана и носком коромысла. И

Неполное открытие клапанов, которое сопровождается стуками в двигателе и падением его мощности,Двозможно в результате образования большого зазора между стержнем клапана и носком коромысла.

К неисправностям газораспределительногоА механизма относятся также износ шестерен распределительного вала толкателей и направляющих втулок, увеличениебпродольного смещения распределительного вала и износ втулок и осей коромысел.

В ходе диагностированияиЦПГ и ГРМ (см. табл.2.2):

– проверяют соответств е техническим условиям фаз газорас-

пределения;

– проверяютСустанавл вают номинальные значения зазоров в сопряжениях «клапан – коромысло»;

– проверяют и устанавливают номинальные значения зазоров в сопряжениях «клапан – седло».

Проверку соответствия техническим условиям фаз газораспре-

деления проводят на неработающем двигателе с использованием приборов комплекта КИ-13902. В перечень этих приборов входят моментоскоп, шаблоны-угломеры, указатель и вспомогательные приспособления. Для определения момента открытия впускного клапана первого цилиндра, покачивая вокруг оси коромысло клапана, поворачивают коленчатый вал двигателя до выбора зазора «клапан – коромысло». При этом шаблон-угломер устанавливается на шкив коленчатого вала, который поворачивается до положения ВМТ.

65

Аналогично определяется угол открытия впускного клапана последнего цилиндра, полученные значения сравниваются с техническими условиями.

Зазоры в клапанных механизмах проверяют комплектами щупов или устройством КИ-9918 (рис. 4.7), для чего предварительно проверяют затяжку гаек и шпилек головок цилиндров и стоек клапанных коромысел. При необходимости подтягивают их.

Рис. 4.7. Приспособление КИ-9918:

бора стальныхСпластин дл ной 100 мм разной толщины в пределах от 0,02 до 0,5 мм. Для измерения зазоров коленчатый вал двигателя проворачивают до положения ВМТ на такте сжатия проверяемого цилиндра. Поочередно устанавливают в зазор «клапан – коромысло» щупы различной толщины и определяют его величину. Щупом проверяют зазоры у впускного и выпускного клапанов. Щуп должен проходить через зазоры с небольшим усилием. Регулировку клапанов других цилиндров проводят в порядке их работы.

При неравномерном износе поверхности бойка коромысла и торца штока клапана не обеспечивается достаточная точность измерения зазора при помощи комплекта щупов. Повысить точность и одновременно уменьшить трудоемкость позволяет способ измерений с использованием приспособления КИ-9918. Приспособление устанавливают между тарелкой пружины клапана и коромыслом. В начале

66

измерения, когда происходит открытие клапана (при проворачивании коленчатого вала двигателя), выставляют стрелку прибора на нуль на шкале индикатора ИЧ-10. Максимальное значение по показанию стрелки индикатора при измерении определяет величину зазора.

В двигателях базовых тракторов одновременно необходимо проводить регулировку декомпрессионного механизма. Способ регулировки декомпрессионных механизмов зависит от их конструкции. В декомпрессионных механизмах, действующих на коромысла, проверяют и регулируют зазор между штангой декомпрессора и коромыслом при выключенном механизме.

На рис. 4.8 показаны устройство и места регулировок зазоров в механизмах (газораспределительном и декомпрессионном) на двигателе Д-160Б. Регулировать величину зазоров в клапанном механизме следует на прогретом двигателе. Для этого предварительно проворачивают коленчатый вал двигателя и устанавливают поршень цилиндра регулируемых клапанов в положение ВМТ (соответственно в положение конца такта сжатия), а рычаг деком-

Затем ослабляют контргайку 4 регулировочного винта 5 коромысла 6 и, отворачивая или заворачивая винт, устанавливают между коромыслом и стержнями впускного и выпускного клапанов зазор

67

В=0,3мм. Проверив величину зазора щупом, контргайку 4 затягивают, после чего проверяют величину зазора еще раз.

Далее ослабляют контргайку 2 регулировочного винта наконечника 3 штанги 1 декомпрессора и, отворачивая или заворачивая этот наконечник, устанавливают между штангой декомпрессора и коромыслом 6 впускного клапана зазор А=0,45–1 мм. Затянув затем контргайку 2, еще раз проверяют величину зазора.

На многих двигателях производят регулировку осевого перемещения распределительного вала регулировочным винтом, для чего, отпустив контргайку, винт сначала заворачивают до упора, а затем отпускают на 1/4 или 1/8 его полного оборота.

Выполнив проверку регулировок и регулировки зазоров, про-

Зазоры в сопряжениях «клапан – седло» можно косвенно оценить по количеству (расходу) сжатого воздуха, который выходит через уплотнения закрытых клапанов. ля подготовки к проверке зазоров «клапан – седло» снимают валики коромысел и обеспечивают

или выпускной трубе (если проверяется зазор для выпускного клапана).

68