Діагностика технічного стану механізмів двигуна

Одним з найважливіших умов підтримки високого рівня ефективності і надійності двигунів є своєчасне виявлення й попередження відмов, що виникають у процесі експлуатації. 

Галузь знань, вивчає форми прояви технічних станів, методи і засоби виявлення несправностей та прогнозування ресурсу роботи об'єкта без його розбірки називається діагностикою технічного стану. Технологічний процес визначення технічного стану двигуна (агрегату, механізму) без його розбірки і висновок про необхідному ремонті чи технічне обслуговування (профілактиці) називають діагностуванням. Діагностування здійснюють зовнішніми ознаками (люфтам, вібрація, нагрівам тощо.), несучим інформацію про технічний стан механізму.

Це дозволяє, по-перше, знайти приховані відмови механізму, і визначити необхідний їх вид ремонту і, по-друге, за відсутності відмов виявити ресурс справної роботи механізму, і потреби у профілактиці.

Діагностика двигунів в автотранспортних підприємствах є частиною технологічного процесу технічного обслуговування і ремонту. Виявлення і наступне усунення несправностей і своєчасна профілактика дозволяють знизити інтенсивність процесів зношування, підвищити ймовірність безвідмовної роботи двигунів, і навіть виключити передчасний і пізній (аварійний) ремонти їх агрегатів. Отже, діагностика дає можливість кількісно оцінити безвідмовність і ефективність двигуна й прогнозувати ці якості не більше залишкового ресурсу чи заданого напрацювання. Завдання діагностики полягає у тому, щоб підтримувати на високому рівні надійність і довговічність двигунів, зменшувати витрату запасних частин, експлуатаційних матеріалів і трудових витрат на технічне обслуговування чи ремонт. У кінцевому результаті, діагностика служить підвищенню продуктивності двигуна та зниження собівартості перевізних робіт, тобто, підвищенню його ефективності.

Діагностування технічного стану двигуна за зовнішніми ознаками

Щоб запобігти несправностям, багато автомобільних заводів останнім часом розробили методики виявлення несправностей за їхніми зовнішніми проявами. Для прикладу розглянемо застосування однієї з таких методик дизельних двигунів. Мета методики – визначити найкоротшим способом причини несправностей на основі їхнього зовнішнього прояву. Усі несправності, що трапляються під час експлуатації двигунів, усуваються двома способами, які доповнюють один одного і є обов'язковими етапами цієї методики.

Перший спосіб – це класифікація усіх несправностей двигунів за зовнішніми ознаками і визначення функціонального зв'язку між ними і несправностями деяких систем та вузлів двигунів. 

У другому способі використано принцип алгоритму (під поняттям "алгоритм" тут мають на увазі послідовність пошуку несправності). Несправність шукають за певною схемою з поділом на етапи (розгалуження). Використовують додаткові ознаки несправностей, рекомендують прилади для технічного діагностування стану окремих елементів двигунів.

Коли використовують принцип алгоритму, має дотримуватися умова: загальна кількість алгоритмів дорівнює кількості відомих несправностей. Проте багато несправностей спричинені відмовами одних і тих самих систем (наприклад, підвищений тиск картерних газів, витрата масла на угар залежать, як правило, від стану деталей циліндропоршневої групи). Тому вони об'єднані в єдині загальні алгоритми.

Увесь процес виявлення несправності поділяють на три етапи.

Перший етап – збирають інформацію про несправності. Для цього опитують водія про умови роботи двигуна і попередні несправності, ТО і ремонти. Потім оглядають двигун зовні.

Другий етап – попередньо оцінюють відомості, добуті на першому етапі. Для цього використовують перший (табличний) метод пошуку.

Третій етап передбачає використання другого алгоритмічного пошуку. Аналіз роблять послідовно за вертикальними гілками алгоритму. Проаналізувавши додаткові зовнішні ознаки, які повністю характеризують стан двигуна, вибирають розгалуження, яким продовжують пошук до моменту виявлення причини несправності.

Діагностування кривошипно-шатунного та газорозподільчих механізмів

Діагностування кривошипно-шатунного механізму

Ознаки несправності кривошипно-шатунного механізму:

– сторонні стуки та шуми;

– зниження потужності двигуна;

– підвищена витрата оливи;

– перевитрата палива;

– поява диму у відпрацьованих газах;

– низький тиск в головній масляній магістралі;

– значний вміст продуктів зносу в картерному мастилі.

Найпоширеніші методи діагностування кривошипно-шатунного і газорозподільного механізмів – за шумами й вібраціями, за параметрами картерного масла та герметичністю надпоршневого простору циліндрів двигуна (за компресією, прориванням газу в картер двигуна, за угаром масла, розрідженням на впуску, витіканням стиснутого повітря, за опором проти прокручування колінчастого вала, ступенем димності).

Діагностування технічного стану двигуна за шумами і вібраціями

Одним із перспективних методів діагностування технічного стану газорозподільного і кривошипно-шатунного механізмів є віброакустичний метод із застосуванням спеціальної вимірювальної апаратури.

Наближено шуми і стукіт у двигуні можна визначити за допомогою  стетоскопа (мал. 1). Двигун допускається до експлуатації, якщо стукіт клапанів, штовхачів і розподільного вала на малих обертах холостого ходу помірний. Якщо виявлено стукіт у шатунних і корінних підшипниках колінчастого вала, то двигун до експлуатації не допускається.

Мал.1

Діагностування технічного стану двигуна за герметичністю надпоршневого простору циліндрів

Зниження потужності двигуна спричинюється зменшенням компресії, внаслідок: порушення ущільнення прокладкою головки циліндрів у разі слабкого або нерівномірного затягування гайок кріплення; пошкодження прокладки головки блоку циліндрів; пригоряння кілець у канавках поршня через відкладення смолистих речовин; спрацьовування стінок циліндрів; спрацьовування, поломки або втрати пружності кілець. Компресію в циліндрах двигуна перевіряють компресометром (мал.2).

Мал. 2

Стан поршневих кілець, гільз, спряження "клапан – гніздо" і прокладки головки циліндрів можна перевірити за відносним витіканням повітря при непрацюючому двигуні за допомогою компресометра з двома манометрами (мал.3).  Для перевірки витоку повітря через спряження "циліндр – поршневі кільця" в отвір для свічки (форсунки) вкручують штуцер, а в швидкознімну муфту вихідного шланга.

Мал.3

Діагностування газорозподільного механізму

Характерні несправності механізму газорозподілу:

– нещільне прилягання клапанів до гнізд;

– неповне відкривання клапанів;

– спрацьовування шестерень розподільного вала, штовхачів, напрямних втулок;

– збільшення поздовжнього зміщення розподільного вала;

– спрацьовування втулок і осей коромисел.

Оцінюючи технічний стан механізму газорозподілу, перевіряють: фази газорозподілу (мал.4); зазор між розподільним валом і підшипниками; спрацьовування напрямних втулок-клапанів; зазори між клапаном і сідлом клапана, клапаном і приводом клапана, клапаном і коромислом (мал.5).

Мал.4

Мал.5