Понятие о выборе двигателя. Типичные причины неисправностей двигателей

Классификация тепловых двигателей

Воз­можнос­ти трак­то­ров и ав­то­моби­лей в зна­чительной сте­пени за­висят от дви­гате­лей, ко­торые на них ус­та­нов­ле­ны. Для то­го что­бы ори­ен­ти­роваться в мно­го­об­ра­зии дви­гате­лей, их клас­си­фици­ру­ют.

Дви­гате­ли под­разде­ля­ют по приз­на­кам, ха­рак­терным для груп­пы ус­тройств:

1) по спо­собу под­во­да теп­ло­ты к ра­боче­му те­лу:

• ДВС — дви­гате­ли с ис­кро­вым за­жига­ни­ем, дви­гате­ли с ком­прес­си­он­ным за­жига­ни­ем (ди­зели), ре­ак­тивные дви­гате­ли и др.;
• дви­гате­ли с внеш­ним под­во­дом теп­ло­ты — па­ровые ма­шины, дви­гате­ли Стир­линга;

2) конс­трук­ции рас­ши­рительной ма­шины:

• пор­шне­вые;
• ро­тор­но-пор­шне­вые;
• га­зотур­бинные;
• ре­ак­тивные;

3) спо­собу уп­равле­ния — на ДВС с ме­хани­чес­ким и ДВС с элек­трон­ным уп­равле­ни­ем.

Пор­шне­вые дви­гате­ли под­разде­ля­ют:

• по спо­собу вос­пла­мене­ния ра­боче­го те­ла — на ДВС с ис­кро­вым и ДВС с ком­прес­си­он­ным за­жига­ни­ем;
• ви­ду ис­пользу­емо­го топ­ли­ва (жид­кое и га­зо­об­разное го­рючее);
• прин­ци­пу ор­га­низа­ции ра­бочих про­цес­сов (двух­так­тные и че­тырех­так­тные ДВС);
• чис­лу ци­лин­дров;
• рас­по­ложе­нию ци­лин­дров — од­но­ряд­ные, V-, W-, X-об­разные, звез­до­об­разные, оп­по­зит­ные;
• чис­лу ко­лен­ча­тых ва­лов;
• ти­пу га­зорас­пре­дели­тельно­го ме­ханиз­ма (зо­лот­ни­ковые и кла­пан­ные);
• спо­собу при­вода кла­пан­но­го ме­ханиз­ма (ниж­ний и вер­хний);
• чис­лу кла­панов на ци­линдр;
• чис­лу и рас­по­ложе­нию рас­пре­дели­тельных ва­лов;
• спо­собу сме­се­об­ра­зова­ния — на ДВС с внут­ренним и ДВС с внеш­ним сме­се­об­ра­зова­ни­ем;
• фор­ме ка­меры сго­рания — раз­де­лен­ная (фор­ка­мер­ные ДВС) и не­раз­де­лен­ная ка­меры сго­рания;
• ти­пу ох­лажде­ния — на ДВС с воз­душным и ДВС с жид­кос­тным ох­лажде­ни­ем;
• спо­собу по­дачи воз­ду­ха для об­ра­зова­ния го­рючей сме­си — на ДВС, ра­бота­ющие при ат­мосфер­ном дав­ле­нии, при над­ду­ве воз­ду­ха, с про­межу­точ­ным ох­лажде­ни­ем наг­не­та­емо­го воз­ду­ха;
• мощ­ности — ма­лой мощ­ности (до 25,7 кВт), сред­ней мощ­ности (25,7…77,2 кВт), большой мощ­ности (бо­лее 77,2 кВт).

Зна­ние ти­па дви­гате­ля поз­во­ля­ет су­дить о его экс­плу­ата­ци­он­ных воз­можнос­тях.

Понятие о выборе двигателя

Про­из­во­дите­ли трак­то­ров и ав­то­моби­лей, как пра­вило, пре­дус­матри­ва­ют воз­можность ус­та­нов­ки на ТС од­ной мо­дели раз­личных дви­гате­лей. Так, нап­ри­мер, трак­то­ры «Джон Ди­ир» се­рии 9000 мож­но при­об­рести с дви­гате­лями мощ­ностью 209, 242, 280, 316 и 335 кВт. Эти дви­гате­ли от­ли­ча­ют­ся не только мощ­ностью, ком­плек­та­ци­ей и не­высо­кой сто­имостью, но и не­высо­кими рас­хо­дами на при­об­ре­тение ГСМ, об­слу­жива­ние и ре­монт.

При вы­боре дви­гате­ля ру­ководс­тву­ют­ся «при­кидоч­ным» по­няти­ем «це­на—ка­чес­тво».

Нап­ри­мер, у тур­би­рован­но­го дви­гате­ля больше удельная мощ­ность, кру­тящий мо­мент поч­ти не за­висит от обо­ротов ко­лен­ча­того ва­ла, низ­кий удельный рас­ход топ­ли­ва. Од­на­ко та­кие дви­гате­ли до­роже «ат­мосфер­ных».

Чем больше объем дви­гате­ля, тем он мощ­нее, тем больше кру­тящий мо­мент, дол­го­веч­ность, про­из­во­дительность ТС. Од­на­ко с рос­том мощ­ности рас­тут це­на и экс­плу­ата­ци­он­ные зат­ра­ты (вклю­чая на­логи).

Ряд­ные дви­гате­ли прос­ты, де­шевы и на­деж­ны, но име­ют бо́льшую удельную мас­су, чем V-об­разные.

У дви­гате­лей с элек­трон­ным уп­равле­ни­ем меньше рас­ход топ­ли­ва и ток­сичность ОГ, од­на­ко они до­роже и тре­бу­ют ква­лифи­циро­ван­но­го (и до­рого­го) об­слу­жива­ния.

Для объек­тивно­го вы­бора дви­гате­ля де­ла­ют рас­чет, в ос­но­ве ко­торо­го — оп­ре­деле­ние не­об­хо­димой мощ­ности ДВС. Для трак­торно­го дви­гате­ля мощ­ность дол­жна со­от­ветс­тво­вать та­кой про­из­во­дительнос­ти аг­ре­гата, что­бы в тех­но­логи­чес­ки до­пус­ти­мые сро­ки вы­пол­нить тре­бу­емый объем ра­бот.

Для вы­пол­не­ния сельско­хозяйствен­ных ра­бот обыч­но ис­пользу­ют мак­си­мальную мощ­ность (топ­ли­вопо­дача мак­си­мальная). Од­на­ко только 60…75% мощ­ности дви­гате­ля уда­ет­ся ис­пользо­вать для при­вода ма­шин и ору­дий.

Часть мощ­ности зат­ра­чива­ет­ся на пе­ред­ви­жение са­мого ма­шин­но-трак­торно­го аг­ре­гата, вра­щение ме­ханиз­мов тран­смис­сии, при­вод ра­боче­го и вспо­мога­тельно­го обо­рудо­вания, бук­со­вание ко­лес.

Кро­ме то­го, при вы­пол­не­нии раз­личных сельско­хозяйствен­ных опе­раций про­ис­хо­дят зна­чительные ко­леба­ния наг­рузки. Чем больше ам­пли­туда этих ко­леба­ний, тем больше по­тери мощ­ности (при вспаш­ке тя­желых почв до 20%).

Для вы­чис­ле­ния мощ­ности дви­гате­ля учи­тыва­ют КПД трак­то­ра и ко­леба­ний наг­рузки. Для ко­лес­ных трак­то­ров она дол­жна пре­вышать мощ­ность, не­об­хо­димую для при­вода на­ибо­лее энер­го­ем­кой ма­шины, на 50…60%, а для гу­сенич­ных трак­то­ров — на 40…50%. В ре­альной про­из­водс­твен­ной си­ту­ации не­об­хо­димо учи­тывать и дру­гие ар­гу­мен­ты (ква­лифи­кация и на­личие тру­довых ре­сур­сов, ти­пы и мар­ки уже име­юще­гося МТП, про­из­водс­твен­ная ба­за, объем про­из­водс­тва и др.).

Типичные причины неисправностей двигателей

Сов­ре­мен­ные дви­гате­ли из-за большой удельной мощ­ности ис­пы­тыва­ют вы­сокую теп­ло­вую и ме­хани­чес­кую нап­ря­жен­ность. Они осо­бо чувс­тви­тельны к соб­лю­дению за­вод­ских ре­гули­ровок, ре­жимов ра­боты, ис­пользо­ванию ре­комен­до­ван­ных из­го­тови­телем го­рюче-сма­зоч­ных ма­тери­алов (ГСМ).

Ос­новны­ми при­чина­ми ухуд­ше­ния мощ­нос­тных и эко­номи­чес­ких по­каза­телей ДВС яв­ля­ют­ся не­ис­прав­ности сис­тем пи­тания воз­ду­хом и топ­ли­вом.

Для бен­зи­новых дви­гате­лей су­щес­твен­ное зна­чение име­ет так­же ра­бота сис­тем за­жига­ния.

Заг­рязне­ние воз­ду­хо­очис­ти­теля при­водит к не­дос­татку кис­ло­рода в сме­си и ухуд­ше­нию ус­ло­вий про­тека­ния ра­боче­го про­цес­са. В ре­зульта­те не­пол­но­го сго­рания сме­си уве­личи­ва­ет­ся на­гаро­об­ра­зова­ние. На­гар от­кла­дыва­ет­ся на кла­панах, в ка­мере сго­рания, на пор­шнях све­чах и рас­пы­лите­лях фор­су­нок. В ре­зульта­те на­руша­ют­ся оп­ти­мальные ус­ло­вия теп­ло­об­ме­на. Это при­водит к быс­тро­му из­но­су де­талей, по­лом­кам и ухуд­ше­нию по­каза­телей дви­гате­ля.

На­руше­ние ре­гули­ровок топ­ливной сис­те­мы, сис­те­мы за­жига­ния при­водит к уве­личе­нию рас­хо­да топ­ли­ва, па­дению мощ­ности, по­выше­нию ток­сичнос­ти ОГ. Эти на­руше­ния не­ред­ко яв­ля­ют­ся при­чиной от­ка­зов при пус­ке дви­гате­ля.

Важ­нейшее ус­ло­вие ра­боты сов­ре­мен­ных дви­гате­лей — жес­ткие тре­бова­ния к ка­чес­тву ГСМ. При­мене­ние топ­ли­ва (бен­зи­на) с низ­ким це­тано­вым (ок­та­новым) чис­лом уве­личи­ва­ет риск по­ломок в 2 ра­за. Важ­ную роль в по­выше­нии ре­сур­са дви­гате­ля иг­ра­ет дав­ле­ние мас­ла.

Вни­мание! Рас­простра­нен­ное мне­ние, чем больше дав­ле­ние в ма­гис­тра­ли, тем луч­ше, — оши­боч­но.

При дав­ле­нии мас­ла свы­ше нор­ма­тив­но­го воз­раста­ет ско­рость ее цир­ку­ляции и со­от­ветс­твен­но аб­ра­зив­ных про­дук­тов из­но­са в нем.

При уменьше­нии дав­ле­ния ухуд­ша­ет­ся от­вод теп­ло­ты, по­выша­ет­ся тем­пе­рату­ра вкла­дышей, уменьша­ет­ся вяз­кость и тол­щи­на мас­ля­ного кли­на. Низ­кое дав­ле­ние мас­ла яв­ля­ет­ся следс­тви­ем пре­дельно­го из­но­са тру­щих­ся пар (в пер­вую оче­редь в па­ре «вкла­дыш—шейка» ко­лен­ча­того ва­ла).

Од­ним из ус­ло­вий топ­ливной эко­номич­ности и ста­бильных мощ­нос­тных по­каза­телей яв­ля­ет­ся соб­лю­дение тем­пе­ратур­но­го ре­жима. При по­нижен­ной тем­пе­рату­ре уве­личи­ва­ет­ся ско­рость кор­ро­зии вер­хней час­ти ци­лин­дров и пор­шне­вых ко­лец. Зна­чительная до­ля из­но­сов ЦПГ при­ходит­ся на пус­ко­вые ре­жимы и ра­бота на неп­рогре­том дви­гате­ле.

Вни­мание! Рас­простра­нен­ное мне­ние, что сов­ре­мен­ные ДВС прог­ре­вать не на­до и да­же вред­но, — оши­боч­но! Вре­мя их прог­ре­ва действи­тельно сок­ра­тилось, но наг­ру­жать дви­гатель (тро­гаться) без дос­ти­жения ми­нимальных зна­чений ре­комен­до­ван­ных тем­пе­ратур не сле­ду­ет. Из-за низ­кой тем­пе­рату­ры в пе­ри­од пус­ка при­ходит­ся зна­чительная до­ля из­но­сов.

Ос­новные при­чины раз­ру­шения кла­панов: де­фор­ма­ция сед­ла из-за его пло­хого вра­щения, на­руше­ние гер­ме­тич­ности из-за на­гара, не­дос­та­точ­ный теп­ло­вой за­зор, ран­ний впрыск (за­жига­ние), обед­ненная смесь, пе­рег­рев дви­гате­ля, низ­кое ка­чес­тво топ­ли­ва, на­руше­ние теп­ло­об­ме­на из-за из­но­са нап­равля­ющей втул­ки кла­пана, удар пор­шня о кла­пан.

Уда­ры пор­шня по кла­пану мо­гут быть следс­тви­ем пре­выше­ния час­то­ты вра­щения (кла­пан­ные пру­жины не ус­пе­ва­ют от­во­дить кла­пан), на­руше­ния в ре­гули­рова­нии фаз га­зорас­пре­деле­ния. При­чиной стол­кно­вения мо­гут быть: сбой ра­боты на­тяжи­теля це­пи при­вода рас­пре­дели­тельно­го ва­ла, из­нос ша­тун­но­го вкла­дыша, ос­лабле­ние ша­тун­ных бол­тов, уменьше­ние глу­бины ка­меры сго­рания пос­ле шли­фов­ки го­лов­ки бло­ка, по­пада­ние в ка­меру пос­то­рон­них де­талей при ре­мон­те и др.

Ос­новные при­чины пов­режде­ния пор­шней: про­рыв га­зов из-за неп­ра­вильной ус­та­нов­ки пор­шне­вых ко­лец, их из­но­са, ран­ний впрыск (за­жига­ние), низ­кое ка­чес­тво топ­ли­ва, пе­рег­рузка, проб­ле­мы в сис­те­ме ох­лажде­ния, экс­плу­ата­ция неп­рогре­того или пе­рег­ре­того дви­гате­ля, низ­кое ка­чес­тво мас­ла, по­пада­ние пло­хо рас­пы­лен­но­го топ­ли­ва в мо­тор­ное мас­ло.

При­чины пов­режде­ния вкла­дышей: нес­вое­вре­мен­ная сме­на мас­ла, низ­кое дав­ле­ние мас­ла, неп­ра­вильная ус­та­нов­ка вкла­дышей, ша­туна, пе­рекос цап­фы ко­лен­ча­того ва­ла, пе­рег­рузка или пе­рег­рев дви­гате­ля, кор­ро­зия из-за окис­ле­ния мас­ла в ре­зульта­те ста­рения.

При­чины пов­режде­ния тур­бо­ком­прес­со­ра: по­пада­ние пос­то­рон­них пред­ме­тов в кол­лектор, пло­хое сма­зыва­ние под­шипни­ков ва­ла тур­бин.

Ос­новные при­чины не­ис­прав­ности сис­те­мы сма­зыва­ния: по­пада­ние топ­ли­ва в мас­ло, не­ис­прав­ность кла­панов сма­зоч­ной сис­те­мы, заг­рязне­ние мас­ла, по­пада­ние во­ды в под­дон, из­нос мас­ля­ного на­соса.

Не­ис­прав­ности сис­те­мы ох­лажде­ния: утеч­ка жид­кости, об­ра­зова­ние от­ло­жений, теп­ло­вые тре­щины, под­са­сыва­ние воз­ду­ха, за­соре­ние ре­шет­ки ра­ди­ато­ра, не­ис­прав­ность тер­моста­та, пов­режде­ния ра­ди­ато­ра и шлан­гов, из­нос и прос­кальзы­вание рем­ня вен­ти­лято­ра, из­нос пом­пы, заг­рязне­ние па­ровоз­душно­го кла­пана.

Ос­новные при­чины не­ис­прав­ности сис­те­мы пи­тания: под­са­сыва­ние воз­ду­ха, во­да в топ­ли­ве, за­соре­ние фильтров, за­еда­ние рейки, за­кок­со­выва­ние рас­пы­лите­ля, по­нижен­ное дав­ле­ние от­кры­вания фор­сунки, не­ис­прав­ность под­ка­чива­юще­го на­соса, из­нос плун­жерных пар, на­руше­ние ре­гули­ровок ТНВД и ус­та­нов­ки уг­ла опе­реже­ния впрыс­ки­вания, вы­сокий уро­вень мас­ла в ТНВД.

Не­ис­прав­ности сис­те­мы пус­ка: по­вышен­ное со­дер­жа­ние мас­ла в сме­си для пус­ко­вого дви­гате­ля, под­сос воз­ду­ха в со­еди­нении кар­бю­рато­ра с ци­лин­дром, за­кок­со­выва­ние све­чи, грязь и вла­га на про­водах вы­соко­го нап­ря­жения. Воз­можные при­чины так­же под­го­рание элек­три­чес­ких кон­тактов маг­не­то, неп­ра­вильная ус­та­нов­ка уг­ла опе­реже­ния за­жига­ния, из­нос ЦПГ, из­нос сальни­ков на по­лу­осях ко­лен­ча­того ва­ла и на­руше­ние уп­лотне­ния кри­вошип­ной ка­меры, за­соре­ние ка­налов и жик­ле­ров кар­бю­рато­ра, не­ис­прав­ность све­чей на­кали­вания ос­новно­го дви­гате­ля, от­сутс­твие топ­ли­ва в ба­ке.

Для пре­дуп­режде­ния сни­жения эф­фектив­ности дви­гате­ля и его ре­сур­са не­об­хо­димо свое­вре­мен­но про­водить рег­ла­мен­тные ра­боты. Их пе­речень со­дер­жится в ру­ководс­тве по экс­плу­ата­ции и тех­ни­чес­ко­му об­слу­жива­нию ТС за­вода-из­го­тови­теля.

Общие рекомендации по техническому обслуживанию двигателей

Пе­ред пус­ком дви­гате­ля про­верьте со­от­ветс­твие уров­ней мас­ла и ра­бочих жид­костей за­вод­ским мет­кам. Убе­дитесь в от­сутс­твии под­те­ков, ос­лабле­нии креп­ле­ний де­талей, пов­режде­ний при­вод­ных рем­ней, внеш­них пов­режде­ний.

Свое­вре­мен­но ме­няйте мас­ло и тор­мозную жид­кость.

Ежед­невно про­веряйте, очи­щайте и свое­вре­мен­но ме­няйте воз­душный фильтр.

Ежед­невно сли­вайте из фильтра гру­бой очис­тки топ­ли­ва во­ду и оса­док.

Про­верьте заг­рязне­ние фильтров гру­бой и тон­кой очис­тки и все со­еди­нения топ­ли­воп­ро­вода на гер­ме­тич­ность.

На­руше­ние ре­гули­ровок га­зорас­пре­дели­тельно­го ме­ханиз­ма, мо­мен­та впрыс­ки­вания (за­жига­ния) мо­гут выз­вать по­вышен­ную виб­ра­цию, шум и стук кла­панов.

Убе­дитесь в чис­то­те кла­панов в топ­ливной крыш­ке и крыш­ке рас­ши­рительно­го бач­ка ОЖ.

На­чинайте дви­жение только с прог­ре­тым дви­гате­лем. Не до­пус­кайте пе­рег­рев дви­гате­ля. ОЖ до­ливайте только в ох­лажден­ный до 50°С дви­гатель. Не ис­пользуйте при­сад­ки для пре­дот­вра­щения уте­чек ОЖ.

Для свое­вре­мен­но­го об­на­руже­ния не­ис­прав­ностей дви­гате­ли ди­аг­ности­ру­ют. Для ди­аг­ности­рова­ния ЦПГ и гер­ме­тич­ности кла­панов ис­пользу­ют ва­ку­ум­метр, ком­прес­со­метр, ин­ди­катор рас­хо­да га­зов. Их при­меня­ют при по­вышен­ном рас­хо­де мас­ла и чер­ном вы­хло­пе.

Приз­на­ки из­но­са вкла­дышей — сни­жение дав­ле­ния и по­яв­ле­ние сту­ков при рез­ком из­ме­нении час­то­ты вра­щения ко­лен­ча­того ва­ла.

Для про­вер­ки фор­сунки спе­ци­альным при­бором из­ме­ря­ют дав­ле­ние от­кры­вания, ка­чес­тво рас­пы­лива­ния и на­деж­ность уп­лотне­ния.

Про­вер­ку ТНВД про­водят на стен­де. Топ­ли­во на­сосом, ко­торый при­водят от элек­тро­дви­гате­ля, наг­не­та­ют че­рез ка­либ­ро­ван­ные эта­лон­ные фор­сунки в из­ме­рительные мен­зурки (по ко­личес­тву ци­лин­дров). Ко­личес­тво топ­ли­ва за 1000 впрыс­ков поз­во­ля­ет су­дить о рав­но­мер­ности и ве­личи­не цик­ло­вой по­дачи. Бо­лее точ­но про­вер­ку топ­ливной сис­те­мы мож­но осу­щес­твить на стен­дах с элек­трон­ной из­ме­рительной сис­те­мой.

Электронная система диагностирования двигателей

Сов­ре­мен­ные дви­гате­ли с элек­трон­ной сис­те­мой уп­равле­ния име­ют в бло­ке уп­равле­ния сис­те­му бор­то­вой ди­аг­ности­ки (са­моди­аг­ности­ки) OBD.

Эта сис­те­ма пред­став­ля­ет дос­туп к ин­форма­ции о сос­то­янии сис­тем дви­гате­ля и бы­ла пер­во­начально вве­дена для кон­тро­ля ток­сичнос­ти ОГ.

Сов­ре­мен­ные рас­ши­рен­ные вер­сии (EOBD 2) пред­став­ля­ют ин­форма­цию о важ­нейших сис­те­мах ав­то­моби­ля и трак­то­ра. Ин­форма­ция вы­водит­ся на эк­ран дис­плея и мо­жет счи­тываться для бо­лее де­тально­го ана­лиза че­рез стан­дарти­зиро­ван­ный ди­аг­ности­чес­кий разъем. Все ТС, ос­на­щен­ные EOBD, под­держи­ва­ют еди­ный про­токол ее ис­пользо­вания.

Ди­аг­ности­чес­кий разъем дол­жен на­ходиться внут­ри ка­бины на рас­сто­янии не бо­лее 0,6 м от ру­левой ко­лон­ки. В нем дол­жно быть 16 кон­тактов в том чис­ле для пи­тания ска­нера. Ди­аг­ности­чес­кие ко­ды не­ис­прав­ности EOBD сос­то­ят из бук­вы и че­тырех цифр: Р — ди­аг­ности­ка дви­гате­ля и тран­смис­сии, В — ку­зова, С — шас­си, U — ши­на об­ме­на дан­ны­ми (САN).

Ес­ли ис­пользу­ет­ся стан­дарт EOBD, за бук­вой сле­ду­ет пер­вая циф­ра «0». Сле­ду­ющая циф­ра ука­зыва­ет на под­систе­му ТС: «1» — топ­ливная и воз­душная сис­те­мы, «2» — кон­тур впрыс­ка топ­ли­ва, «3» — сис­те­ма за­жига­ния «4» — ток­сичность ОГ, «5» — хо­лос­той ход, «6» — элек­трон­ный блок уп­равле­ния и его це­пи, «7, 8» — тран­смис­сия.

Сле­ду­ющие две циф­ры ха­рак­те­ризу­ют кон­крет­ную не­ис­прав­ность. Так, код «Р0100» ука­зыва­ет на не­ис­прав­ность це­пи дат­чи­ка рас­хо­да воз­ду­ха, «Р0101» — на вы­ход сиг­на­ла от это­го дат­чи­ка за пре­делы до­пус­ти­мого ди­апа­зона и т.д.

Все­го в стан­дар­тной ком­плек­та­ции 790 ко­дов. Ука­зан­ная ин­форма­ция мо­жет пе­реда­ваться в сер­висный центр в ре­жиме ре­ально­го вре­мени пос­редс­твом средств те­лемет­рии.

Важ­но знать! Ко­ды не­ис­прав­ности не ука­зыва­ют не­пос­редс­твен­но на не­ис­прав­ность, а лишь ин­форми­ру­ют о проб­ле­ме в оп­ре­делен­ном уз­ле. Хо­роший ди­аг­ност дол­жен не только знать ус­тройство трак­то­ра или ав­то­моби­ля, но и пред­став­лять, ка­кие про­цес­сы про­ис­хо­дят в проб­лемном уз­ле.