Диагностирование двигателей внутреннего сгорания
Общее диагностирование ДВС позволяет оценить техническое состояние всего двигателя по некоторым обобщенным его параметрам как с качественной, так и в ряде случаев с количественной стороны.
Общее диагностирование двигателя можно проводить как на основе анализа различных внешних симптомов, характеризующих его работу, так и путем инструментального исследования. Наиболее распространены методы, основанные на анализе цвета выхлопных газов, развиваемых двигателем шумов, содержащихся в картерном масле примесей.
Анализ цвета выхлопных газов. Данный метод основан на зависимости между техническим состоянием отдельных частей двигателя и цветом выхлопных газов:
– белый цвет свидетельствует о неполном сгорании топлива (поздняя подача и плохой распыл); низкой компрессии (изнашивание цилиндров поршневой группы и разгерметизация клапанов); – попадании воды в цилиндры (дефекты в головке, прогорание прокладок), переохлаждении двигателя, выпадении вспышек (дефекты форсунок, засорение фильтров тонкой очистки топлива, изнашивание топливного насоса);
– светло- или темно-синий цвет характеризует дефект форсунки, сильное сгорание масла (наблюдается при его высоких уровне или давлении газов в картере); закоксовывание поршневых колец, изнашивание поршневой группы; большой зазор между втулкой и стержнем клапана;
– коричневый или черный цвет — признак неполного сгорания топлива из-за плохого распыла, вызванного изнашиванием иглы распылителя форсунки или уменьшением угла опережения вспрыска топлива. Кроме того, этот цвет свидетельствует о недостаточной подаче воздуха и увеличенной подаче топлива;
– сизый или светло-серый цвет указывает на недостаточную обкатку двигателя (плохо приработаны детали поршневой группы); залегание и закоксовывание поршневых колец; увеличение зазоров в сопряжениях поршневой группы.
Если при запуске дизеля нет дыма или он выпускается редкими клубами, то это свидетельствует о недостаточной подаче топлива, заедании клапанов и поршня, поломки пружины подкачивающего насоса, заедании плунжеров и выходе из строя пружин плунжеров топливного насоса, заедании иглы распылителя форсунки, заедании обратного клапана.
Некоторое применение находит цветовой анализ отпечатков, оставляемых выхлопными газами на бумаге.
При этом анализе:
серо-желтый цвет отпечатка указывает на выброс масла, т. е. на чрезмерный угар картерного масла;
– серо-бурый свидетельствует о выбросе несгоревшего топлива, который бывает при пропуске вспышек из-за плохого состояния форсунок и слабой компрессии в цилиндрах;
– крупные частички копоти в дыме указывают на излишек подачи топлива или засорении воздухоочистителя, а также на разгерметизацию камеры сгорания, большое утопание клапанов, плохой распыл топлива;
– обнаружение капель воды на отпечатках свидетельствует о прогорании прокладки головки блока цилиндров или трещинах в головке, а также о повреждении уплотнений гильз цилиндров.
Анализ шумов, развиваемых двигателем. Этот метод осуществляют путем прослушивания двигателя. Механические шумы улавливаются достаточно хорошо. Поэтому оценка технического состояния двигателя по характеру шумов довольно широко распространена в эксплуатационных условиях, хотя она в определенной степени субъективна и требует высокой квалификации.
Для прослушивания применяют механические и электронные стетоскопы. Механические стетоскопы бывают акустические, а также резонансные, которые отличаются от акустических использованием акустической камеры, снабженной устройством для регулирования воспринимаемых частот с целью ее настройки в резонанс с частотой вибрации корпуса, что значительно повышает избирательную способность прибора. Примером наиболее простого, так называемого стержневого стетоскопа служит модель КИ-1154, состоящая из прикладываемого к корпусу стержня, снабженного ручкой и наушником. Электронные стетоскопы завода «Экранас» позволяют четко прослушивать даже незначительные шумы.
Утечка сжатых газов, сопровождаемая возникновением ультразвуковых колебаний, может быть зарегистрирована с помощью ультразвуковых стетоскопов. В них вмонтирован блок, преобразующий ультразвуковые колебания или в более низкие, слышимые человеком частоты или же в электрические импульсы, наблюдаемые на экране осциллографа.
В настоящее время стала появляться специальная акустическая диагностическая аппаратура, позволяющая путем сравнения спектра вибраций исследуемого двигателя с эталонными спектрами вибраций нового двигателя опознавать причины неисправностей двигателя и давать им количественную оценку. Так, например, с помощью комбинированного электронного прибора ЭМДП-2 можно ориентировочно определять зазоры между поршнями и цилиндрами двигателей, температуру воды и масла, частоту вращения коленчатого вала, угол опережения начала подачи и продолжительность впрыска топлива.
Анализ содержащихся в картерном масле примесей. Весьма перспективен и точен метод общего диагностирования технического состояния двигателя по анализу попадающих в масло продуктов изнашивания его деталей. При этом используют колориметрические, полярографические, магнитоиндукционные, радиоактивные и спектральные способы.
При установившемся процессе изнашивания количество поступающих в масло продуктов изнашивания деталей двигателя стабилизируется и может быть количественно и качественно определено для каждого типа двигателя. Увеличение количества какого-нибудь элемента по сравнению со среднестатистическими указывает на повышение скорости изнашивания определенной группы деталей.
При отсутствии специальной диагностической аппаратуры моторное масло в полевых условиях контролируют с помощью планшета (рис. 66). При этом 3…4 капли нагретого до температуры 60…80 °С масла наносят на листок белой фильтровальной бумаги и через 10 мин замеряют диаметры образовавшихся колец и подсчитывают их среднее значение.
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. Mк = I • εр.
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 Ne = Мкn/9550, где Ne — мощность, кВт; Мк — 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 εe.
Момент сопротивления двигателя в этом случае будет Мc = Iεв.
При динамическом методе мощность измеряют с помощью приборов ИМД-2М или ИМД-Ц как в полевых, так и стационарных условиях.
Бестормозной метод проверки (отключением цилиндров) основан на использовании мощности механических потерь в выключенных цилиндрах в качестве нагрузки на работающие цилиндры.
Дизель предварительно прогревают до нормальной температуры охлаждающей жидкости и масла в картере. Затем устанавливают максимальную частоту вращения холостого хода, выключают три цилиндра (для четырехцилиндрового двигателя) и измеряют с помощью тахометра частоту вращения вала отбора мощности при работе на одном цилиндре. Зная передаточное число от дизеля к валу отбора мощности, определяют частоту вращения коленчатого вала при работе на каждом цилиндре, а затем подсчитывают среднюю частоту вращения по формуле: nср = (n1 + n2 + n3 + n4)/4, где n1, n2, n3, n4 — частота вращения при работе на отдельных цилиндрах.
Эффективная мощность дизеля: Ne = Neн — А(nном — nср), где Neн — номинальная мощность дизеля; А — коэффициент пропорциональности, постоянный для данного двигателя; nном — номинальная частота вращения коленчатого вала при работе на одном цилиндре.
Цилиндры выключают, ослабляя гайки штуцеров трубок топливного насоса или специальными отключателями.
Двигатели с шестью цилиндрами проверяют при двух работающих цилиндрах с дополнительной догрузкой, чтобы вывести их на номинальный скоростной режим. Для догрузки можно использовать шестеренный гидронасос путем дросселирования масла в гидросистеме подъемного механизма трактора либо его можно догрузить за счет дросселирования выпускных газов, установив специальную заслонку на выпускной трубе. Противодавление на выпуске должно быть в пределах 0,06. 0,08 МПа.
Тормозной метод измерения мощности двигателей основан на применении специальных нагрузочных устройств — тормозных стендов.
Тормозные стенды бывают механические, гидравлические, воздушные и электрические. Наибольшее применение в сельском хозяйстве находят электрические тормозные стенды с машинами переменного тока, которые могут работать как в режиме генератора (для торможения), так и в режиме двигателя (для обкатки и прокручивания двигателя внутреннего сгорания). Применяют их в стационарных условиях.
Для контроля дизеля непосредственно на тракторе используют стенд КИ-4935. Стенд монтируют стационарно на фундаменте и через вал отбора мощности подключают к нему дизель трактора. В этих условиях можно измерить мощность, расход топлива дизелем, а также провести более углубленное диагностирование.
Если мощность и расход топлива не соответствуют техническим требованиям, то проводят более углубленную проверку дизеля с тем, чтобы определить причины неисправностей. При этом необходимо вначале выполнять малотрудоемкие проверки наиболее вероятных неисправностей в тех системах и механизмах, которые в наибольшей мере влияют на обобщенные показатели, т. е. на мощность и расход топлива.
25 Диагностирование кривошипно – шатунного механизма
Кривошипно-шатунный механизм включает коленчатый вал с шатунами и коренными подшипниками, шатуны со втулками, поршневые пальцы, маховик и цилиндропоршневую группу.
Для оценки технического состояния подшипников коленчатого вала используют способы, основанные на определении следующих диагностических параметров: давления масла в главной масляной магистрали; количества масла, протекающего в единицу времени; шумы, стуки, возникающие от ударов в сопряжениях при работе двигателя; стуки, возникающие от соударения деталей в результате искусственного перемещения поршня и шатуна на величину зазоров в сопряжениях при неработающем двигателе. Широко распространено прослушивание двигателя во время его работы. Такое диагностирование является субъективным и зависит от слухового аппарата и опыта диагноста.
Рабочие качества кривошипно-шатунного механизма можно оценить методом измерения давления масла, определению характерности стуков и замеру зазоров в определенных сопряжениях коленчатого вала.
Измерение давления масла
Давление масла проверяется с помощью прибора, состоящего из манометра, соединительного рукава с накидной гайкой и ниппелем и демпфера, сглаживающего пульсацию масла во время замера давления. Для снятия показаний давления в главной магистрали, прибор подсоединяют к корпусу масляного фильтра, разъединив его, предварительно, с трубкой штатного манометра. Для проверки давления следует последовательно следующие операции:
— подсоединить к корпусу масляного фильтра измерительное устройство;
-запустить и прогреть двигатель до стандартного теплового состояния;
-зафиксировать давление масла в главной магистрали при холостом ходе, на момент устойчивого и номинально частотного вращения коленчатого вала.
Диагностика двигателя
Компьютерная диагностика двигателя – это комплекс действий специалиста, имеющего опыт работы с данной маркой автомобиля, направленный на поиск причины не работающего или неисправного мотора. Именно комплекс действий, так как может понадобиться ни один только сканер, считывающий коды неисправностей, но и осциллограф, дымогенератор, пневмотестер, контролька или банальная подмена заведомо исправных деталей.
Цель автовладельца — уехать на исправном авто с минимум вложений. К примеру «затроил» двигатель. Что влияет на «троение»?
Забитая, неисправная форсунка или на нее не подается плюсовое напряжение.
А может быть провода замкнули у моторного жгута или нет массы на форсунке?
Идем дальше… Троить двигатель может из-за подсоса воздуха в цилиндр. Как проверить? Нужен «дымогенератор».
Сгорел клапан — померить компрессию.
Нет искры – проверить разрядником или лучше осциллографом.
Это только основные причины троящего двигателя, а есть еще попадание тосола в цилиндр, зажатый тепловой зазор клапана, сломанная пружина под клапаном или повернутые в ряд кольца на поршнях. Бывает случаи, когда ставят не тот распредвал и двигатель трясет.
Таким образом причин может быть много. И для их поиска есть специалисты, которые сталкивались с этим и имеют большой опыт в ремонте и диагностике. Можно знать теорию, но не иметь практики и делать диагностику долго и безрезультатно, меняя дорогие детали.
ЧТО ВХОДИТ В ДИАГНОСТИКУ ДВИГАТЕЛЯ
Диагностика двигателя автомобиля включает в себя как правило несколько этапов:
Подключаем сканер. Смотрим ошибки (чек на панели приборов). Если явно есть ошибка по обрыву какого-либо датчика, то устраняем или меняем датчик. Смотря что неисправно. Если двс троит смотрим параметр пропуски воспламенения, определяем номер троящего цилиндра.
2. Подключаем осциллограф Мотодок 3 или Usb Oscilloscope, проверяем исправность свечей, высоковольтных проводов, катушек. Далее делаем Тест Андрея Шульгина на эффективность работы каждого цилиндра. По нему мы точно определим виновата ли форсунка, искра, либо же компрессия.
3. Далее проверяем давление в цилиндрах компрессометром. Как правило компрессия должна быть порядка 13 атмосфер.
4. При необходимости проверяем подсосы воздуха в цилиндр. Для этого есть дымогенератор, который создает дым от масляной свечи. Он пускается во впускной коллектор, где есть трещина или не плохое уплотнение дым выйдет наружу, и мы его увидим.
5. Бывают случаи, когда есть подозрение на какой-либо датчик, и не получается его проверить сканером. То есть показания в норме, а двигатель не тянет. Тогда целесообразнее подкинуть заведомо исправный датчик и проверить как работает двс. Например, ДМРВ – датчик массового расхода воздуха имеет для проверки два параметра: АЦП в режиме зажигания и время релаксации. Первый параметр проверить быстро, а второй долго и к каждому датчику нужен свой разъем. Тогда легче и быстрее подменить новый ДМРВ и, если причина в нем заменить.
ГДЕ СДЕЛАТЬ ДИАГНОСТИКУ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Проводят компьютерную диагностику двигателя автомобиля в автосервисе, на сто, по месту пребывания машины, когда, к примеру, она не заводится, у частников, которые специализируются только на диагностике и чип тюнинге.
Как правило частник сам отвечает за свой вердикт и ответственно относится к каждому двигателю. И стоимость ниже по рынку. Ремонт и диагностика бензиновых двигателей — это ответственный процесс. Доверьте его профессионалам!
СКОЛЬКО СТОИТ ДИАГНОСТИКА ДВИГАТЕЛЯ
Цена за диагностику двигателя варьируется от 300 до 1000 рублей на автомобили отечественного и иностранного производства. Зависит в основном от сложности диагностирования неисправности. Например, бывают случаи когда нужно физически снять форсунки и проверить их на стенде, или проверить метки грм. А бывает достаточно проверить чек (check) и все сразу становится ясно. Все зависит от конкретной ситуации. Главное найти причину с меньшим вложением денег не забывайте об этом!
ДИАГНОСТИКА ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Проводится в несколько этапов:
- Проверка давления топлива в системе манометром. Если рампа форсунок с регулятором давления топлива, то показатель должен быть 3-3,2 атм. Если регулятор в баке в погружном насосе, то 4 атм.
- Проверка состояния форсунок осциллографом, а при необходимости на стенде.
ДИАГНОСТИКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ
Полная проверка производится со снятием головки и самого блока цилиндров. Далее моторист производит дефектовку с помощью нутромера и опрессовки на наличие трещин.
Также предварительно можно произвести диагностику двигателя эндоскопом или стетоскопом. Первый содержит видеокамеру и может проверить через свечной канал состояние цилиндро – поршневой группы. А стетоскопом прослушиваются характерные стуки при неисправности клапанного механизма или цпг.