2.8 Диагностирование неисправностей газораспределительного механизма

Диагностика ГРМ является весьма ответственной и сложной операцией. Исследования показывают, что на эти механизмы приходится около 20% отказов двигателя, а на устранение отказов - около половины трудоёмкости ремонта и обслуживания. При отсутствии диагностики этих механизмов значительное число двигателей может поступать в ремонт преждевременно с недоиспользованным ресурсом или же с неисправностями аварийного характера. Методы диагностики механизмов двигателя базируются на измерении характерных диагностических параметров, сопутствующих его работе и функционально связанных со структурными параметрами его основныхэлементов. Зная измеренные и нормативные значения диагностических параметров, можно определить без разборки потребность в ремонте двигателя.

Диагностику по герметичности надпоршневого пространства цилиндров двигателя производят по компрессии, прорыву газов в картер двигателя, угару масла, разрежению на впуске, по утечкам сжатого воздуха и по сопротивлению прокручиванию коленчатого вала.

Компрессию измеряют при помощи компрессометра (манометра, фиксирующего максимальный показатель) или компрессографа (записывающего манометра), сообщая его с цилиндром двигателя через отверстие для свечи зажигания. Коленчатый вал вращают стартером. Компрессия зависит как от состояния цилиндропоршневой группы, так и от герметичности клапанов, поэтому полученные результаты необходимо дифференцировать. Для этого можно повторить замер, повысив герметичность колец заливкой в цилиндр небольшого количества масла.

Угар масла определяется по доливам в процессе эксплуатации. Он зависит, с одной стороны, от износа колец, поршня и цилиндра и, с другой - от герметичности клапанов. Кроме того, возможно подтекание масла. Допустимая норма угара масла составляет не более 4% от расхода топлива. Повышенный угар масла сопровождается заметным дымлением на выпуске.

Прорыв газов в картер также зависит от износа деталей цилиндропоршневой группы двигателя или соответственно от пробега автомобиля. Его измеряют на динамометрическом стенде или на низшей передаче под нагрузкой, создаваемой притормаживанием вывешенных ведущих колёс автомобиля.

Объём прорывающихся газов измеряют газовым счётчиком или же реометром. Прибор присоединяют к маслоналивной горловине, а картер герметизируют (закрывают вентиляционную трубку и отверстие для маслоизмерительного щупа). Для того чтобы убедиться в отсутствии утечек газов через сальники коленчатого вала двигателя, необходимо одновременно измерять давление в картере. Более точно прорыв газов можно измерить прибором ГосНИТИ. Принцип работы этого прибора основан на измерении степени дросселирования канала (через который вакуум-насос откачивает газы), необходимой для устранения в картере избыточного давления. При этом ошибки, связанные с утечкой газов, помимо прибора, исключаются. Между прорывом газов в картер и давлением в нём существует функциональная связь. Поэтому давление в картере двигателя может также характеризовать состояние цилиндропоршневой группы и служить диагностическим параметром.

Разрежение во впускном тракте и его постоянство зависит от скоростного напора воздуха и потерь напора, обусловленных компрессией, сопротивлением воздушного фильтра, неплотностью клапанов, неравномерностью рабочих процессов и т.д. Поэтому величина и стабильность разрежения во впускном трубопроводе двигателя может характеризовать его техническое состояние и рабочие процессы. Разрежение измеряют при помощи вакуумметра, присоединяемого к впускному трубопроводу. Перед проверкой состояния механизмов двигателя предварительно устраняют неисправности систем питания и зажигания. Ориентировочными нормативами разрежения при исправном состоянии двигателя являются при проворачивании коленчатого вала стартером - 380-430 мм рт. ст. и при оборотах холостого хода 480-560 мм рт. ст. (положение стрелки должно быть стабильно).

Утечки сжатого воздуха из цилиндра в положении, когда его клапаны закрыты, характеризуют износ колец, потерю ими упругости, закоксовывание или поломку, износ цилиндра, износ стенок поршневых канавок, потерю герметичности клапанов и прокладки головки цилиндров. Состояние двигателя проверяют при помощи прибора К-69. Пользуясь этим прибором, поочерёдно впускают сжатый воздух в цилиндры через отверстия для свечей зажигания в положении, когда клапаны закрыты, и при этом измеряют утечки воздуха по показаниям манометра прибора.

Сжатый воздух из воздушной магистрали через впускной штуцер поступает в коллектор. При открытом впускном вентиле измерения утечек (и закрытом вентиле прослушивания утечек) воздух поступает в редуктор давления и через калиброванное отверстие проходит в воздушную камеру, которая через второе калиброванное отверстие сообщается с измерительным манометром. Далее воздух из воздушной камеры через обратный клапан, гибкий шланг и испытательный наконечник, снабжённый резиновым конусом, поступает в цилиндр двигателя. По измерительному манометру определяют давление воздуха, характеризующее его утечку из цилиндра. Перед измерением редуктор давления регулируют на рабочее давление 2 кг/см2, а при помощи регулировочной иглы тарируют показания измерительного манометра. При полной герметичности исследуемого цилиндра давление воздуха в воздушной камере будет равно давлению воздуха за редуктором давления, которое и покажет измерительный манометр.

Наличие в цилиндре неплотностей вызывает утечку из него воздуха и уменьшение давления воздуха в воздушной камере, которое также будет регистрироваться измерительным манометром. Для удобства пользования прибором по измерительному манометру определяют не давление, а относительную утечку воздуха в процентах по отношению к максимальному значению утечки. При полной герметичности цилиндра стрелка измерительного манометра будет показывать максимальное давление, которое по шкале измерительного манометра принимается за нуль. При полной утечке воздуха из цилиндра давление по шкале измерительного манометра принимается за 100%. Таким образом, отклонение стрелки измерительного манометра от нулевого значения будет указывать потерю воздуха через не плотности, выраженную в процентах. Для удобства пользования прибором шкала измерительного манометра размечена на зоны: хорошее состояние двигателя, удовлетворительное и требующее ремонта.

Утечки воздуха через клапаны двигателя, указывающие на их неисправности, обнаруживают прослушиванием при помощи фонендоскопа или визуально по колебаниям в индикаторе, устанавливаемом в свечных отверстиях, соседних с проверяемым цилиндром. Утечки через прокладку головки цилиндров определяют по пузырькам воздуха, появляющимся в горловине радиатора или в плоскости разъёма.

Диагностика по шумам и вибрациям.

Шумы (стуки) и вибрации, т.е. колебательные процессы упругой среды, возникающие при работе механизмов, используют для виброакустической диагностики двигателя и других агрегатов автомобиля. Воздушные колебания называют шумами (стуками), а колебания материала, из которого состоит механизм, - вибрациями. Шумы воспринимают при помощи микрофона, а параметры вибрации - при помощи пьезоэлектрических датчиков. Полученные таким образом сигналы усиливают, измеряют по масштабу и регистрируют. Средством регистрации может быть осциллограф (при визуальном наблюдении за процессом) или предельный индикатор, например устройство, в котором при достижении заданного уровня колебаний зажигается контрольная лампа. В простейших слуховых приборах (стетоскопах) вибрации воспринимают при помощи стержня и диафрагмы.

Шумы подвержены значительным искажениям под влиянием внешней среды. Это усложняет их использование для диагностики двигателей. Вибрации воспринимаются непосредственно на поверхности диагностируемого механизма, благодаря чему дают более достоверную информацию о его техническом состоянии.

Существует несколько методов виброакустической диагностики. Одним из них является регистрация при помощи осциллографа уровня колебательного процесса в виде мгновенного импульса в функции времени (или угла поворота коленчатого вала). Чтобы подавить помехи и конкретизировать наблюдение, процесс регистрируют, во-первых, в полосе частот, в которой неисправность данного механизма проявляется наиболее сильно, во-вторых, на узком участке, вблизи опорной точки (например, в.м.т.), в-третьих, используют наиболее выгодные для диагностики скоростные и нагрузочные режимы и места установки датчиков. О неисправностях диагностируемого сопряжения судят по уровню и характеру спада колебательного процесса, сравнивая его с нормативным.