Практическая работа № 2 Диагностирование механизмов газораспределения двигателей внутреннего сгорания строительно-дорожной техники

Эффективность работы двигателя в значительной сте­пени зависит от технического состояния механизма газо­распределения. В процессе эксплуатации изнашиваются сопряженные поверхности клапанов и посадочных гнезд, толкателей и кулачков распределительного вала, зубья распределительных шестерен, подшипники, а также сни­жается упругость клапанных пружин.

Основными контролируемыми параметрами механиз­ма газораспределения являются тепловой зазор между стержнем клапана и коромыслом и расход газов, проры­вающихся через сопряжение «клапан — гнездо». При углубленном диагностировании определяют фазы газорас­пределения, износ элементов распределительного вала, упругость клапанных пружин.

Для предварительной оценки состояния механизма газораспределения используют стетоскопы различных типов. При фиксировании металлических стуков в об­ласти клапанов при малой частоте вращения коленчатого вала необходима проверка зазоров в клапанном ме­ханизме.

В практике широко применяют простейший способ измерения теплового зазора с помощью комплекта щупов. Перед проверкой подтягивают гайки крепления головки цилиндров и устанавливают поршень проверяемого цилиндра в положение верхней мертвой точки на такте сжатия. Комплектом щупов определяют зазор между стержнем клапана и бойком коромысла. Но этот способ определения теплового зазора довольно трудоемок и недостаточно точен.

Более эффективен метод определения теплового зазора при помощи устройства КИ-9918, разработанного ГОСНИТИ (рис. 1). При использовании этого прибора нет необходимости устанавливать поршень проверяемого цилиндра в определенное положение. Устройством реги­стрируют разность крайних положений траекторий дви­жения клапана и бойка коромысла при проворачивании коленчатого вала.

Устройство КИ-9918 состоит из корпуса, подпружи­ненной подвижной каретки с направляющим хвостови­ком, индикатора и тормоза индикатора.

Для диагностирования устройство устанавливают на тарелку пружины клапана, охватывает лапками подвиж­ной каретки боек коромысла и под действием пружины подвижной каретки устройство зажимается между кла­паном и коромыслом. Затем поворачивают коленчатый вал двигателя до момента открытия клапана и устанав­ливают шкалу индикатора на нулевую отметку. Продол­жают вращение коленчатого вала и регистрируют мак­симальные отклонения стрелки индикатора, что соответ­ствует тепловому зазору проверяемого клапана. Трудо­емкость диагностирования при применении устройства КИ-9918 по сравнению со способом использования щупов уменьшается почти в 7 раз и составляет 0,1 чел.-ч (проверка всех клапанов двигателя). Устройство массой 0,27 кг имеет размеры 45x60x102 мм. Диапазон измерения устройства составляет 8 мм, максимальная по­грешность измерении по превышает ±0,02 мм.

Техническое состояние сопряжения «гнездо—клапан» определяют по расходу воздуха при помощи индикатора расхода газа КИ-4887-II и компрессорпо-вакуумной установки при снятых форсунках и положении поршня в ВМТ или положения, соответствующего углу опере­жения подачи топлива.

Рис. 1. Схема устройства КИ-9918

1 — индикатор; 2 — корпус; 3 — тормоз; 4 — подвижная каретка; 5 —

пружина; 6 — лапки подвижной каретки; 7 — лапки корпуса.

При застопоренном коленчатом вале через форсуноч­ные отверстия в камеру сгорания подается сжатый воздух при постоянном давлении. Сжатый воздух прорывается через неплотности колец в картере и через неплотности клапанов во впускной и выпускной трубопроводы. Воздух, прорвавшийся через неплотности клапана в трубопровод, под действием разрежения в одном из ресиверов компрессорно-вакуумной установки проходит через прибор КИ-4887-II. При помощи манометра и дрос­селя прибора устанавливают давление в трубопроводе, равное атмосферному, и по шкале индикатора расхода газов определяют утечку воздуха через проверяемый клапан. Для разных двигателей предельные значения утечки воздуха составляют для впускного клапана 50... 60 л/мин, для выпускного — 40... 60 л/мин.

Прокручивая коленчатый вал, аналогично проверяют клапаны остальных цилиндров.

Правильность фаз газораспределения проверяют после регулировки клапанов по углу открытия впускных клапанов первого и последнего цилиндров при помощи набора шаблонов-угломеров КИ-4849, входящих в ком­плект приспособлений К.И-13902.

Комплект К.И-13902 предназначен для определения момента начала подачи топлива и момента открытия впускных клапанов.

Шаблон-угломер представляет собой стальную, пла­стину со шкалой. В состав набора вхо­дит указатель, представляющий собой стальную пла­стину с магнитом и регулируемой иглой. Указатель при помощи магнита устанавливают на двигателе около ци­линдрических вращающихся деталей. Против указателя наносят метку на поверхности шкива. Поворотом колен­чатого вала устанавливают поршень первого цилиндра в ВМТ (верхнюю мертвую точку) или в положение, соответствующее установочному углу начала открытия впускного клапана, и наносят на шкиве напротив указа­теля вторую метку. При помощи шаблона измеряют угол между рисками. Если угол начала открытия кла­пана достиг предельного значения (наименьшего или наибольшего), необходимо изменить зацепление шесте­рен механизма распределения.

Для выявления возможного скручивания распредели­тельного вала определяют угол начала открытия впуск­ного клапана последнего цилиндра. Большая разница в значениях углов начала открытия клапанов первого и последнего цилиндров свидетельствует о неисправном состоянии распределительного вала.

Высота кулачков распределительного вала, а следо­вательно, износ кулачков определяют при помощи штан­генциркуля измерением расстояния от поверхности головки цилиндров до торца клапана при отрегулирован­ном тепловом зазоре в двух положениях. Первое положение— поршень в ВМТ на такте сжатия, второе положение — полное открытие клапана. Разница между двумя результатами измерений характеризует перемещение клапана, и, следовательно, степень износа кулачков.

При перемещении клапана менее 9—12 мм (в зависи­мости от типа двигателя) необходимо заменить рас­пределительный вал. Эта операция требует выполне­ния значительного объема разборочно-сборочных ра­бот.

Техническое состояние подшипников распределительного вала определяют методом прослушивания при минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала в местах расположения подшипни­ков. Также методом прослушивания, но в момент изме­нения частоты вращения коленчатого вала, определяют степень износа распре­делительных шестерен.

Для проверки упругости пружины клапана использу­ют динамометрические при­боры КИ-723. При­бор состоит из корпуса с пружиной, усилие на кото­рую передается через шток. На штоке закреплены два штифта, выходящие в про­рези корпуса и при перед­вижении штока передви­гающие пружинное кольцо, которое фиксирует показа­ния. На корпусе прибора имеется шкала, проградуированная в кг. Корпус прибора опирается на две ножки, которые устанавливают на тарелку клапана.

При проверке упругости пружины прибор устанавли­вают на тарелку клапана и пружинное кольцо переводят в крайнее верхнее положение. Затем до начала сжатия пружины клапана нажимают рукой на шток (сжатие не более 0,5—1 мм). При помощи пружинного кольца оп­ределяют величину упругости клапанной пружины. При усилиях менее 170.. 200 Н (для разных двигателей) необходима замена пружины.

Большинство рассмотренных методов диагностирования газораспределительного механизма двигателя связаны с остановкой и частичной разборкой двигателя, даже если в дальнейшем окажется, что состояние соедине­ний в пределах допустимого, поэтому для диагностирования клапанов разрабатывают виброакустические методы. Основная трудность состоит в выявлении режима диагностирования и выделения сигнала от диагностируе­мого клапана.