Диагностирование цилиндропоршневой группы двигателей.

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ) большинства двигателей внутреннего сгорания состоит из кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и механизма газораспределения (ГРМ).

Кривошипно-шатунного механизма состоит: блок цилиндров, гильза, поддон, прокладка, маховик, коленчатый вал с противовесами, коренные и шатунные подшипники, шатун, втулка шатуна, поршневой палец, стопорное кольцо, поршень, компрессионные и маслосъемные кольца, шестерня или шкив коленчатого вала.

Газораспределительный механизм состоит: головка блока цилиндров, прокладка головки, крышка головки цилиндров, впускные и выпускные клапана, седла клапанов, направляющая втулка, шайба пружин клапана, наружная и внутренняя пружины клапана, маслосъемные колпачки, тарелка пружин клапана, сухарь клапана, гидрокомпенсатор, толкатель, направляющая толкателя, штанга толкателя, коромысло, ось коромысел, распределительный вал, подшипники распределительного вала, шестерня или шкив распределительного вала.

Техническое состояние цилиндропоршневой группы оценивается по угару масла, количеству газов, прорывающихся в картер, давлению в картере, степени загрязнения масла продуктами износа, токсичности отработавших газов, величине давления в конце такта сжатия, по пусковым качествам. Многие из перечисленных параметров могут быть измерены при помощи приборов.

Наиболее распространены приборы для диагностики цилиндропоршневой группы двигателя по прорыву газов из камеры сгорания в картер и по утечке воздуха из над поршневого пространства.

Газовый счетчик

Для измерения количества газов, прорывающихся в картер при работе двигателя, применяются газовые счетчики.

Метод измерения утечки газов оценивает техническое состояние одного из важнейших элементов двигателя – цилиндров поршневой группы. Суть этого метода заключается в том, что при износе деталей цилиндропоршневой группы или при других неисправностях нарушается герметичность надпоршневого пространства цилиндров двигателя.

В результате часть газов, являющихся рабочим телом, прорывается из надпоршневого пространства в картер двигателя и не участвует в рабочем процессе. Следовательно, с увеличением утечки газов в картер двигателя мощность снижается, а расход топлива увеличивается. Кроме того, при износе цилиндропоршневой группы увеличивается перекачка масла в камеру сгорания, что приводит к увеличению угара масла при работе двигателя. Естественно, что пусковые качества двигателя с увеличением утечки рабочего тела также ухудшается.

Перед подключением прибора к картеру двигателя необходимо герметизиро­вать картер: пробками (колпачками) закрывают отвер­стие масломерного щупа, а также отсоединяют трубку системы вентиляции картера от клапанной крышки и за­крывают отверстие. Затем подсоединяют отсасывающий шланг прибора к глушителю, а впускной шланг — к маслозаливной горловине двигателя.

Сопротивление газового счетчика около 10 мм. вод. ст., и погрешности при замере газов обычно не велики, но они могут быть значительными у двигателей с нарушенными прокладками поддона картера и клапанной крышки.

Рис. 21. Газовый счетчик КИ-4887-1.

1 — пробка. 2 – 4 – каналы. 5 - корпус, 6 — лимб дросселя, 7 – шланг выравнивания давления, 8 – впускной трубопровод, 9– от­сасывающий шланг, 10 – дроссель, 11 – крон­штейн.

Манометрический газорасходомер КИ-4887-1 (рис.21), присоединенный к полости картера двигателя, измеряет количество прорывающихся в картер газов, под нагруз­кой двигателя и при атмосферном давлении в картере. Атмосферное давление в картере создастся в результате присоединения прибора к вакуумной установке или к вы­пускной трубе (глушителю) работающего двигателя, ко­торый диагностируется. За счет изменения проходного сечения крана выравнивателя устанавливает нужное да­вление и измеряют прорывающиеся в картер двигателя газы.

Рис. 22. Принципиальная схемаприбора КИ-4887-1

1 − неподвижная втулка, 2−подвижная втулка, 3 −дросселирующее отверстие, 4−заслонка, 5 − впускной патрубок, 6 − калиброванное отверстие, 7−корпус, 8−шкала расходов, 9 − пружина, 10 − выпускной патрубок, 11 − дроссель, 12, 13, 14−жидкостные мано­метры.

Дросселирующее устройство образовано двумя втулками: неподвижной и подвижной, которая снару­жи прибора имеет шкалу и может быть повернута отно­сительно неподвижной втулки. Плотное соединение этих втулок обеспечивается предварительной совместной притиркой их по конусным поверхностям и постоянным при­жатием их друг к другу распорной пружиной. На полови­не окружности конусной части обеих втулок сделаны поперечные щели, позволяющие плавно изменять пло­щадь дросселирующего отверстия при повороте подвиж­ной втулки. Количество газов, проходящих через прибор в минуту, определяется по шкале, которая нанесена на подвижной втулке. Цифра, определяющая количество га­за, устанавливается против риски на корпусе прибора. Шкала прибора тарируется при перепаде давления в дросселирующем устройстве, равном 150 Па (рис.22).

Перепад давлений в 150 Па устанавливается измене­нием площади дросселирующею устройства 10 и контроли­руется изменением уровня жидкости в крайнем правом и среднем каналах, в последнем уровень должен быть выше. При этом уровень жидкости в крайних каналах прибора должен быть одинаков, что достигается повора­чиванием заслонки крана выравнивателя давления.

Пределы измерения расхода газа прибором КИ-4887-1 при работе на основном дросселирующем отверстии от 2 до 120 л/мин с погрешностью до 3%. Если расход газа превышает 120 л/мин, что бывает у очень изношенных многоцилиндровых двигателей, то дросселирующее устройство может быть увеличено на постоянную вели­чину, примерно на 40...45 л/мин. Это достигается пол­ным открытием отверстия 6 − с помощью отвертки поворачивается заслонка 4. Действительная пропускная способность отверстия 6для каждого прибо­ра указывается на наружной поверхности подвижной втулки.

При работающем дви­гателе измеряют количество прорывающихся в картер двигателя газов в такой последовательности. Вначале от­крывают полностью дросселирующее отверстие и за­слонку крана выравнивателя давления. Затем добиваются перепада давления в среднем и крайних каналах прибора 150 Па и по шкале определяют прорыв газа. Значения расхода картерных газов приведены в таблице 4.

Таблица 4

Значение расхода картерных газов

Пневмотестер

Состояние цилиндропоршневой группы и герметичности клапанов ГРМ по утечке газов может быть определено и при неработающем двигателе. Эта диагностическая операция связана с пропуском воздуха, нагнетаемого в цилиндр двигателя при положении поршня верхней и нижней мертвых точках и закрытых клапанах. Этот способ заключается в том, что с износом цилиндропоршневой группы утечка воздуха увеличивается и это будет фиксироваться прибором. Сравнение утечки воздуха, подаваемого под определенным давлением, с установленными ранее параметрами, дает представление об износе поршневых колец и герметичности клапанов. Преимущество этого способа заключается в том, что проверяется каждый цилиндр отдельно и при неработающем состоянии двигателя. При неработающем двигателе искажается действительная картина работы этого механизма двигателя; зазоры не соответствуют фактическим, масляная пленка, служащая также уплотняющим материалом, выдувается. Измеряемая этим способом утечка воздуха связана только со структурным параметром.

Рис. 23. Пневмотестер Прибор К-272

1 – муфта для подвода сжатого воздуха, 2 – блок питания (редуктор давле­ния с фильтром тонкой очистки), 3 – воздухопроводы. 4 – указатель, 5 – быстросъемная муфта, 6 – упор, 7 – штуцер,

8 – контрольный дроссель, 9 – универсальный составной штуцер

Блок питания (рис.23), состоящий из редуктора давления и фильтра гонкой очистки, вынесен из измерительной ча­сти прибора. Редуктор давления имеет пределы давления воздуха до 250...800 кПа, для повышения чувствительности и точности прибор снабжен корундовой втулкой. Указатель прибора состоит из дрос­селя (корундовой втулки с отверстием 1,2мм, завальцованной во входном штуцере) и манометра. К пневмотестеру прилагаются принадлежности: штуцер для подсоединения к цилиндру двигателя через от­верстие свечи или форсунки, сигнализатор для контроля начала такта сжатия в цилиндре двигателя, контрольный дроссель.

При диагностировании двигателя измеряют давление сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр, в момент, ког­да положение поршня соответствует моменту зажигания или впрыскивания топлива (конец такта сжатия).

Цилиндр предварительно спрессовывают, устанавливая поршень в конец такта сжатия (в.м.т.) и подавая пневмотестером сжатый воздух в надпоршневое пространство. Правильность установки поршня в цилиндре определяют с помощью переносной лампы, подключенной к контак­там прерывателя-распределителя карбюраторных двигателей, стробоскопа, совпадением меток на шкиве и блоке цилиндров или с помощью моментоскопа при диагностирова­нии дизелей. Герметичность цилиндропоршневой группы определяется по падению давления воздуха, подаваемого через дроссель в цилиндр двигателя.

Чтобы измерение было более точное, перед диагно­стированием необходимо прогреть двигатель до нор­мального теплового состояния (75...80ºС).

При изношенных (негодных к эксплуатации) поршневых кольцах: быстро падает давление и ясно слышен шум воздуха, прорывающегося в маслозаливную горловину или мерный щуп (воздух подается под давлением 500...600 кПа).

При неисправной прокладке воздух будет выходить через заливную горловину радиатора, расширительный бачок или в стыке головки с блоком цилиндров, через прокладку.

При не герметичности клапанов (впускных, выпускных), диагностируемого цилиндра, воздух будет выходить через соответствующие клапана соседних цилиндров (см. схему работы цилиндров).