Диагностирование двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Республики Беларусь Учреждения образования

«Белорусский государственный аграрный

технический университет»

РЕФЕРАТ

Выполнила: Жумабаева Г.

Минск 2014г.

Диагностирование двигателей занимает одно из основных мероприятий в проверке состояния машин и их элементов и в устранении возможных в двигателях неисправностей, продлевая тем самым срок безотказной работы машин.диагностика регулирование форсунка двигатель

Установленные на базовых тракторах дорожно-строительных машин двигатели внутреннего сгорания работают в исключительно неблагоприятных условиях: высокая запыленность среды, нередко тяжелые климатические условия, специфичность условий технического обслуживания и хранения машин, резко меняющийся характер нагрузок и т. п. Так, частицы пыли, попадая в цилиндры двигателей, а также в топливо, масло, рабочую жидкость гидросистем, вызывают интенсивный износ трущихся поверхностей, что ухудшает работоспособность двигателей и машин в целом.

Как показал опыт эксплуатации дорожно-строительных машин, к основным причинам быстрого износа двигателей и более частых отказов в их работе по сравнению с другими элементами машин, помимо абразивного износа, относятся несоблюдение правил эксплуатации и хранения машин; подсос запыленного воздуха во впускной трубопровод и несвоевременное обслуживание воздушных, масляных и топливных фильтров; холодный пуск двигателей и несоблюдение нормального топливного режима их работы; применение несоответствующих топлив и смазочных материалов; несвоевременная регулировка топливной аппаратуры; несвоевременный и некачественный р.емонт двигателей.

К причинам, влияющим на повышенный износ двигателей, относится также значительная напряженность их работы, характеризуемая продолжительностью работы под нагрузкой, числом включений и выключений навесных, прицепных и других механизмов машин, частотой включений и выключений самих двигателей.

Двигатели дорожно-строительных машин большую часть времени работают под нагрузкой. Так, из общего рабочего времени непосредственно под нагрузкой находятся двигатели бульдозеров - 0,65-0,75; скреперов - 0,65-0,75; автогрейдеров - 0,55 - 0,65; погрузчиков - 0,70-0,80; кранов 0,60-0,70.

Значительная напряженность работы двигателей приводит также к повышенным давлениям в сопряжениях и к появлению ударных нагрузок, что снижает усталостную прочность материала деталей.

Если двигатель работает без перегрузки, интенсивность его износа возрастает примерно пропорционально увеличению нагрузки, если же двигатель работает со значительной нагрузкой, к тому же неравномерной, сопровождающейся рывками, износ протекает очень быстро. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы при выполнении машиной характерных для нее технологических операций двигатель ее был нагружен равномерно (на регулярном участке скоростной характеристики), а переход к более интенсивной нагрузке (корректорный участок) протекал по возможности кратковременно.

Согласно данным эксплуатации ресурс двигателей, установленных на дорожно-строительных маЩинах, относительно незначителен и находится в пределах 3000--4000 ч (редко до 6000 ч) до первого капитального ремонта и не более 2000--3000 ч от первого до второго капитального ремонта.

Диагностирование двигателей, как правило, бывает комплексное, включающее эксплуатационное и функциональное диагностирование. Общая оценка двигателя дается по затрате времени на его пуск и дымности отработавших газов (время пуска прогретого двигателя не должно превышать 3 мин в летнее время и 10 мин в зимнее, а отработавшие газы двигателя должны быть бесцветными). Диагностирование двигателя начинают с проверки его мощности и экономичности работы. Для диагностирования двигателя применяют тормозные устройства, а также ряд приборов и установок.

Следует отметить, что неисправности в работе двигателей внутреннего сгорания возникают главным образом из-за нарушения тепловых и нагрузочных режимов работы (особенно перегрузок), применения некачественных топлив и смазочных материалов, работы в условиях загрязненной и запыленной среды.

Цилиндропоршневая группа. Основными признаками неудовлетворительной работы цилиндропоршневой группы могут быть чрезмерный прорыв газов в картер, шум и стуки в сопряжениях. Причинами разборки этой группы являются износ подшипников коленчатого вала, эллип- сность и конусность его шеек, износ поршней, износ и поломка поршневых колец.

Для определения наличия прорывающихся из камеры сжатия двигателя газов, которые попадают в его картер, служит прибор расхода газа (расходомер) КИ-4887-11 (рис. 1). Принцип действия этого прибора основан на зависимости количества газов, проходящих через дроссельный расходомер, от площади проходного сечения дросселирующего отверстия при заданном перепаде давления в дифференциальном манометре. Прибором (газорасходомером) выявляют состояние каждого цилиндра двигателя.

Расход газов определяют в период работы двигателя на номинальной частоте вращения холостого хода и при нормальном тепловом режиме. Предварительно после пуска и кратковременной работы на холостом ходу двигатель должен быть прогрет до температуры 65-90 °С. После этого двигатель останавливают, закрывают пробками отверстия сапуна и масломерной линейки, заливают наполовину в дифманометр воду, вывинтив также пробку из канала (пробку не ставят до конца измерений). Затем полностью открывают дросселирующее отверстие, поворачивая при этом против часовой стрелки втулку за маховичок и дроссель за наружную втулку. После этого устанавливают эжектор за выхлопную трубу, а конусный наконечник вставляют в отверстие маслозаливной горловины. Снова запускают двигатель и устанавливают номинальную частоту вращения.

Рис. 1. Прибор КИ4887:

а -- устройство; б - схема работы; 1 - впускной патрубок; 2 -- калиброванное отверстие; 3 -- корпус; 4 -- шкала расходов; 5 -- пружина; 6 -- выпускной патрубок; 7 - дроссель; 8, 9 и 10 - жидкостные каналы манометров; 11 -- неподвижная втулка; 12 - подвижная втулка; 13 -- дросселирующее отверстие; 14 - заслонка; 15 - эжектор; 16 - выхлопная труба; 17 - наконечник; 18 - маслоза- ливная горловина

Удерживая прибор в вертикальном положении и поворачивая втулку дросселя, устанавливают на одном уровне воду в левом и в правом каналах манометра. Затем, медленно поворачивая втулку за маховичок по часовой стрелке, добиваются такого положения, при котором уровень воды в канале был бы на 15 мм выше уровня в канале. После этого по шкале прибора определяют расход газов. Если этот уровень достиг предельного значения, которое указано в табл. 1, то цилиндропоршневая группа нуждается в ремонте.

Таблица 1

Проверку цилиндров двигателя на количество прорывающихся газов можно определить компрессиометром КИ-861, вставив его на место вывернутой форсунки. Поставив прибор, открывают выпускной вентиль и проворачивают двигатель посредством пускового его двигателя или стартером при выключенной подаче топлива и отключенном декомпрессоре, после чего закрывают выпускной вентиль компрессиометра и наблюдают за стрелкой манометра. При остановке стрелки манометра записывают показания манометра и открывают выпускной вентиль. Таким же путем проверяют давление в других цилиндрах. Если разница между показаниями давления в каком-либо цилиндре и средним значением компрессии основных цилиндров будет превышать 0,2 МПа, то такой цилиндр неисправен.Рассмотренный принцип проверки пригоден для измерения неплотностей клапанов газораспределения. Для этого применяются тот же прибор КИ-4887-11 и компрессорно-вакуумная установка. Перед проверкой воздушный фильтр отсоединяют от впускного трубопровода, а поршень проверяемого цилиндра устанавливают в положение верхней мертвой точки (в.м.т.). После этого поворачивают коленчатый вал против хода на 90° (впускной и выпускной клапаны цилиндров при этом должны быть закрыты).

Сжатый воздух от компрессора или компрессорно-вакуумной установки подается в камеру сгорания через отверстия форсунки (отверстия под форсунками непроверяемых цилиндров должны быть закрыты) под постоянным избыточным давлением 0,2 МПа, поддерживаемым и контролируемым редукционным клапаном. Из камеры сгорания какая-то часть этого воздуха прорывается в картер, а какая-то часть через неплотности клапанов -- во впускной трубопровод. Количество воздуха, прорвавшегося через неплотности клапанов, замеряется по газовому расходомеру. При этом предельные значения расхода картерных газов могут быть приняты по паспортным данным для диагностируемых двигателей. В частности, для таких двигателей, как СМД-14А, СМД-14НГ, Д-130, Д-160, ЯМЗ-2Э8НБ, расход картерных газов при работе на холостом ходу принимается по данным табл. 1.

Сравнивая результаты проверки с приведенными данными, оценивают состояние компрессионных колец, поршней и гильз и приходят к заключению о возможности продолжения работы двигателя или передачи его в ремонт. При этом сравнительной оценкой является расход газов: если их расход при отключенном цилиндре отклоняется от среднего в сравнении с другими цилиндрами, также отключенными, более чем на 0,33 мм3/с, то в проверяемом цилиндре возможны износы, поломки и зависание поршневых колец.

Топливная система. Основными признаками неудовлетворительной работы топливной системы могут быть трудный запуск двигателя, неустойчивая его работа, дымность отработавших газов. Причиной разборки этой системы является износ деталей топливного насоса, фильтрующих элементов, плунжерных пар, форсунок и топливоподкачивающего насоса (помпы).

Проверку начинают с топливного насоса и основных его деталей - плунжерных пар, используя для этой цели приспособление КИ-4802.

Приспособление КИ-4802 (рис. 2) состоит из: манометра на давление 0-40 МПа, топливопровода, корпуса, внутри которого размещен предохранительный клапан для манометра, секундомера.

Рис. 2. Проверка герметичности топливной системы топливного насоса с применением приспособления КИ-4802

Износ плунжерной пары насоса проверяют по давлению, развиваемому ею при пусковых оборотах коленчатого вала. При проверке накидную гайку топливопровода приспособления навинчивают на штуцер высокого давления проверяемой секции, после чего включают подачу топлива и, прокручивая коленчатый вал пусковым устройством, следят за положением стрелки манометра. Как только будут видны колебания стрелки манометра, выключают подачу топлива и, плавно подавая топливо, снова повышают давление до 25 МПа для двигателей с разделенными камерами сгорания (Д-130, Д-160 и др.) и до 30 МПа для двигателей с неразделенными камерами сгорания. Если давление сжатия окажется менее 1,45 МПа для СМД-14А, СМД-14НГ, для Д-130, Д-160 -1,3 МПа и для ЯМЗ-2Э8НБ -- 1,4 МПа, плунжерные пары подлежат замене.

Следующей операцией на этом приспособлении является проверка плотности прилегания нагнетательных клапанов к опорным седлам. Прекратив прокрутку двигателя и наблюдая за показаниями стрелки манометра, измеряют время падения давления (для каждого из клапанов) от 15-10 МПа. Если это время будет менее 10 с, нагнетательные клапаны подлежат замене. При недостаточной герметичности запорных конусов нагнетательных клапанов топливо будет вытекать из штуцеров.

В процессе эксплуатации дизельных двигателей ухудшается качество распыления топлива форсунками (изменяются направление и дальность подаваемой струи и др.). Возникает это вследствие снижения давления начала впрыска, попадания воды и грязи в топливо, износа или закоксо- вывания распылителя, неправильной сборки и крепления форсунок на двигателе.

Во время работы форсунок изнашиваются сопрягаемые поверхности опорных витков их пружин и другие детали, воспринимающие давление, вследствие чего уменьшается давление начала впрыска топлива, увеличивается подъем иглы распылителей, повышается пропускная способность форсунок, возрастает угол опережения впрыска топлива в цилиндры двигателя, соответственно увеличивается и расход топлива. В результате неравномерного износа отдельных форсунок повышается неравномерность подачи топлива в цилиндры. При износе подтекают и закоксовываются распылители, нарушается форма конусов распыления топлива и значительно увеличивается его расход. Изнашиваются также направляющие части игл и корпуса распылителей, что в свою очередь приводит к подтеканию или течи топлива. Плотность соединений корпусов распылителей и форсунок нарушается также из-за коррозий торцовых поверхностей или в результате неправильной сборки форсунок. Распылители деформируются преимущественно из-за перегрева и заедания игл, прорыва газов из-под прокладок при перекосах, которые могут возникнуть при неравномерной затяжке гаек крепления форсунок.

Состояние форсунок проверяют с помощью максиметра или прибора КИ-562, входящего в комплект передвижной диагностической установки.

При проверке форсунок посредством максиметра последний устанавливают на одну из секций топливного насоса и подключают проверяемую форсунку к максиметру (рис. 3,а), после чего затягивают его пружину приблизительно до давления 20 МПа, включают рычагом подачи топлива поступление топлива и, прокручивая двигатель, ведут наблюдение за проверяемой форсункой. Как только из форсунки начнет поступать топливо, ослабляют затяжку пружины максиметра, продолжая это до тех пор, пока не начнется впрыск топлива максиметром. При этом давление, при котором выполняются проверка и регулировка, должно быть у двигателей Д-130 и Д-160 20,5--21,0 МПа.

Рис. 3. Схема проверки работы форсунок:

а -- по максиметру; 6 -- по эталонной форсунке; 1 -- форсунка; 2 -- топливопровод; 3 -- максиметр; 4 - трубка с гайкой; 5 -- секция топливного насоса; 6 - эталонная форсунка; 7-- тройник

Проверку и регулировку форсунок на давление впрыска выполняют также и по эталонной форсунке, отрегулированной заранее на наружное давление впрыска, обеспечивающее хорошее распыливание топлива (рис. 3), б). Для этого эталонную форсунку и проверяемую форсунку присоединяют к секции насоса через тройник. При проверке рычаг декомпрессора ставят в положение “Пуск”, а рычаг механизма подачи топлива -- в положение максимальной подачи. Непроверяемые форсунки при этом должны быть отсоединены от секций для того, чтобы исключить поступление топлива в цилиндры в момент проверки форсунки. Вращая вал двигателя пусковым двигателем через редуктор, можно проверить давление впрыска топлива форсункой. Если у проверяемой форсунки топливо впрыскивается раньше, чем у эталонной, необходимо отвернуть колпак форсунки, отвернуть также ограничитель подъема гайки на несколько оборотов, ослабить переходную гайку и завернуть регулировочный винт, сжав пружину форсунки до давления, при котором впрыск топлива проверяемой форсунки будет происходить несколько позже впрыска топлива эталонной форсункой. После этого медленным вывертыванием регулировочного винта проверяемой форсунки добиваются одновременнд впрыска топлива обеими форсунками.

Более совершенный способ проверки форсунок выполняют на приборе КИ-562 (рис. 4). Прибор состоит из: корпуса, механизма привода плунжера с рычагом, присоединительного штуцера с маховичком, распределителя с запорным вентилем, манометра, топливного бачка и глушителя. Внутри корпуса находятся плунжерная пара и нагнетательный клапан топливного насоса. Топливо в проверяемую форсунку и манометр при испытании нагнетается рычагом. Запорный вентиль прибора служит для отключения полости форсунки при проверке качества распылива- ния топлива.

Перед проверкой форсунки должны быть тщательно очищены и промыты сначала в бензине, а`затем в дизельном топливе. После этого их устанавливают в приспособление и производят проверку в последовательности, рассмотренной выше. Прибор КИ-562 заменяется более совершенным прибором КИ-15706.

Состояние топливоподкачивающего насоса (помпы) проверяют прибором КИ-4801 или манометром. Системы питания дизельных двигателей комплектуются двумя типами приводных гопливоподкачиваю- щих насосов -- шестеренчатыми и поршневыми. Шестеренчатые насосы устанавливают в системах питания таких двигателей как Д-ДЗО, Д-160, а поршневые - в системах двигателей СМД-14А, СМД-14НГ, ЯМЗ-2Э8НБ.

Причинами снижения давления и производительности подкачивающего насоса шестеренчатого типа являются значительный торцовый зазор между шестернями и плитой корпуса; большой зазор между вершинами зубьев шестерен и стенками корпуса; износ посадочных мест под втулку и ось ведомой шестерни; износ бронзовых втулок, трещины, забоины и риски на сопрягаемых дизелях; износ валика и корпуса сальника, а также резьбовых соединений.

Причинами снижения давления и производительности подкачивающего насоса поршневого типа являются увеличение зазора между поршнем и отверстием корпуса насоса; увеличение зазора между стержнем толкателя и корпусом (дефект, вызывающий значительную утечку топлива через дренажное отверстие, а при больших износах -- попадание топлива в картер топливного насоса и недопустимо высокие потери топлива) ; нарушение герметичности всасывающих и нагнетательных клапанов и их гнезд; потеря упругости пружины поршня. Подкачивающий насос поршневого типа может иметь и такие дефекты, как: износ деталей толкателя, износы корпуса и поршня, нарушение посадки клапана, износ поршня и цилиндра насоса ручной подкачки, потеря упругости пружин поршня, клапанов и толкателя.

Рис. 4. Прибор КИ-562 для проверки форсунок

Показателями исправности топливоподкачивающих насосов являются: у насосов шестеренчатого типа топливо из подводящей трубки к фильтру тонкой очистки поступает в виде сплошной непрерывной струи; у насосов поршневого типа топливо поступает в виде пульсирующей струи.

Давление, развиваемое насосами, проверяют по манометру, входящему в состав прибора КИ-4801. Это давление перед фильтром должно быть не менее: у шестеренчатого насоса 0,06--0,07 МПа; у поршневого насоса 0,08-0,09 МПа.

Если давление ниже приведенных значений, производят регулировку редукционного клапана. Если регулировка не обеспечивает повышения давления, топливоподкачивающий насос заменяют.

Система смазывания двигателя. Показателями технического состояния системы смазывания являются давление масла в магистрали и его температура, находящиеся (при исправном двигателе) в прямой зависимости друг от друга.

После пуска двигателя, когда двигатель и масло находятся в холодном состоянии, из-за высокой вязкости масла давление в магистрали двигателей Д-130 и Д-160 может достигать 0,4-0,5 МПа, а в отдельных двигателях (например, ЯМЗ-2Э8НБ) 0,8-1,0 МПа; по мере прогрева двигателя, когда температура двигателя и масла возрастает, вязкость масла снижается, что ведет к уменьшению давления в системе. Оценка приведенных показателей возможна при исправном состоянии масляного манометра и дистанционного термометра, установленных на щитке приборов или диагностической установки.

Кроме технического состояния агрегатов системы смазывания, на давление и температуру масла влияют также и другие факторы: степень изношенности сопряжений кривошипно-шатунного механизма, состояние системы охлаждения, тепловой и нагрузочный режимы двигателя, качество применяемого масла.

Для основных двигателей, применяемых для базовых машин бульдозеров, скреперов, грейдеров, должны применяться моторные масла.

При нормальных режимах работы двигателя и при применении высококачественного картерного масла (в соответствии с паспортными данными) причиной высокой или низкой температуры масла могут быть также неправильная установка переключателя “зима-лето”, “лето-зима” или неисправности клапана-термостата, так как при износе этого прибора или поломке его пружины холодное масло, циркулируя через радиатор, будет иметь пониженную температуру, а давление в системе, наоборот, будет повышенным.

Наиболее частыми причинами низкого давления масла в магистрали являются чрезмерный износ сопряжений кривошипно-шатунного механизма, низкая производительность масляного насоса и разрегулировка или износ сливного и предохранительного клапанов.

При неисправном перепускном клапане в магистраль может поступать загрязненное масло, что ведет к усиленному износу двигателя. Подобное явление вызывает также загрязнение или неисправности фильтров очистки.

Системы смазывания проверяют диагностическим прибором КИ-4858 (рис. 5). При этом определяют производительность масляного насоса, а также давление открытия предохранительного, перепускного и сливного клапанов системы. Этим прибором можно проверять также правильность показаний жидкостного манометра, установленного на щитке приборов.

Рис. 5. Прибор КИ-4858 для проверки системы смазывания двигателей

Прибор КИ-4858 представляет собой дроссельное устройство, которое подключают к системе смазывания двигателя. Манометр прибора предназначен для определения давления в главной масляной магистрали двигателя и проверки правильности показаний рабочего манометра на щитке приборов машины. Подключается манометр штуцером. Манометр предназначен для показания давления масла в магистральной линии масляного насоса перед выходом в дроссельный расходомер. Этот манометр и входная полость дросселя-расходомера подключаются к нагнетательной линии до масляных фильтров штуцером. Манометр, установленный на выходе из дросселя-расходомера перед нагрузочным дросселем, предназначен для определения величины противодавления, создаваемого нагрузочным дросселем. Выходная полость нагрузочного дросселя подключается к нагнетательной линии (до масляных фильтров) штуцером IV. Дроссель-расходомер в этом приборе предназначен для определения производительности масляного насоса при давлении масла на входе и выходе из насоса, устанавливаемом по показаниям манометров.

Производительность насоса отсчи- тывается по шкале дросселя-расходомера. Нагрузочный и сливной дроссели предназначены для создания необходимого противодавления масла на выходе из дросселя-расходомера. При недостаточности давления прикрывают нагрузочный дроссель, а при избыточности давления открывают сливной дроссель. Избыточное масло сливают в маслозаливочную горловину двигателя через рукав, присоединенный к штуцеру. Для определения положения плунжеров в корпусах дросселей-расходомеров имеются указатели с надписью “открыто”, “закрыто”.

Система охлаждения. В процессе работы двигателя температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения не должна быть выше 80-- 95 С, в противном случае требуется проверка ее состояния. Состояние системы охлаждения характеризуется накипью на поверхностях нагрева, герметичностью, состоянием паровоздушного клапана, а также степенью натяжения ремня вентилятора.

Часто наличие накипи в системе охлаждения определяют по температуре наружной поверхности головки цилиндров и блока цилиндров в наиболее напряженных их местах. Однако этот способ неточен и не дает удовлетворительных результатов, так как температура наружной поверхности зависит от нагрузки двигателя, угла опережения впрыска топлива и др. Герметичность системы охлаждения проверяют двумя способами -- внешним осмотром при работе двигателя и подачей сжатого воздуха в систему.

При проверке системы каждый из поршней двигателя (поочередно) устанавливают в верхнюю мертвую точку (в.м.т.) на такте сжатия. Затем посредством компрессора сжатый воздух под давлением 0,5 МПа через отверстие для форсунки подается в камеру сгорания. При этом наблюдают за поверхностью охлаждающей жидкости (воды или другой жидкости) в верхней части радиатора. При неисправной головке цилиндров или ее прокладке из охлаждающей жидкости-системы будут выходить пузырьки воздуха. Указанную операцию поочередно выполняют в отношении всех цилиндров двигателя.

Затем проверяют герметичность соединений системы охлаждения. Для этого плотно закрывают заливную горловину радиатора специальной насадкой (приспособлением) для подачи сжатого воздуха под давлением 0,15 МПа и включают секундомер прибора. Если падение давления будет превышать 0,01 МПа за 10 с, система охлаждения неисправна (наличие течи из системы). Действие паровоздушного клапана системы проверяют по давлению начала открытия парового и воздушного клапанов при падении сжатого воздуха.

Как уже отмечалось, неисправность системы охлаждения может быть из-за проскальзывания клиноременной передачи вентилятора. Натяжение ремней вентилятора системы охлаждения на их буксование проверяют по величине их прогиба в средней части. В настоящее время проверка степени натяжения ремней выполняется приспособлением КИ-8920.

Величина прогиба ремней привода вентилятора системы охлаждения двигателей приведена в табл. 3.

Таблица 3

Работу радиатора (при нормальной работе водяного насоса и вентилятора) проверяют по разности температур воды на входе и выходе из радиатора. Если разность температур менее 10 °С, необходимо прочистить и промыть сердцевину радиатора как снаружи, так и внутри. Температура воды в системе охлаждения во время проверки радиатора должна быть 85-95 °С.

Для очистки сердцевины радиатора снимают наружную решетку и облицовку, затем производят продувку сжатым воздухом, после этого промывают водой из насоса высокого давления из шланга с наконечником. Находящуюся между пластинками и трубками радиатора грязь и другие отложения удаляют плоскими деревянными приспособлениями.

При работающем двигателе охлаждающая жидкость системы в летнее время за 8--10 мин должна нагреться до температуры 50--60 °С. Если это время будет больше указанного, в системе охлаждения появляется значительная накипь.

Размещено на Allbest.ru