Двигатель как объект диагностирования

Двигатель как объект диагностирования

В процессе эксплуатации происходит как естественное, так и случайное изменение технического состояния узлов, агрегатов и систем двигателя (износ деталей, узлов, разрегулирование, поломки и т.п.), что ухудшает его показатели, снижает ресурс работы и может привести к аварийному выходу двигателя из строя. Для поддержания исправного состояния двигателя и продления его срока службы проводятся техническое обслуживание и ремонт.

Мероприятия по техническому обслуживанию (уходу) и ремонту двигателя могут осуществляться либо в планово-предупредительном порядке (регулярно, через определенный период работы двигателя и в заданном объеме), либо в зависимости от фактического состояния. Проведение технического обслуживания и ремонта на основании фактического технического состояния двигателя более целесообразно, так как в этом случае уменьшается возможность случайных простоев и повышается гарантированная безотказность работы двигателя. Ремонту и уходу подлежат лишь те узлы и детали, которые действительно в этом нуждаются, и в результате полнее используется ресурс каждого конкретного узла и двигателя в целом.

Оценкой технического состояния двигателя и прогнозированием ресурса его безотказной работы занимается техническая диагностика. Техническое диагностирование — процесс определения технического состояния двигателя с определенной точностью — базируется на изучении признаков неисправного состояния его деталей и узлов, а также на разработке методов и оборудования, позволяющих дать заключение о их состоянии. Техническое диагностирование проводят без разборки двигателя. На основании результата оценки технического состояния двигателя ведется его прогнозирование.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Принципы сбора первичной информации и формирование законов ее обработки являются предметом технической диагностики.

В технической диагностике используются понятия прямого (структурного) и косвенного (функционально зависимого от структурного) диагностического параметров. Прямой (структурный) параметр — это, как правило, характеристика (мера) технического состояния детали или узла двигателя (размер, форма, чистота поверхности, сопряжение деталей и т. п.). При диагностировании двигателя диагностические параметры используются для проверки работоспособности и поиска дефектов как двигателя в целом, так и его составных частей. В двигателе диагностическими параметрами могут служить параметры, характеризующие характер сопряжения основных деталей (зазор между цилиндром и поршнем, зазор между шейками коленчатого вала и подшипниками — коренными и шатунными, износ направляющих втулок клапана и т.п.), а также параметры, характеризующие работу двигателя (мощность, расход топлива, давление, температура деталей и газов, уровень шума и вибрации, состав выпускных газов и т. п.).

Для обеспечения высокой достоверности диагноза параметр двигателя, используемый в качестве диагностического, должен отвечать следующим требованиям:
— однозначно изменяться в соответствии с изменением технического состояния двигателя;
— иметь достаточно широкий диапазон изменения при изменении технического состояния (в этом случае легче и точнее можно оценить относительное изменение параметра);
— быть удобным для измерения.

Техническое диагностирование двигателей может проводиться как в процессе его эксплуатации при нормальной работе —-функциональное техническое диагностирование, так и при отрыве от выполнения полезной работы. В первом случае все операции диагностирования проводят непрерывно или с любой периодичностью, двигатель оборудован встроенными средствами диагностирования (датчиками), а аппаратура для приема и обработки информации диагностирования размещена на объекте, на котором установлен данный двигатель. При этом система диагностирования может быть полностью автоматизирована и представлять собой единый информационный комплекс с ЭВМ . Во втором случае диагностирование проводится с заданной периодичностью (по времени работы двигателя, по пробегу транспортной установки) или по потребности на специальных стендах. Стенд оборудован измерительной аппаратурой и аппаратурой обработки информации и имеет комплекс средств диагностирования, присоединяемых к двигателю. На двигателе для этой цели должны быть предусмотрены устройства сопряжения (разъемы, выводы, штуцера, переходники и др.). Иногда двигатель имеет определенное количество встроенных средств диагностирования, также подключаемых к измерительной аппаратуре стенда.

Техническая диагностика использует методы теории двигателей внутреннего сгорания и теории надежности, математическое моделирование, термо-, аэро- и гидродинамические закономерности и т. п.

Система технического диагностирования — совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей, подготовленная к диагностированию и осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей документацией.

Чем больше деталей и узлов двигателя подвергнуто диагностированию, тем достовернее общий диагноз и прогноз. Число деталей, охватываемых диагностированием, и точность информации об их техническом состоянии в большой мере определяются конструкцией двигателя, его размерами и назначением. В этом отношении крупные судовые, тепловозные и стационарные двигатели имеют определенное преимущество по сравнению с автотракторными двигателями, поскольку на них проще и в большем количестве можно установить датчики информации (до нескольких сотен), что позволяет проводить локальное (поэлементное) диагностирование двигателя.

Читайте также:  Постукивание двигателя на холостом ходу

Как правило, системы диагностирования, например, судовых двигателей позволяют определять техническое состояние воздушных и газовых трактов, включая турбокомпрессор и охладитель воздуха, по давлению и температуре соответствующих сред; цилиндропоршневой группы с помощью термопар (проволочных, высокотемпературных пленочных), датчиков износа зеркала цилиндра, поршневых колец; топливной аппаратуры, включая систему впрыскивания топлива, с измерением расхода топлива и мощности в отдельных цилиндрах; смазочной системы и системы охлаждения с помощью датчиков давления и температуры.

Для автотракторных двигателей в связи с трудностями размещения на двигателе датчиков и преобразователей и установки измерительной аппаратуры более широко используется в настоящее время диагностирование на стендах, так как информация контрольно-измерительных приборов (например, давление и температура охлаждающей жидкости, масла) недостаточна для полноты оценки технического состояния двигателя.

При диагностировании двигателей на стендах используются методы, позволяющие оценивать как общее техническое состояние двигателя, так и методы локального (поэлементного) диагностирования. Техническое диагностирование двигателя в целом часто заключается в оценке технического состояния с информацией: «исправен» или «неисправен». При этом в практике диагностирования автотракторных двигателей техническое состояние оценивают по таким выходным параметрам, как максимальная эффективная мощность двигателя, расход топлива, состав и температура выпускных газов, расход масла на угар.

Эффективная мощность двигателя является объективным показателем его общего технического состояния. Однако изменение мощности вследствие увеличения в процессе изнашивания зазоров в сопряженных деталях за период эксплуатации двигателя довольно незначительно (около 7 %). что снижает ценность этого параметра как диагностического. Большее падение мощности двигателя связано с нарушением регулировок систем зажигания и питания. Поэтому часто эффективная мощность используется как комплексный параметр, отражающий согласованность настройки указанных систем двигателя. При этом качество регулировок оценивают по развиваемой двигателем мощности. Если двигатель развивает наибольшую мощность, то регулировки оптимальны.

При диагностировании двигателей могут быть использованы как стационарные, так и передвижные стенды.

Крупные судовые и тепловозные двигатели более приспособлены для диагностирования в процессе нормального функционирования на объекте, а автотракторные — на диагностических стендах.

Диагностирование по элементам в отличие от диагностирования двигателя в целом дает более точную оценку места, причины и характера неисправности.

Износ трущихся поверхностей деталей и состояние систем двигателя существенно влияют на его расход топлива. Увеличение удельного расхода топлива непосредственно отражает снижение КПД двигателя. Поэтому расход топлива, как и эффективная мощность, служит важным параметром, характеризующим общее состояние двигателя.

Важными показателями общего технического состояния двигателя являются также состав и температура выпускных газов, которые отражают полноту сгорания топлива. Полнота сгорания топлива зависит от технического состояния цилиндропоршневой группы, от исправности систем питания воздухом и топливом, системы зажигания. Состав выпускных газов определяется специальными газоанализаторами, и по результатам анализа делается заключение о коэффициенте избытка воздуха, условиях и характере сгорания топлива.

Расход масла на угар в результате проникновения масла в камеру сгорания, обусловленного насосным эффектом поршневых колец и вентиляцией картера, используется для контроля технического состояния цилиндропоршневой группы и двигателя в целом, поскольку этот параметр зависит от износа поршня, колец, а также от теплового и нагрузочного режимов работы двигателя.

В качестве основных методов локального диагностирования автотракторных двигателей можно отметить методы: определения количества газов, прорывающихся в картер; оценки утечки сжатого воздуха из камеры сгорания; акустический и вибрационный; оценки параметров картерного масла и др.

Определяя количество газов, прорывающихся в картер за единицу времени, можно достаточно точно оценить состояние поршневых колец и зеркала цилиндра.

Для измерения количества прорвавшихся газов используют газовые расходомеры.

Техническое состояние цилиндра, поршневых колец, клапанов и уплотнений газовых стыков оценивают по величине утечки сжатого воздуха из камеры сгорания. Сжатый воздух под определенным давлением подается в цилиндр от внешнего источника через отверстие для свечи зажигания или форсунки при положении поршня в ВМТ (иногда и в НМТ ). Снижение давления в цилиндре характеризует износ деталей цилиндропоршневой группы. Метод достаточно прост и объективен.

Читайте также:  Как расшифровать табличку двигателя

Количественная оценка зазоров в сопряжениях работающего двигателя может быть получена измерением уровня, либо шума, либо вибрации, если для двигателя данного типа исследована зависимость между этими величинами.

Метод оценки концентрации металлических примесей в картерном масле позволяет оценить техническое состояние любой трущейся детали двигателя. Концентрация металла данной детали в картерном масле свидетельствует об ее износе и является величиной, отвечающей всем требованиям, предъявляемым к диагностическим параметрам, особенно по широте диапазона изменения. Ценность метода состоит также в том, что он позволяет обнаружить неисправность до ее внешнего проявления.

Описанные методы дают возможность с большей или меньшей точностью прогнозировать работоспособность двигателя с момента диагноза. Остаточный ресурс двигателя может быть достаточно просто определен при известных начальных и предельных значениях параметров состояния основных деталей и при измерении диагностического параметра в момент прогнозирования. За начальное значение параметра принимают среднее статистическое, а за предельное — указанное в технических условиях. В этом случае прогнозирование ведется по одному определению текущего значения диагностического параметра. Однако этот метод не учитывает индивидуальные особенности двигателя и условия его эксплуатации и дает большую погрешность прогноза (до 60%). Более достоверно прогнозирование, основанное на использовании многократного диагноза, поскольку в качестве начального значения параметра берется конкретное значение, соответствующее первому диагнозу, а многократность диагноза позволяет выявить и учесть зависимость диагностических параметров от величины использованного ресурса для конкретных условий эксплуатации.

При создании системы диагностирования для двигателей какого-либо типа необходимо выполнить следующие работы.

Исследовать двигатель как объект диагностирования с построением математической модели, содержащей зависимость диагностических параметров от технического состояния.

Построить алгоритм технического диагностирования с выделением наиболее предпочтительного состава контролируемых диагностических параметров и с использованием для этого математической модели двигателя.

Построить алгоритм прогноза.

Разработать технические требования к комплексу средств диагностирования и подготовить двигатели к установке этих средств.

Испытать систему диагностирования и разработать документацию на эксплуатацию системы диагностирования.

Непрерывное диагностирование в процессе эксплуатации показывает динамику изменения диагностических параметров и обеспечивает более точный прогноз.

Прогнозирование предсказание технического состояния двигателя в определенный момент эксплуатации.

Система диагностирования включает четыре составные части: двигатель (объект); комплект средств диагностирования (первичных преобразователей); блок переработки первичной информации в выходную диагностическую и прогностическую и блок информации для представления на выходе диагноза и прогноза.

Источник

Диагностирование двигателя в целом

При заметном снижении мощности, увеличении расхода топлива или масла, падении его давления, возникновении стуков, дымления или неравномерности работы проводят диагностирование двигателя, при котором определяется причина неисправности и выявляется потребность в регулировочных работах или ремонте.

Методы диагностирования двигателей, в равной степени как и других агрегатов транспортного средства, можно подразделить на две группы: субъективные и инструментальные. Последние методы могут быть, в свою очередь, подразделены на методы с использованием встроенных приборов в системе транспортного средства и методы с использованием внешних приборов.

Субъективные методы диагностирования основаны на анализе и систематизации внешних признаков работы двигателя. Так, по цвету отработавших газов, подтеканиям топлива, масла и охлаждающей жидкости, характеру шума и т.п. можно определить причину той или иной неисправности. Положительный фактор субъективных методов низкая трудоёмкость диагностирования без применения средств измерений (датчиков и измерительных приборов). Однако результаты диагностирования во многом зависят от квалификации обслуживающего персонала, т.е. чем опытнее водитель и механик, тем быстрее они смогут отыскать причину и устранить неисправность. К сожалению, до сих пор во многих эксплуатирующих организациях отсутствует надлежащий опыт, что порой приводит к необоснованным заменам агрегатов на двигателях или отправке их в капитальный ремонт и даже к авариям, которых можно было бы избежать.

Инструментальные методы диагностирования являются наиболее объективными методами, т.к. при диагностировании применяются измерительные приборы, позволяющие количественно измерять диагностические параметры, а по их значениям оценивать техническое состояние двигателя.

Встроенными средствами диагностирования являются входящие в конструкцию автомобиля или трактора датчики, устройства измерения, микропроцессоры и устройства отображения диагностической информации.

Простейшие встроенные средства диагностирования реализуются в виде традиционных приборов на панели (щитке) перед водителем, позволяющих ему контролировать работу двигателя по температуре охлаждающей жидкости, давлению масла в главной магистрали, частоте вращения коленчатого вала, давлению наддувочного воздуха и т.п.

Читайте также:  Схема для регулировки оборотов трехфазного двигателя

Другим методом инструментального диагностирования является диагностирование с помощью внешних приборов (датчиков и измерителей), не входящих в конструкцию автомобиля или трактора. Этот метод диагностирования применяется для определения истинных значений диагностических параметров и контроля показаний штатных приборов автомобиля или трактора. В зависимости от устройства и технологического назначения внешние приборы могут быть стационарными или переносными. Стационарные приборы устанавливаются на специализированных участках, постах ТО и ремонта. Переносные приборы используются, как правило, при проведении диагностирования двигателей в составе автомобиля или трактора непосредственно в эксплуатационных условиях. С помощью переносных приборов измеряют давление, температуру, шумность, частоту вращения и другие параметры узлов и агрегатов двигателя.

Внешние приборы обеспечивают получение и обработку информации о техническом состоянии двигателя и уровне его эксплуатационных свойств, необходимой для управления выполнением ТО и ТР.

Следует отметить, что несмотря на широкое развитие методов инструментального диагностирования за последние годы, достоверная оценка состояния основных узлов двигателя, определяющих их надёжность и безотказность, пока невозможна. Практически до сих пор нет средств для полной оценки состояния подшипников коленчатого вала и шатуна, деталей ЦПГ и механизма газораспределения (ГРМ) и т.п.

При диагностировании двигателя производят его осмотр и опробование пуском, измерение мощности и проверку технического состояния кривошипно-шатунного механизма, а также механизма газораспределения. Осмотр и опробование двигателя пуском обеспечивают визуальное обнаружение подтеканий масла, топлива или охлаждающей жидкости, оценку легкости пуска и равномерности работы, дымления на выпуске. Прослушивая работу двигателя, следует установить, нет ли резких шумов и стуков. При такой проверке можно выявить очевидные дефекты двигателя до проведения углубленного диагностирования.

Практика показывает, что в большинстве случаев течи можно устранить подтягиванием соединений или заменой поврежденных прокладок. Повышенное дымление на выпуске дизеля или увеличенное содержание СО в отработавших газах бензинового или газового двигателя чаще всего возникает из-за неисправности топливной аппаратуры. Стуки и резкие шумы могут быть вследствие износа поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршней и во втулках верхних головок шатунов, износа вкладышей шатунных и коренных подшипников. Они появляются и при задирах поверхностей цилиндров и поршней, а также при увеличении тепловых зазоров в приводе клапанов или поломке клапанных пружин.

Назначением ТО-1 и ТО-2 является выявление и предупреждение отказов и неисправностей механизмов и систем двигателя путем своевременного выполнения контрольно-диагностических, смазочных, крепежных, регулировочных и других работ.

Значительный объем работ при ТО-1 приходится на контроль и восстановление затяжки резьбовых соединений, крепящих оборудование, трубопроводы и приемные трубы глушителя, а также сам двигатель на опорах.

При ТО-2 проверяют и при необходимости подтягивают крепле­ние головок цилиндров, регулируют тепловые зазоры в механизме газораспределения. Проверяют и регулируют натяжение ремней привода генератора и т.п.

Смазочные работы при ТО выполняются в соответствии с таблицей (картой) смазки.

Углубленное диагностирование выполняют на стенде с беговыми барабанами, который монтируется на осмотровой канаве. Этот пост включает в себя пульт управления, вентилятор, а также нагрузочное устройство и приборы, необходимые для диагностирования. На посту можно определить мощность двигателя и расход топлива, количество газов, прорывающихся в картер (газовым счетчиком).

Для прослушивания стуков двигателей используют стетоскопы. Необходимо иметь в виду, что распознавание по характеру стуков неисправностей двигателя требует больших навыков.

Компрессию двигателя (максимальное давление в цилиндре) определяют компрессометром при проворачивании коленчатого вала стартером, вставив резиновый конусный наконечник компрессометра в отверстие для форсунки или свечи зажигания. Компрессограф снабжен самописцем для записи давления по цилиндрам. Чтобы получить достоверные результаты, компрессию определяют на прогретом двигателе, демонтировав с него все свечи зажигания или форсунки. Заданную частоту вращения вала следует обеспечивать исправной заряженной аккумуляторной батареей, перед измерением компрессии в каждом цилиндре стрелку манометра необходимо устанавливать в нулевое положение.

Минимально допустимая компрессия для дизелей около 2 МПа, а для бензиновых и газовых двигателей она зависит от степени сжатия и составляет 0,60-1,00 МПа. Разность показаний манометра в отдельных цилиндрах не должна превышать 0,2 МПа для дизелей и 0,1 МПа – для бензиновых и газовых двигателей. Резкое снижение компрессии (на 30-40%) указывает на поломку колец или залегание их в поршневых канавках.

Источник

Adblock
detector