Работоспособность двигателя определяют параметрами показателей назначения, такими как мощность и расход топлива. В процессе эксплуатации допустимо снижение эффективной мощности не более чем на 5% и повышение расхода топлива (часового) не более чем на 7% в сравнении с номиналом. Если эти требования не соблюдаются, то считают, что двигатель не работоспособен (производительность мобильной машины занижена, экономичность ухудшена). Параметры состояния систем и механизмов двигателя, которые влияют на его работоспособность, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Параметры состояния систем и механизмов двигателя, которые влияют на его работоспособность.
| Показатели назначения | Системы и механизмы, которые влияют на показатели назначения | Параметры (признаки) технического состояния | Диагностические параметры (признаки) |
| Система подачи топлива | Качество распыла; момент (угол) впрыскивания; количество топлива; равномерность подачи топлива по цилиндрам | Дымность выпускных газов; жёсткая/мягкая работа двигателя; нагрев выпускного тракта; неравномерность вращения коленчатого вала (перебои в работе); трудный пуск двигателя | |
| Система подачи и очистки воздуха | Давление наддува; сопротивление воздухоочистителя; проводимость и герметичность впускного тракта | Разрежение во всасывающем тракте; подсос воздуха в стыках; давление наддува; дымность выпускных газов | |
| Мощность, расход топлива | |||
| ГРМ (газо-распределительный механизм) | Износ деталей ГРМ; упругость пружин клапанов; фазы газораспределения; зазор в ГРМ | Стуки в зоне клапанов; перебои в работе двигателя; герметичность соединения клапан-седло | |
| Цилиндро-поршневая группа | Подвижность поршневых колец; износ и упругость поршневых колец; износ цилиндра; износ поршня | Расход масла на угар; количество газов, которые прорываются в картер; трудный пуск двигателя; разрежение в цилиндре; давление в конце такта сжатия (компрессия); дымность выпускных газов |
Система подачи топлива. На эту систему приходится 20-35% всех отказов двигателей. Изменению качества смесеобразования и процесса сгорания в цилиндрах двигателя способствуют:
1) ухудшение качества распыливания топлива форсунками;
2) отклонение момента впрыскивания от нормального;
3) увеличение цикловой подачи.
В результате этого изменяется расход топлива и мощность двигателя.
Признаки неполного сгорания топлива:
1) дымный выпуск;
2) перебои в работе двигателя.
Признаки позднего впрыскивания топлива:
1) «мягкая» работа дизеля (аналогична работе карбюраторного двигателя);
2) дымный выпуск – белый дым;
3) перегрев двигателя (в особенности деталей выпускного тракта).
Признаки раннего впрыскивания топлива:
1) «жёсткая» работа дизеля;
2) дымный выпуск – чёрный дым;
3) возможные стуки в деталях КШМ (кривошипно-шатунный механизм).
Признаки неравномерной подачи топлива по цилиндрам – неравномерное вращение коленчатого вала, а также работа с перебоями. При отказе одной из форсунок наблюдается усиление перебоев в работе.
В карбюраторных двигателях момент зажигания оказывает практически такое же влияние на процесс сгорания, как и момент впрыскивания топлива в дизельном двигателе.
Отклонение от нормы момента зажигания и количества поступающего топлива (признаки):
1) «мягкая»/«жёсткая» работа;
2) стуки;
3) дымление;
4) перебои в работе;
5) перегрев двигателя.
На мощность, экономичность и работоспособность двигателя влияют топливная аппаратура дизеля и система питания совместно с системой зажигания карбюраторного двигателя. В связи с вышеизложенным, при отклонении мощности и расхода топлива двигателя от нормы и при появлении указанных признаков следует незамедлительно проверить состояние системы питания (для карбюраторных двигателей систему питания и систему зажигания).
Система подачи воздуха. Наполнение цилиндров воздухом напрямую зависит от технического состояния турбокомпрессора (для двигателей, снабжённых турбокомпрессором), которое характеризуется следующими параметрами – давление наддува и проводимость впускного тракта. К снижению проводимости приводит:
1) появление нагара на стенках впускных каналов головки цилиндров;
2) появления нагара на поверхности тарелок выпускных клапанов.
Ухудшение проводимости приводит к уменьшению степени разрежения воздуха во впускном тракте (после воздухоочистителя), что является косвенным параметром его технического состояния. Всё это влечёт за собой снижение наполнения цилиндров воздухом.
Ускоренный износ деталей цилиндропоршневой группы двигателей вызывается нарушением герметичности впускного тракта и сопровождается подсосом запылённого воздуха (минуя воздухоочиститель).
Засорение воздухоочистителя влечёт за собой ухудшение его проводимости и уменьшение наполнения цилиндров воздухом, что, в конечном счёте, снижает мощность двигателя (дымление вследствие неполного сгорания топлива).
Проверка системы очистки воздуха должна проводиться во вторую очередь.
Механизм газораспределения. Различают следующие параметры состояния механизма газораспределения:
1) износ деталей механизма;
2) упругость клапанных пружин;
3) герметичность соединения клапан-седло;
4) тепловой зазор.
Изношенность деталей механизма газораспределения, а также увеличение теплового зазора в клапанах, влекут за собой изменение фаз газораспределения и уменьшение открытия клапанов, приводящее к изменению степени наполнения и очистки цилиндров за время тактов впуска/выпуска. Признаки данных неисправностей:
1) стуки в зоне клапанов;
2) шум шестерен газораспределения.
Перебои в работе двигателя, а также резкие хлопки на выпуске (при прогорании фаски клапана либо седла) вызваны потерей герметичности соединений клапан-седло.
Скорость изменения параметров состояния газораспределительного механизма меньше, нежели чем у агрегатов топливной аппаратуры. Из-за этого понижение мощности и экономичности двигателя вследствие нарушения фаз газораспределения обычно менее вероятно, чем из-за неисправностей топливной аппаратуры и системы очистки воздуха. В связи с этим проверка механизма газораспределения должна проводиться в третью очередь (исключение – подгорание клапанов, сопровождаемое свистом/шипением воздуха в коллекторах при прокручивании коленчатого вала).
Цилиндропоршневая группа. Увеличение утечки газов в соединении цилиндр-поршень вызывается следующими причинами:
1) износ деталей цилиндропоршневой группы;
2) снижение упругости поршневых колец;
3) закоксовывание поршневых колец.
Это вызывает изменение косвенных параметров состояния, ухудшающих протекание рабочего процесса:
- уменьшение давления в цилиндре в конце такта сжатия (компрессия);
- уменьшение степени разряжения на такте впуска.
Это отражается в основном на малых скоростных режимах, например, при пуске двигателя, т.к. трудный пуск является косвенным признаком износа цилиндропоршневой группы. Но на больших скоростных режимах степень сжатия и разрежения из-за дросселирования изменяется не столь значительно, поэтому мощность двигателя даже при предельных износах деталей цилиндропоршневой группы уменьшается только до 10% от номинала.
Следует иметь в виду, что при износе деталей цилиндропоршневой группы и при закоксовывании поршневых колец существенно увеличивается прорыв газов в картер, а также угар картерного масла. Эти косвенные параметры позволяют оценить техническое состояние цилиндропоршневой группы и служат критериями её предельного состояния. Помимо этого, газы, которые прорываются в картер, вызывают ускорение старения моторного масла, а его повышенный угар ведёт к образованию нагара в камере сгорания, снижению экономичности двигателя и к закоксовыванию поршневых колец. При снижении мощности и ухудшении экономичности цилиндропоршневая группа проверяется в последнюю очередь.