Диагностирование цилиндропоршневой группы ДВС
Износ деталейцилиндропоршневой группы, снижение упругости поршневых колец и их закоксовывание увеличивают утечки газов в соединении цилиндр – поршень. В результате изменяются косвенные параметры состояния: уменьшаются давление в цилиндре в конце такта сжатия (компрессия) и степень разрежения на такте впуска, что ухудшает протекание рабочего процесса. Это сказывается особенно на малых скоростных режимах, в частности при пуске двигателя (трудный пуск – косвенный признак износа цилиндропоршневой группы). В то же время на больших скоростных режимах степень сжатия и разрежения вследствие дросселирования изменяется незначительно, поэтому мощность двигателя даже при предельных износах деталей цилиндропоршневой группы уменьшается лишь в пределах 10% от номинального значения.
Однако при износе деталей этой группы, а также при закоксовывании поршневых колец значительно увеличиваются прорыв газов в картер и угар картерного масла. По этим косвенным параметрам оценивается техническое состояние цилиндропоршневой группы, и они служат критериями ее предельного состояния. Кроме того, газы, прорывающиеся в картер, ускоряют старение моторного масла, а повышенный его угар приводит к закоксовыванию поршневых колец, образованию нагара в камере сгорания и снижению экономичности двигателя. При снижении мощности и ухудшении экономичности цилиндропоршневую группу проверяют в последнюю очередь.
Цилиндропоршневая группа (ЦПГ) в ДВС подвергается воздействию высоких температур и циклических нагрузок, вызывающих износ поршневых колец и внутренней поверхности цилиндра, который определяется различными методами.
Визуально оценить состояние камеры сгорания помогают современные технические эндоскопы – оптические приборы с жестким или гибким световодом небольшого диаметра (5...8 мм). Источник освещения высокой интенсивности располагается снаружи, а наконечник эндоскопа вводится через отверстие под форсункой в камеру сгорания и с помощью волоконно–оптического световода перемещается в обследуемом пространстве. Оптический прибор позволяет осуществить любое увеличение и фокусировку необходимого элемента. Линза объектива, расположенная на самом конце световода, позволяет осматривать практически любой участок камеры сгорания. С помощью эндоскопа можно определить повреждение клапанов (обугливание, состояние их седел и т. д.), наличие воды в камере сгорания вследствие нарушения уплотнения головки блока цилиндров, состояние боковых поверхностей цилиндров и днища поршня.
Однако наиболее широко распространены методы определения износа, позволяющие получить количественную оценку состояния цилиндропоршневой группы. Измерения при этом проводятся в трех зонах: камере сгорания, корпусе блока цилиндров и картере ДВС.
Основными диагностическими параметрами, которые используются при измерениях в камере сгорания, являются компрессия, степень разрежения и утечка сжатого воздуха.
Относительная компрессия по цилиндрам определяется по усилию, необходимому при прокрутке двигателя стартером, которое в свою очередь, оценивается по изменению тока в цепи стартера или напряжения на клеммах аккумулятора. Например, австрийский прибор «Испытатель сжатия 855» измеряет падение напряжения наклеммах аккумулятора и воспроизводит его на ленте самописца. Нормальное состояние компрессии по цилиндрам вызывает равномерное падение напряжения на клеммах (рис. 6.10, а). При возникновении разницы в компрессии отдельных цилиндров возникает также разница в падении напряжений.
Рис. 6.10. Определение относительной компрессии по цилиндрам:
А – одинаковая компрессия во всех цилиндрах; б – пониженная компрессия
В цилиндрах 2 и 6
Для выявления цилиндра с пониженной компрессией на ленту выводится отметка верхней мертвой точки (ВМТ) одного из цилиндров, что позволяет при известном порядке работы цилиндров определить неисправный. По записи падения напряжения, показанной на рис. 6.10. б, можно отметить недостаточную компрессию во втором и шестом цилиндрах. Данный метод позволяет быстро оценить компрессию во всех цилиндрах, однако из–за невозможности получения абсолютного ее значения и необходимости применения самописцев он не получил широкого распространения.
Для измерения максимальной компрессии применяют компрессометр, представляющий собой манометр, в который через обратный клапан поступает сжатый воздух из камеры сгорания. Компрессометр (рис. 6.11) устанавливается при помощи патрубка с резиновым уплотнением в отверстие для форсунки или свечи на двигатель, который прокручивается пусковым устройством. Компрессия дизелей может изменяться в пределах 5...2 МПа, а карбюраторных двигателей в пределах 1,5...0,6 МПа. Вследствие большой разницы давлений выпускаются различные компрессометры для дизелей (КИ–8611), закрепляемые вместо форсунки, и карбюраторных двигателей (модель 179, К–52). Для записи их показаний используются компрессографы, снабженные малогабаритными механическими самописцами (КВ–1124, К–181). Разность показаний компрессометра по цилиндрам дизелей не должна превышать 0,2 МПа, а карбюраторных двигателей 0,1 МПа. Превышение этих значений свидетельствует о дефекте в данном цилиндре.
| Рис. 6.11. Компрессометр для бензиновых двигателей: 1 – корпус; 2 – манометр; 3 – трубка;4 – резиновый наконечник; 5 – золотник |
Для достоверной оценки состояния цилиндров по компрессии необходимо поддерживать постоянными частоту вращения двигателя и температуру стенок цилиндров, что из–за возможности неисправности системы пуска, сложности контроля частоты вращения при прокрутке стартером, возможного разброса температур по цилиндрам часто невыполнимо.
Метод оценки состояния цилиндров по степени разрежения более точный и менее трудоемкий (для дизелей). Здесь вместо компрессометра используется вакуум–анализатор (рис. 6.12), который при диагностировании дизелей соединяется с камерой сгорания резиновой втулкой и не требует закрепления на месте форсунки. В схеме более совершенного анализатора АГЦ–1 (рис. 6.13) предусмотрена возможность блокировки выпускного клапана 4, приводящая к изоляции камеры сгорания от атмосферы на тактах сжатия, что позволяет производить два измерения разрежения в камере сгорания: без блокировки Р1и с блокировкой Р2. Исследованиями установлено, что различные сочетания значений этих величин позволяют конкретизировать причину нарушения негерметичности камеры сгорания (дефекты поршневых колец, впускных или выпускных клапанов).
Рис. 6.12. Вакуум–анализатор КИ–5315: