3. Выбор диагностических параметров для оценки технического состояния. Постановка диагноза
При решении задачи выбора диагностических параметров в сложных ситуациях сначала определяют возможный набор параметров. Для этого применяют построение так называемой структурно-следственной схемы узла или механизма, представляющей собой граф-модель, увязывающую в единое целое основные элементы механизма, характеризующие их структурные параметры, перечень характерных неисправностей, подлежащих выявлению, и набор возможных для использования диагностических параметров. Перечень характерных неисправностей механизма составляют на основе статистических оценок показателей его надежности. Пример структурно-следственной схемы цилиндропоршневой группы двигателя приведен на рис. 5.5.
Пользуясь подобной схемой, составленной на основе инженерного изучения объекта диагностирования, применительно к определенному перечню структурных параметров и неисправностей устанавливают первоначальный перечень диагностических параметров и связи между теми и другими. Затем осуществляется отбор из выявленной исходной совокупности наиболее значимых и эффективных в использовании диагностических параметров. Для этого анализируют, в какой мере исследуемые параметры отвечают требованиям однозначности, стабильности, чувствительности, информативности. И наконец, при выборе методов, средств, разработке процессов диагностирования оценивают параметры по их технологичности и затратам на диагностирование.
Важнейшим этапом процесса диагностирования является постановка диагноза. В зависимости от задачи диагностирования и сложности объекта диагноз может различаться по глубине. Для общей оценки работоспособности агрегата, системы, автомобиля в целом используются выходные параметры, на основании которых ставится общий диагноз типа «да», «нет» («годен», «не годен»). Для определения потребности в ремонтно-регулировочной операции требуется более глубокий диагноз, основанный на локализации конкретной неисправности. Постановка диагноза в случае, когда приходится пользоваться одним диагностическим параметром, не вызывает особых методических трудностей. Она практически сводится к сравнению измеренной величины диагностического параметра с нормативом.
Постановка диагноза, когда производится поиск неисправности у сложного механизма, системы и используются несколько диагностических параметров, значительно сложнее. Для решения задачи постановки диагноза в этом случае необходимо на основе данных о надежности объекта выявить связи между его наиболее вероятными неисправностями и используемыми диагностическими параметрами.
4. Средства технического диагностирования автомобилей
Средства технического диагностирования (СТД) представляют собой технические устройства, предназначенные для измерения количественных значений диагностических параметров. В их состав входят в различных комбинациях следующие основные элементы: устройства, задающие тестовый режим; датчики, воспринимающие диагностические параметры и преобразующие их в сигнал, удобный для обработки или непосредственного использования; измерительное устройство и устройство отображения результатов (стрелочные приборы, цифровая индикация, экран осциллографа). Кроме того, СТД может включать в себя устройства автоматизации задания и поддержания тестового режима, измерения параметров и автоматизированное логическое устройство, осуществляющее постановку диагноза.
СТД по их взаимодействию с объектом диагностирования можно разделить на три вида (рис. 5.7).
Внешние СТД, т. е. не входящие в конструкцию автомобиля, в зависимости от их устройства и технологического назначения могут быть стационарными или переносными. Стационарные стенды устанавливаются на фундаменты, как правило, в специальных помещениях, оборудованных отсосом отработавших газов, вентиляцией, шумоизоляцией. Переносные приборы используются как в комплексе со стационарными стендами, так и отдельно для локализации и уточнения неисправностей на специализированных участках и постах ТО и ремонта.
Встроенные (бортовые) СТД включают в себя входящие в конструкцию автомобиля датчики, устройства измерения, микропроцессоры и устройства отображения диагностической информации. Простейшие встроенные СТД представляют собой традиционные приборы на панели (щитке) перед водителем, номенклатура которых на современных автомобилях постоянно расширяется за счет введения новых СТД, особенно электронных, обеспечивающих контроль состояния все усложняющихся элементов конструкции автомобилей. Более сложные встроенные СТД позволяют водителю постоянно контролировать состояние элементов привода и рабочих механизмов тормозной системы, расход топлива, токсичность отработавших газов в процессе работы и выбирать наиболее экономичные и безопасные режимы движения автомобиля или своевременно прекращать движение при возникновении аварийной ситуации.
Наличие таких средств позволяет своевременно выявлять наступление предотказных состояний и назначать проведение предупредительных воздействий по фактическому состоянию.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО И ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМОВ
Общие сведения. Кривошипно-шатунный механизм включает коленчатый вал с шатунами и коренными подшипниками, шатуны со втулками, поршневые пальцы, маховик и цилиндропоршневую группу.
Для оценки технического состояния подшипников коленчатого вала используют способы, основанные на определении следующих диагностических параметров:
1) давления масла в главной масляной магистрали;
2) количества масла, протекающего в единицу времени;
3) шумы, стуки, возникающие от ударов в сопряжениях при работе двигателя; стуки, возникающие от соударения деталей в результате искусственного перемещения поршня и шатуна на величину зазоров в сопряжениях при неработающем двигателе.
Широко распространено прослушивание двигателя во время его работы. Такое диагностирование является субъективным и зависит от слухового аппарата и опыта диагноста.
Прослушивание двигателя стетоскопом
Стетоскопами улавливаются и усиливаются шумы и стуки, сопровождающие работу механизмов. Любой механизм при работе создает определенный акустический фон, свойственный данному механизму в заданных режимах его работы. Возникновение ненормальных шумов и стуков свидетельствует о неисправностях механизма, и в первую очередь об увеличенных зазорах в подвижных сопряжениях. На слух человек может уловить стуки, которые в современных двигателях и особенно в подшипниках коленчатого вала создаются при предельных зазорах, когда дальнейшая эксплуатация двигателя невозможна. С помощью стетоскопов и при достаточных навыках можно уловить стуки при меньших зазорах. Усиление звука в стетоскопе происходит за счет колебаний мембраны или за счет специально встроенного транзисторного усилителя, который имеется в стетоскопе.
П
ри
прослушивании подшипников стержень
прислоняется к боку двигателя в месте
расположения коренных подшипников или
на уровне шатунных подшипников при
положении поршня в верхней мертвой
точке (в.м.т.). Стуки прослушиваются на
прогретом двигателе при резком изменении
оборотов коленчатого вала. Стук коренных
подшипников глухой, низкого тона, а
шатунных — более звонкий и может
уменьшаться при отключенной (закороченной
на массу) свече зажигания в данном
цилиндре. Сила стуков коренных подшипников
с отключением свечи какого-либо цилиндра
практически не изменяется, так как общая
нагрузка на коренные подшипники при
этом почти не уменьшается. Стетоскопом
можно прослушивать шумность работы
клапанного механизма, стуки юбки поршня
о цилиндр, стук поршневого пальца и
распределительных шестерен.
Признаки |
Неисправности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основным параметром состояния цилиндропоршневой группы является расход картерного масла на угар. Однако в настоящее время еще отсутствует достаточно точный экспресс-метод определения этого параметра. Наиболее распространен для оценки состояния цилиндропоршневой группы способ определения количества газов, прорывающихся в картер двигателя.
Состояние каждого цилиндра в отдельности можно оценивать по компрессии в нем (давлению конца сжатия). Утечки сжатого воздуха из цилиндра в положении, когда его клапаны закрыты, указывают на износ колец, их закоксовывание, износ цилиндров, потерю герметичности клапанов, и прокладки головки цилиндров.
Установка КИ-13907 с прибором КИ-11140 позволяет измерять суммарный зазор в верхней и нижней головках шатуна при неработающем двигателе без снятия поддона картера. Принцип измерения зазоров в указанных сопряжениях основан на измерении перемещений поршня индикаторным устройством при попеременном создании в надпоршневом пространстве давления и разрежения. При движении поршня вверх (к в. м. т.) поршневой палец прижат к нижней части верхней головки шатуна, а кривошип (шатунная шейка) прижат к верхней части нижней головки шатуна. При движении поршня вниз изменяются места касания указанных деталей на противоположные, т. е. в обоих случаях индикатор будет измерять суммарный зазор.
Перемещение поршня в цилиндре вверх происходит под разрежением в надпоршневом пространстве (вакууме), а вниз — под давлением воздуха, подаваемого через отверстие для свечи зажигания или форсунки от компрессорно-вакуумной установки.
Компрессорно-вакуумная установка состоит из электродвигателя и двух ресиверов (в одном создается вакуум, в другом — давление). На ресивере давления размещены масловлагоотделитель с предохранительным клапаном. На ресивере разрежения — регулятор давления с манометром, кран управления с вакуумметром и воздушным фильтром, редукционный клапан и электрический пускатель.
Р
есивер
давления и ресивер разрежения соединяются
с цилиндрами проверяемого двигателя
гибким шлангом через кран управления.
Компрессор приводится в действие от
электродвигателя и создает давление
или разрежение. Устройство КИ-11140
позволяет измерять суммарный зазор в
кривошипно-шатунном механизме. Оно
состоит из корпуса 2 (рис. 12) с закрепленным
на нем индикатором 1 часового типа,
пневматического приемника 3, сменного
фланца 4 для крепления устройства в
головке цилиндров вместо форсунки или
свечи зажигания, уплотнения 5, направляющей
6, штока 7, жестко соединенного с ножкой
индикатора.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ПО УТЕЧКЕ ВОЗДУХА.
Если в полость цилиндра через отверстие свечи зажигания подавать сжатый воздух через сечение постоянной величины и под определенным давлением, то по количеству проходящего через неплотности цилиндра воздуха можно судить о состоянии цилиндра. До калиброванного отверстия давление поддерживается постоянным, а после калиброванного — величина давления изменяется в зависимости от герметичности цилиндров.
Чем выше герметичность в надпоршневом пространстве, тем давление, измеряемое манометром 5, будет больше. В изношенном двигателе давление за калиброванным отверстием меньше, так как пропуск воздуха в картер увеличится. Для удобства пользования прибором шкала его проградуирована не в абсолютных величинах утечки воздуха, а в процентах максимальной, т. е. такой утечки, которая возможна при свободном выходе воздуха из прибора в атмосферу. Фактическое состояние цилиндропоршневой группы или клапанов оценивается по таблицам или по закрашенной части шкалы, где указана допустимая величина утечки воздуха в процентах.
Основными неисправностями газораспределительного механизма (ГРМ) являются:
нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);
износ подшипников, кулачков распределительного вала;
неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);
снижение упругости и поломка пружин клапанов;
зависание клапанов;
износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;
износ зубчатого шкива привода распределительного вала;
износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
нагар на клапанах.