ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Диагностирование двигателей, как правило, бывает комплексным, включающим эксплуатационное и функциональное диагностирование.

Общая оценка двигателя дается по затрате времени на его пуск и по дымности отработавших газов (время пуска прогретого двигателя не должно превышать 3 минуты в летнее время и 10 минут в зимнее, а отработавшие газы должны быть бесцветными. Диагностирование двигателя начинают с проверки его мощности и экономичности работы. Неисправности в двигателе и нарушения в работе его систем и механизмов выявляют проверкой работы двигателя под нагрузкой. Для диагностирования технического состояния двигателя применяют тормозные устройства – электротормозные стенды или стенды с механическим тормозным оборудованием, а также ряд приборов и установок.

Цилиндропоршневая группа. Основными признаками неудовлетворительной работы цилиндропоршневой группы могут быть чрезмерный прорыв газов в картер, шум и стуки в сопряжениях. Они возникают при следующих неисправностях: износе подшипников коленчатого вала, эллипсности и конусности его шеек, износе поршней, износе и поломках поршневых колец.

Определение неисправностей цилиндропоршневой группы основывается на измерении количества прорывающихся газов и угара масла, а также давления сжатия.

Для определения наличия прорывающихся из камеры сжатия двигателей газов, которые попадают в его картер, служит индикатор расхода газа (расходомер) КИ-4887-11. Газорасходомером выявляют состояние каждого цилиндра двигателя.

Расход газов определяют в период работы двигателя на номинальной частоте вращения холостого хода и при нормальном тепловом режиме. Предварительно двигатель должен быть прогрет до температуры 65…90⁰ С путем его пуска и кратковременной работы на холостом ходу. Открывая или закрывая дроссельную заслонку, создают в картере двигателя атмосферное давление, что проверяется по показаниям жидкостного манометра. Газы, прорвавшиеся в полость картера через кольцевое уплотнение, отсасываются через газорасходомер КИ-4887-11 и дроссельное устройство под действием разряжения во впускной системе компрессорно-вакуумной установки. Рассмотренный принцип проверки пригоден также для измерения неплотностей клапанов газораспределения. Для этого применяют тот же индикатор расхода газа КИ-4887-11 и компрессорно-вакуумную установку. При этом предельные значения расхода картерных газов могут быть приняты по паспортным данным для диагностируемых двигателей. В частности, для таких двигателей (наиболее часто применяющихся для комплектации дорожных машин), как СМД-14А, Д-130А, ЯМЗ-238НБ, расход картерных газов при работе на холостом ходу соответственно принимается: для нового двигателя – 28, 40, 72 л/мин; для предельно изношенного двигателя – 90, 120, 180 л/мин; а предельно допустимое количество газов, прорывающихся в картер на холостом ходу при минимальной частоте вращения вала двигателя, соответственно будет 1,5; 1,6; 3,0 мм³/с.

Сравнивая результаты проверки с приведенными данными, оценивают состояние компрессионных колец, поршней и гильз и приходят к заключению о возможности продолжения работы двигателя или передачи его в ремонт. При этом сравнительной оценкой является расход газов: если их расход при отключенном цилиндре отклоняется от среднего значения для других цилиндров, также отключенных более чем на 0,33 мм³/с, то в проверяемом цилиндре возможны износы, поломки и зависание поршневых колец. Проверка цилиндропоршневой группы двигателя выполняется на передвижной диагностической установке КИ-4270А ГОСНИТИ.

Топливная система. Основными признаками неудовлетворительной работы топливной системы могут быть трудный пуск двигателя, неустойчивая его работа, дымность отработавших газов. Эти признаки появляются в результате износа деталей топливного насоса, фильтрующих элементов, плунжерных пар, форсунок, топливоподкачивающего насоса (помпы).

Проверку начинают с топливного насоса и основных его деталей – плунжерных пар, используя для этой цели приспособление КИ-4802.

Износ плунжерной пары насоса проверяют по давлению, развиваемому при пусковых оборотах коленчатого вала. Если давление сжатия окажется для СМД- 14А менее 1,45 МПа, для Д-130 – менее 1,3 МПа и для ЯМЗ-238НБ – менее 1,45 МПа, плунжерные пары подлежат замене.

Следующей операцией на этом приспособлении является проверка плотности прилегания нагнетательных клапанов к опорным седлам. При этой операции, прекратив прокрутку двигателя и наблюдая за показаниями стрелки манометра, измеряют время падения давления (для каждого из клапанов) от 15 до 10 МПа. Если это время менее 10 секунд, нагнетательные клапаны подлежат замене. При недостаточной герметичности запорных конусов нагнетательных клапанов топливо будет вытекать из штуцеров.

Очередной операцией диагностирования является проверка форсунок. В процессе эксплуатации дизельных двигателей ухудшается качество распыления топлива форсунками (изменяются направление и дальность подаваемой струи и др.). Возникает это вследствие снижения давления начала впрыска, попадания воды и грязи в топливо, износа или закоксовывания распылителя, неправильной сборки и крепления форсунок на двигателе.

Во время работы форсунок изнашиваются сопрягаемые поверхности опорных витков их пружин и другие детали, воспринимающие давление, вследствие чего уменьшается давление начала впрыска топлива, увеличивается подъем иглы распылителей, повышается пропускная способность форсунок, возрастает угол опережения впрыска топлива в цилиндры двигателя, соответственно увеличивается и расход топлива. В результате неравномерного износа отдельных форсунок повышается неравномерность подачи топлива в цилиндры. Значительному изнашиванию форсунок способствует попадание в них вместе с топливом воды, пыли и грязи. При износе подтекают и закоксовываются распылители, нарушается форма конусов распыления топлива и значительно увеличивается его расход. Изнашиваются также направляющие части игл и корпуса распылителей, что, в свою очередь, приводит к подтеканию или течи топлива.

Плотность соединений корпусов распылителей и форсунок нарушается из-за коррозий торцовых поверхностей или в результате неправильной сборки форсунок. Распылители деформируются преимущественно из-за перегрева и заедания иглы, прорыва газов из-под прокладок при перекосах, которые могут возникнуть при неравномерной затяжке гаек крепления форсунок.

Состояние форсунок проверяют с помощью максиметра, эталонной форсунки или прибора КИ-562 (КИ-13706), входящего в комплект передвижной диагностической установки.

Состояние топливоподкачивающего насоса (помпы) проверяют прибором КИ-4801 или манометром.

Системы питания дизельных двигателей комплектуются двумя типами приводных топливоподкачивающих насосов ­– поршневыми и шестеренными. Поршневые насосы устанавливают в системах питания таких дизельных двигателей, как СМД-14А, ЯМЗ-238НБ, а шестеренные – в системах двигателей

Д-130, Д-150, Д-180 и др.

Основными причинами снижения давления и производительности подкачивающего насоса поршневого типа являются: увеличение зазора между стержнем толкателя и корпусом (дефект, вызывающий значительную утечку топлива через дренажное отверстие, а при больших износах – попадание топлива в картер топливного насоса и недопустимо высокие потери топлива); нарушение герметичности всасывающих и нагнетательных клапанов и их гнезд; потеря упругости пружины поршня.

Подкачивающий насос поршневого типа может иметь такие дефекты, как износ деталей толкателя; износы корпуса и поршня; нарушение посадки клапана; износ поршня и цилиндра насоса ручной подкачки; потеря упругости пружин поршня, клапанов и толкателя.

Причинами снижения давления и производительности подкачивающего насоса шестеренного типа являются: значительный торцовый зазор между шестернями и плитой корпуса; большой зазор между вершинами зубьев шестерен и стенками корпуса; износ посадочных мест под втулку и ось ведомой шестерни, износ бронзовых втулок, трещины, забоины и риски на сопрягаемых поверхностях деталей, износ валика насоса и корпуса сальника, а также резьбовых соединений.

Давление, развиваемое насосами, проверяют по манометру, входящему в состав прибора КИ-4801. Это давление перед фильтром должно быть не менее: у поршневого насоса – 0,08…0,09 МПа; у шестеренного насоса – 0,06…0,07 МПа. Если давление ниже приведенных значений, производят регулировку редукционного клапана. Если регулировка не обеспечивает повышения давления, топливоподкачивающий насос заменяют.

Система смазки двигателя. Показателями технического состояния системы смазки являются давление масла в магистрали и его температура, находящиеся (при исправном двигателе) в прямой зависимости друг от друга.

После пуска двигателя, когда двигатель и масло находятся в холодном состоянии, из-за высокой вязкости масла давление в магистрали может достигать 0,4…0,5 МПа, а в отдельных двигателях (например, ЯМЗ-238НБ) – 0,8…1,0 МПа; по мере прогрева двигателя, когда температуры двигателя и масла возрастают, вязкость масла снижается, что ведет к уменьшению давления в системе.

Оценка приведенных показателей возможна при исправном состоянии масляного манометра и дистанционного термометра, установленных на щитке приборов или диагностической установки.

Кроме технического состояния агрегатов системы смазки, на давление и температуру масла влияют также и другие факторы, основными из которых являются: степень изношенности сопряжений кривошипно-шатунного механизма, состояние системы охлаждения, тепловой и нагрузочный режимы двигателя, качество применяемого масла.

При нормальных режимах работы двигателя и применении высококачественного картерного масла (в соответствии с паспортными данными) причинами высокой или низкой температуры масла могут быть также неправильная установка переключателя «зима – лето», «лето – зима» или неисправности клапана-термостата, так как при износе этого прибора или поломке его пружины холодное масло, циркулируя через радиатор, будет иметь пониженную температуру, а давление в системе, наоборот, будет повышенным.

Наиболее частыми причинами низкого давления масла в магистрали являются: чрезмерный износ сопряжений кривошипно-шатунного механизма, низкая производительность масляного насоса и разрегулировка или износ сливного и предохранительного клапанов.

При неисправном перепускном клапане в магистраль может поступать загрязненное масло, что ведет к усиленному износу двигателя. Подобное явление вызывает также загрязнение или неисправности фильтров очистки.

Диагностическим прибором КИ-4858 ГОСНИТИ проверяют агрегаты системы смазки; определяют подачу масляного насоса; давление открытия предохранительного, перепускного и сливного клапанов системы. Этим прибором можно проверять также правильность показаний жидкостного манометра, установленного на щитке приборов.

Система охлаждения. Состояние системы охлаждения двигателя характеризуется накипью на поверхностях нагрева, герметичностью, состоянием паровоздушного клапана, а также степенью натяжения ремня вентилятора.

Часто наличие накипи в системе охлаждения определяют по температуре наружной поверхности головки цилиндров и блока цилиндров в наиболее напряженных их местах. Однако этот способ неточен и не дает удовлетворительных результатов, так как температура наружной поверхности зависит от нагрузки двигателя, угла опережения впрыска топлива и др.

Герметичность системы охлаждения проверяют двумя способами – внешним осмотром при работе двигателя и подачей сжатого воздуха в систему.

Для проверки системы поршень двигателя (поочередно) устанавливают в верхнюю мертвую точку на такте сжатия. Посредством компрессора сжатый воздух под давлением 0,5 МПа через отверстие для форсунки подается в камеру сгорания. При этом наблюдают за поверхностью воды (или другой охлаждающей жидкости) в верхней части радиатора. При неисправных головке цилиндров и ее прокладке из воды или другой охлаждающей жидкости будут выходить пузырьки воздуха. Эту операцию поочередно выполняют в отношении всех цилиндров двигателя.

Затем проверяют герметичность соединений системы охлаждения. Для этого плотно закрывают заливную горловину радиатора специальной насадкой для подачи сжатого воздуха под давлением 0,15 МПа и включают секундомер прибора. Если падение давления будет превышать 0,01 МПа за 10 секунд, система неисправна (наличие течи из системы).

3.4.4.7. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

К электрическим элементам системы управления машин относятся: контакторы и пускатели, контроллеры, реле, датчики самого различного назначения, шаговые пускатели, балансировочные мосты и др. Их диагностирование предусматривает определение состояния контактных соединений, изоляционных покрытий, электромагнитных частей. Подвижные части аппаратуры управления должны перемещаться свободно, без заедания и перекосов, поэтому тщательно осматриваются пружины, устраняются их перекосы и сцепление витков, проверяется установка упоров и ограничителей хода. Качество изоляции предвари-

тельно оценивается визуально, затем сопротивление изоляции замеряется мегомметром относительно корпуса и между цепями. При помощи пинцетов проверяется прочность доступных паек. Активное сопротивление обмоток проверяется с помощью тестера. Допустимое отклонение величины активного сопротивления от номинального не должно быть больше 2 %.

Элементами автоматических систем управления машин являются резисторы, диоды, транзисторы, тиристоры и прочие, соединенные в различные автоматически действующие схемы. Общее диагностирование автоматики, как правило, производится для всей электрической схемы и системы в целом.

При техническом диагностировании электрических схем машины необходимо предварительно проверить состояние отдельных ее элементов. Принципиальные электрические схемы позволяют определить взаимодействие электрооборудования; последовательность срабатывания контактов пускателей, обмоток, реле, элементов защиты, блокировок и т. п. В отличие от принципиальных на схемах соединений (монтажных) приведены указания по выполнению электрического монтажа; используемым материалам; способам регулирования аппаратуры, маркировки приводов, блочных разъемов и др. На схемах соединений места подключения проводников к контактам аппаратуры показаны, как правило, в виде таблиц, где указаны номера контактов и соединений и обозначены проводники. Маркировка проводов на схемах соединений и принципиальных схемах полностью идентична.

Наиболее часто встречающиеся повреждения электрических схем: обрыв электрической цепи; короткое замыкание в цепи и между контактами аппаратуры; пробой изоляции на корпус электрических машин и оборудования;

появление шунтирующих и обводных цепей вследствие замыкания между собой проводов; залипания отдельных контактов электроаппаратуры. Все эти неисправности приводят к отказам в работе отдельных механизмов или всей машины в целом. Приступая к диагностированию, следует убедиться, что в схему не внесены изменения, приводящие к появлению обводных цепочек, изменяющих порядок срабатывания аппаратов, увеличивающих токовую нагрузку и т. п.

Применяемые при управлении машинами электрические схемы, особенно крановые, очень разнообразны, однако можно рекомендовать определенную последовательность при их анализе. Прежде всего необходимо выяснить, в силовой цепи или цепи управления возникла неисправность. Установление зоны повреждения позволит предупредить возникновение отказов, в том числе предотвратить в работе механизмов возможное непроизвольное касание к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

При определении места обрыва цепи с помощью вольтметра или контрольной лампы необходимо строго соблюдать правила электробезопасности. Причем пользование вольтметром предпочтительнее, так как при проверке контрольной лампой, имеющей в холодном состоянии низкое сопротивление, может возникнуть цепь, приводящая к срабатыванию пускателя привода механизма.

В электрических схемах управления часть цепей может работать на переменном токе, а часть – на постоянном (выпрямители, бесконтактные датчики и др.). При контроле приборов и цепей постоянного тока необходимо следить, чтобы контрольную машину не подключили к фазе переменного тока, что может привести к повреждению выпрямительных устройств.

Определяя неисправность, возникшую в электрической схеме, устанавливают, как она отражается на работе конкретного механизма. Наличие в машине, а следовательно, и в схеме управления многих составных частей и блоков, в том числе с регулируемыми параметрами, характеризует определенную взаимосвязь процесса диагностирования. В общем случае он может быть разделен на ряд технологических операций. Так, процесс технического диагностирования крана, как правило, включает в себя: ознакомление со схемой управления краном; контроль качества изоляции, предусмотренный схемой; проверку целости электроцепей и оборудования; проверку функционирования оборудования; контроль работоспособности оборудования; регулировочные работы; контроль работоспособности регулировки; переход к испытаниям крана.

Диагностирование электрических систем двигателей внутреннего сгорания имеет отличия.Диагностирование системы зажигания ДВС начинают с контроля цепей низкого напряжения, а затем цепей высокого напряжения. Генераторы проверяют на обрыв и замыкание обмоток, на качество сопряжения щеток с контактными кольцами, на пробой диодов.

Аккумуляторы контролируют на окисление выводов и наконечников стартерных проводов, характеризующее явление саморазряда. Это явление происходит из-за замыкания проводов грязью и электролитом, а также пластин разной полярности частичками осыпающейся активной массы и возникновения в активной массе пластин местных токов. Снижение уровня электролита при нормальном его доливе указывает на появление в аккумуляторе трещин. Плотность электролита характеризует степень зарядки аккумулятора. Величина сульфации пластин, определяемая визуально, указывает на снижение емкости аккумулятора, что уменьшает мощность стартера. Состояние свечей зажигания непосредственно на работающем двигателе определяют двухщуповым индикатором. Если поднести один из его щупов к центральному стержню свечи, а второй к массе двигателя, то в случае неисправности свечи лампочка индикатора дает яркие импульсные вспышки, в противном – не зажигается. На пунктах технического обслуживания с этой целью применяют прибор Э-203-II.

Реле-регуляторы контролируют на окисление контактов и обрыв в цепи резисторов, снижающих развиваемое генератором напряжение; на загрязнение контактов, обрыв основной обмотки и ускоряющего резистора, вызывающих увеличение напряжения генератора, а также нарушение электрической цепи между корпусами реле-регулятора и генератора, что не дает возможности регулировать напряжение.