Контрольно-диагностические работы по кривошипно-шатунному и газораспределительному механизмам двигателя

При диагностировании двигателя в целом проверяют такие прямые (структурные) диагностические параметры: эффективную мощность двигателей; давление масла в главной масляной магистрали; удельный расход топлива; содержание оксида углерода в остаточных газах; дымность отработавших газов дизелей.

По цилиндропоршневой группе проверяют следующие зазоры: между поршнем и кольцом по высоте канавки, в стыках поршневых колец, между цилиндром и поршнем в верхнем поясе.

По кривошипно-шатунному механизму проверяют следующие зазоры: между шейками коленчатого вала и коренными подшипниками, между шейками коленчатого вала и шатунными подшипниками, между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна, осевой в коренных подшипниках коленчатого вала.

При оценке технического состояния механизма газораспределения проверяют: фазы газораспределения, зазор между распределительным валом и подшипниками, изнашивание направляющих втулок клапанов, зазоры между клапаном и седлом клапана, клапаном и приводом клапана, клапаном и коромыслом.

Наиболее распространены методы диагностирования кривошипно - шатунного и газораспределительного механизмов по шумам и вибрациям, параметрам картерного масла, герметичности двигателя (по компрессии, прорыва газа в картер двигателя, угару масла, разрежению на впуске, утечкам сжатого воздуха, сопротивляемости прокручиванию коленчатого вала, степени дымления).

Диагностирование по шумам и вибрации. Шумы в работающем двигателе возникают вследствие стуков коренных и шатунных подшипников, поршневых пальцев, поршней, вибрации клапанов, колебания распределительного вала и кулачков от импульсов крутильных колебаний коленчатого вала, колебания газов во впускном и выпускном трубопроводах, детонации в карбюраторных двигателях, соударения различных деталей, трения в подвижных соединениях.

По характеру стука или шума и по месту его возникновения можно определит некоторые неисправности двигателя (увеличение зазоров в подшипниках коленчатого вала, между поршнем и цилиндром, клапанами и толкателями, клапанами и втулками, в подшипниках распределительного вала).

Наиболее перспективным методом диагностирования технического состояния газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов являются виброакустические методы.

Существует несколько методов виброакустического диагностирования. Наиболее распространена регистрация уровня колебательного процесса в виде мгновенного импульса в функции времени (или частоты вращения коленчатого вала) при помощи осциллографа. Уровень характера спада колебательного процесса в сравнении с нормативным позволяют определить неисправность диагностируемого сопряжения. Более универсальным методом виброакустической диагностики являются регистрация и анализ всего спектра, т.е. всей совокупности колебательных процессов. Колебательный спектр снимают на узком, характерном участке процесса при существующих скоростном и нагрузочном режимах работы диагностируемого механизма. Анализ спектра заключается в группировке по частотам его составляющих колебательных процессов при помощи фильтров (подобно настройке радиоприемников на соответствующую волну). Дефект выявляют по максимальному или среднему уровню колебательного процесса в полосе частот, обусловленной работы диагностируемого сопряжения в сравнении с нормативными (эталонами). Приближенно определить шумы и стуки в двигателе можно при помощи стетоскопа. Двигатель допускается к эксплуатации при умеренном стуке клапанов, толкателей и распределительного вала на малых оборотах холостого хода. Если обнаружены стуки в шатунных и коренных подшипниках коленчатого вала, то двигатель к эксплуатации не допускается. Стук коренных подшипников глухой, сильный, низкого тона. Стук шатунных подшипников среднего тона, более звонкий, чем стук коренных подшипников. При выключении зажигания стук в цилиндре проверяемого подшипника исчезает. Стук коренных подшипников прослушивается в плоскости разъема картера, а шатунных – на стенках блока цилиндров по линии движения поршня в местах, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам.

Стуки поршневых пальцев резко металлические, пропадающие при выключении зажигания. Они прослушиваются в верхней части блока цилиндров при резко переменном режиме работы прогретого двигателя. Наличие стука указывает на повышенный зазор между пальцем и втулкой головки шатуна или на увеличенное отверстие для пальца в бобышке поршня.

Стук поршней глухой, щелкающий, уменьшающийся по мере прогрева двигателя. Стуки поршней прослушиваются в верхней части блока цилиндров со стороны, противоположной распределительному валу, при работе недостаточно прогретого двигателя (при сильном изнашивании возможен стук поршня и на прогретом двигателе). Наличие стуков свидетельствуют о значительном изнашивании поршней и цилиндров. Стуки клапанов звонкие, хорошо прослушиваются на прогретом двигателе при малых оборотах двигателя. Они возникают при увеличении тепловых зазоров между стержнями клапанов и носком коромысла (толкателем). Точность диагноза с помощью стетоскопов в значительной степени зависит от опыта механика или слесаря-моториста.

Диагностирование по параметрам картерного масла позволяет определить темп изнашивания деталей двигателя, качество работы воздушных и масляных фильтров, герметичность системы охлаждения, а также годность самого масла. В основу диагностирования положено то, что концентрация в масле двигателя продуктов изнашивания основных деталей сохраняется практически постоянной при нормальном техническом состоянии двигателя и резко возрастает перед отказами. Диагноз ставят, сопоставляя полученные результаты анализа (при исправно работающих масляных и воздушных фильтрах и нормальном состоянии масла) с предельными показателями и предыдущими результатами. Превышение допустимых норм концентрации в масле металлов указывает на неисправную работу сопряженных деталей, превышение нормы содержания кремния – на неисправность системы охлаждения, а пониженная вязкость масла позволяет судить о его пригодности.

Диагностирование по герметичности над поршневого пространства цилиндров двигателя. Эти работы проводят по компрессии, утечке сжатого воздуха, прорыву газов в картер двигателя, угару масла и др.

Диагностирование по компрессии. Давление газов в цилиндре в конце такта сжатия зависит от изнашивания цилиндропоршневой группы, вязкости масла, частоты вращения коленчатого вала, герметичности клапанов и др. Компрессию проверяют компрессометром или компрессографом (записывающим манометром).

Диагностирование по утечке сжатого воздуха. Причины падения компрессии можно определить по утечке сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя через отверстие для свечи: если сжатый воздух выходит через карбюратор или глушитель, то клапаны неплотно прилегают к седлам, если через сапун, то неисправна (изношена) цилиндропоршневая группа; если сжатый воздух попадает в соседний цилиндр с охлажденной жидкостью, то повреждена прокладка головки блока. Утечку сжатого воздуха из цилиндра более точно можно определить при помощи специального переносного прибора, который позволяет определить техническое состояние цилиндров, поршневых колец, клапанов и прокладок головок блока цилиндров. С помощью этого прибора поочередно впускают сжатый воздух в цилиндры через отверстия для свечей зажигания или форсунки при неработающем двигателе в положении, когда клапаны закрыты, и при этом измеряют утечку воздуха по показаниям манометра прибора.

Диагностирование по прорыву газов в картер двигателя. Прорыв газов в картер двигателя в значительной степени зависит от изнашивания и нагрузки двигателя и мало от частоты вращения коленчатого вала. Объем прорывающихся газов измеряют при помощи газовых счетчиков или простых и надежных в работе приборов типа реометров. Прорыв газов в картер нового двигателя достигает 15…20 л/мин, изношенного – 80…130 л/мин.

Средний эксплуатационный расход масла установлен для бензиновых двигателей 4% от расхода топлива, для дизелей – 5%. Если расход масла только на угар достигает этих значений, то двигатель следует направить в ремонт. Обычно угар масла должен составлять 0,5…1,0% от расхода топлива.

Диагностирование по внешним признакам. Выявление и устранение неисправностей двигателей в условиях АТП в большой степени зависит от опыта специалистов, выполняющих эту работу. Чем опытнее специалист, тем он быстрее находит по внешним признакам причины неисправностей и устраняет их. Однако на практике часто не умеют вовремя обнаружить неисправность по ее внешнему проявлению. В конечном итоге это приводит к авариям двигателей, необоснованным их заменам и т.п.

С целью исключения указанных недостатков разработаны методики обнаружения неисправностей по их внешнему проявлению. Цель методики обнаружения неисправностей – определить кратчайшим путем причины неисправностей на основе их внешнего проявления. Все неисправности, встречающиеся при эксплуатации двигателей, обработаны двумя способами, которые дополняют друг друга и являются обязательными этапами рассматриваемой методики.

Первый способ представляет собой классификацию всех неисправностей двигателей по внешним признакам и установление функциональной связи между ними и неисправностями некоторых систем и узлов двигателей.

Во втором способе использован принцип алгоритма (под понятием «алгоритм» здесь имеется в виду предписание о последовательности поиска неисправности). Поиск неисправностей ведется по определенной схеме с разделением на этапе (ветви). Используются дополнительные признаки неисправностей, рекомендуются приборы для технической диагностики состояния отдельных элементов двигателей.

В процессе эксплуатации автомобиля может возникнуть перегрев или переохлаждение двигателя. Перегрев уменьшает наполнение цилиндров, способствует возникновению детонации и калильного зажигания и образованию нагара, повышает угар масла и изнашивание цилиндров, приводит к выплавлению подшипников и заклиниванию поршней в цилиндрах двигателей.

Переохлаждение приводит к снижению экономичности двигателя, осмолению системы вентиляции, повышению жесткости работы и износам двигателя вследствие смывания и разжижения смазочных материалов в картере двигателя топливом или к повышению вязкости смазочных материалов под влиянием низких температур (особенно в период пусков). Переохлаждение двигателя приводит также к образованию сажи в отработавших газах. Наибольшее содержание сажи в выпускных газах у технически исправного бензинового двигателя наблюдается при пониженном температурном режиме системы охлаждения двигателя, работающего на полной нагрузке и режиме разгона.

По системе охлаждения проверяют также прямые (структурные, диагностические параметры: установившуюся температуру охлаждаемых поверхностей двигателя, производительность водяного насоса, охлаждающую способность теплообменника, герметичность системы охлаждения, разряжение срабатывания воздушного клапана, давление срабатывания парового клапана крышки теплообменника.

Температуру охлаждающей жидкости в открытых системах охлаждения нужно поддерживать в пределах 80…85° С, а в закрытых – 100…105° С. Поэтому основная задача ТО системы охлаждения – поддержание наивыгоднейшего теплового режима двигателя.

Основные контрольно-диагностические работы по системе охлаждения двигателя включают: определение теплового состояния системы и ее герметичности, проверку натяжения ремня привода водяного насоса и вентилятора, исправность термостата и других деталей.

Тепловое состояние системы охлаждения определяют по температуре охлаждающей жидкости в головке блока, измеряемой термометром с электродатчиком.

Герметичность системы охлаждения определяют визуально, по наличию подтеканий охлаждающей жидкости. Подтекания в местах сопряжения шлангов устраняют подтяжкой хомутов крепления, а в случае повреждения шлангов – их заменой. Подтекания водяных насосов устраняют заменой сальниковых уплотнений. Устранить утечку охлаждающей жидкости вследствие дефекта в радиаторе можно использованием герметика для радиатора. В случае подтекания воды из радиатора его ремонтируют (как исключение допускается временная заглушка отдельных трубок). Прогиб ремня привода водяного насоса должен быть в пределах 10…20 мм при натяжении 30…40 Н.

Исправность термостата определяют, опуская его в подогреваемую воду. Уровень охлаждающей жидкости в радиаторе проверяют ежедневно (перед началом работы). Одновременно контролируется исправность пробки радиатора. В случае хранения автомобилей без охлаждающей жидкости (в зимнее время) заправка системы охлаждения производится перед пуском двигателя. Совершенно не допускаются подтекание охлаждающей жидкости и ослабление креплений деталей системы охлаждения при эксплуатации.

Очень важно в процессе эксплуатации автомобилей поддерживать температуру воздуха под капотом двигателя 30…40° С.