Diagnostyka silnika

 

Badanie stanu technicznego silnika.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest ocena stanu technicznego zespołu korbowo-tłokowego i układu rozrządu bez demontażu silnika, według podstawowych metod diagnostyki silnika spalinowego.

Wykaz sprzętu i przyrządów pomiarowych

Do wykonania ćwiczenia są potrzebne:

·        szczelinomierz,

·        stetoskop,

·        próbnik ciśnienia oleju,

·        próbnik ciśnienia sprężania SPCS,

·        próbnik szczelności cylindrów PSC,

·        zestaw kluczy i narzędzi monterskich.

Zakres ćwiczenia

·        oględziny zewnętrzne silnika;

·        osłuchanie silnika;

·        pomiar ciśnienia oleju;

·        pomiar ciśnienia sprężania;

·        sprawdzenie szczelności cylindrów.

Wiadomości uzupełniające.

Przyczyny i skutki zużywania się części zespołu korbowo - tłokowego i układu rozrządu.

W czasie eksploatacji silnika elementy zespołu korbowo-tłokowego i układu rozrządu zużywają się w wyniku występowania tarcia, wysokiej temperatury pracy i chemicznego oddziaływania gazów spalinowych. W silniku objawia się to przede wszystkim stopniową utratą szczelności cylindrów. Utrata szczelności w cylindrach powoduje obniżenie ciśnienia sprężania, pogorsze­nie stopnia napełniania cylindrów, wzrost zużycia oleju i paliwa, i w rezultacie spadek mocy silnika. W przypadku wystąpienia nadmiernej nieszczelności między cylindrem i tłokiem, spaliny są przedmuchiwane do skrzyni korbowej. Na nieszczelności między kadłubem i głowicą wskazują ślady oleju na po­wierzchni cieczy chłodzącej. Przy nieszczelnych zaworach mieszanka paliwowo-powietrzna i spaliny przedostają się do kolektora wydechowego i ssącego, natomiast zwiększone luzy między trzonkiem zaworu a jego prowadnicą powodują przedostawanie się tą drogą oleju silnikowego do komory spalania. Powoduje to między innymi tworzenie się nagaru na prowadnicach trzonków zaworów ssących, który jest przyczyną ich zawieszania się i przegrzewania. Zużycie się łożysk wału korbowego powoduje wypływanie oleju przez szczeliny między czopami wału i panewkami, co prowadzi do obniżenia ciśnienia oleju i pogorsze­nia smarowania. Powstałe w wyniku zużycia zwiększone luzy współpracujących części powodują również wzrost drgań silnika i hałasu podczas jego pracy.

Ocena stanu technicznego zespołu korbowo - tłokowego i układu rozrządu, szczególnie przez osłuchanie silnika podczas pracy, wymaga dużego doświadczenia od osoby wykonującej badania. Dotyczy to głównie prawidłowego wyłonienia dźwięków świadczących o niewłaściwej pracy współpracujących części w tych układach z ogólnego hałasu pracującego silnika. Dlatego do jednoznacznego określenia stopnia zużycia części układu korbowo-tłokowego i układu rozrzą­du wskazane są badania przynajmniej dwiema metodami.

Stanowisko badawcze

Do przeprowadzenia badań stanu technicznego zespołu korbowo-tłokowego i układu rozrządu silnika spalinowego nie jest konieczne stanowisko do badań silników. Jednakże korzystanie z takiego stanowiska, a zwłaszcza z możliwo­ścią wydruku komputerowego wyników pomiarów, znacznie usprawnia badania silnika.

Metodyka badań

Badania diagnostyczne zespołu korbowo-tłokowego i układu rozrządu wykonuje się po nagrzaniu silnika spalinowego do normalnej temperatury pracy, z wyjątkiem oględzin zewnętrznych silnika.

Oględziny przeprowadza się przy niepracującym silniku, dobrym oświetleniu miejscowym i łatwym dostępie do elementów silnika. Podczas oględzin sprawdza się kompletność wszystkich zespołów i elementów silnika, prawidłowość ich mocowań i połączeń, a następnie przecieki i uszkodzenia mechaniczne. Kontroluje się i uzupełnia w miarę potrzeby poziom oleju i cieczy chłodzącej. W układzie rozrządu, po zdjęciu pokrywy głowicy, sprawdza się wzrokowo stan sprężyn zaworowych, dźwigienek i elementów regulacyjnych. Następnie przeprowadza się kontrolę i regulację luzów zaworów zgodnie z instrukcją obsługi i regulacji silnika. Pomiar luzów zaworów, w zależności od zaleceń producenta, wykonuje się „na gorąco" - tj. po nagrzaniu się silnika do normalnej temperatury pracy, lub „na zimno" - tj. po całkowitym ostygnię­ciu silnika.

W razie braku szczegółowej instrukcji regulacji zaworów, należy - kierując się usytuowaniem przewodu dolotowego i wylotowego - określić zawory ssące i wydechowe każdego cylindra, oraz obrócić wał korbowy, tak aby tłok pierwszego cy­lindra (patrząc od strony napędu wałka rozrządu) ustawił się w zewnętrznym zwrotnym położeniu (ZZ) podczas suwu sprężania. Obydwa zawory tego cylindra są wówczas zamknięte. Do ustawiania tłoka w punkcie ZZ można wykorzystać znaki służące do ustawiania zapłonu. Następnie należy spraw­dzić szczelinomierzem luz zaworów pierwszego cylindra. Rzeczywisty luz na zaworze stwierdza się wtedy, gdy blaszka szczelinomierza daje się przesuwać z nieznacznym oporem. Jeżeli zmierzony luz zaworu różni się od zalecanego, należy poluzować kluczem nakrętkę kontrującą i obracając śrubokrętem lub kluczem śrubę regulacyjną, ustawić prawidłowy luz.

Utrzymując nieruchomo śrubę regulacyjną, dokręcić nakrętkę kontrującą i ponownie zmierzyć luz zaworu, a w razie potrzeby skorygować. Następnie nale­ży obrócić wał korbowy o 120° lub o 180°, w zależności od liczby cylindrów silnika, i sprawdzić luzy zaworów w cylindrze, w którym wystąpił suw sprę­żania. Znajomość cyklu otwierania i zamykania się zaworów w poszczególnych cylindrach silnika ułatwia regulację zaworów, gdyż wykorzystuje się fakt, że zamknięty jest zawór ssący w cylindrze, w którym zaczyna się suw wydechu i zawór wydechowy, gdzie kończy się suw ssania.

Osłuchanie silnika

Celem osłuchania silnika jest wykrycie nadmiernych luzów współpracujących części zespołu korbowo-tłokowego i układu rozrządu, oraz określenie ich stanu technicznego na podstawie analizy hałasów występujących podczas pracy silnika. Hałasy pochodzące od pracujących zespołów silnika można wyeliminować przez wyłączenie ich napędu.

Silnik osłuchuje się stetoskopem lub nieuzbrojonym uchem najpierw przy obrotach biegu jałowego, a potem przy zwiększonej prędkości obrotowej. Użycie stetoskopu pozwala na lepsze osłuchanie silnika i zmniejszenie subiektyw­ności oceny. W celu wykrycia niesprawności poszczególnych mechanizmów układu korbowo-tłokowego i rozrządu w silniku, należy osłuchać rejon łożysk wału korbowego, rejon cylindrów, napędu rozrządu, wałka rozrządu i rejon zaworów.

Pomiar ciśnienia oleju

Wartość ciśnienia oleju i jego zmiany pod wpływem zmian prędkości obrotowej silnika stanowią miernik stanu układu smarowania, stanu ułożyskowania wału korbowego i rozrządu. Do przeprowadzenia pomiaru należy w miejsce czujnika ciśnienia, który steruje lampką sygnalizacyjną w zestawie wskaźników, wkręcić końcówkę próbnika ciśnienia oleju. Następnie uruchamia się silnik i mierzy ciśnienie oleju na biegu jałowym i przy nominal­nej prędkości obrotowej silnika.

Pomiar prędkości obrotowej silnika towarzyszy wielu badaniom kontrolnym i diagnostycznym. Prędkość obrotową można mierzyć różnymi sposobami, w zależności od wyposażenia silnika i rodzaju przyrządu diagnostycznego. Najbardziej rozpowszechnionym miernikiem prędkości obrotowej jest tacho­metr, którym można mierzyć - przy użyciu czujnika optycznego - obroty koła pasowego lub zamachowego, po naklejeniu na ich obwodzie białego paska. Podczas pomiaru czujnik musi być zamocowany tak, aby był zachowany od­powiedni odstęp między czujnikiem i naklejonym znakiem. W przypadku bez­piecznego i łatwego dostępu do wspomnianych kół, prędkość można mierzyć dostawiając odpowiednią końcówkę pomiarową przyrządu do osi obrotu wiru­jącego elementu.

Pomiar ciśnienia sprężania

Pomiar ciśnienia sprężania służy do sprawdzenia stopnia zużycia gładzi cylin­dra, tłoka i pierścieni, oraz przylgni zaworów i ich gniazd. Można go przeprowadzić próbnikami ciśnienia sprężania SPCS. Próbniki te mają w uchwycie wbudowany przycisk do uruchamiania silnika.

Po nagrzaniu silnika do normalnej temperatury pracy należy wykręcić wszystkie wtryskiwacze lub świece zapłonowe, oraz w jednym z wtryskiwaczy zastą­pić rozpylacz odpowiednią końcówką pomiarową, a w silniku z zapłonem iskrowym całkowicie otworzyć przepustnicę (np. rozpieraczem), w celu uzyskania lepszego napełnienia cylindrów. Przed pomiarem zamyka się dopływ paliwa do silnika, wkłada czysty diagram do próbnika, odpowietrza próbnik (przez naciśnięcie zaworka odpowietrzającego) i łączy szczelnie próbnik z elemen­tem pomiarowym.

Dla silnika z zapłonem samoczynnym element pomiarowy stanowi wtryskiwacz z końcówką pomiarową zamocowaną w miejscu rozpylacza. W przypad­ku uruchamiania silnika przez osobę obsługującą przyrząd, trzeba obydwa prze­wody elektryczne zakończone wtyczką przyłączyć do zacisków znajdujących się na uchwycie próbnika, oraz przewód zakończony dużym uchwytem przyłączyć do centralnie umieszczonego zacisku rozrusznika, w miejscu w którym doprowadzony jest „gruby" przewód od akumulatora, a drugi przewód do za­cisku rozrusznika, do którego przyłączony jest przewód włącznika zapłonu (rys.4). Następnie uruchomić silnik rozrusznikiem (w celu usunięcia resztek mieszanki paliwowej z cylindrów), połączyć próbnik z badanym cylindrem, poprzez zamocowanie w miejsce wtryskiwacza elementu pomiarowego lub dociśnięcie stożka gumowego do otworu świecy zapłonowej, zwracając uwa­gę na zachowanie szczelności tego połączenia. Po tych przygotowaniach po­nownie włączyć rozrusznik i napędzać nim silnik, aż wskazówka (rejestrator kreślący na diagramie) nie przestanie się przesuwać. Podczas pomiarów wał korbowy powinien obracać się z prędkością co najmniej 100 obr/min. Po wy­łączeniu rozrusznika trzeba odpowietrzyć próbnik (wskazówka musi wrócić do pozycji początkowej), przesunąć kasetę diagramu na następną pozycję i wykonać pomiar w następnym cylindrze. Jeżeli wynik pomiaru odbiega od wymaganego, to należy go powtórzyć, aby upewnić się o prawidłowości uzy­skanego rezultatu.

Dla cylindrów, w których stwierdzono zbyt niskie ciśnienie sprężania przeprowadza się dodatkowo tzw. próbę olejową, aby sprawdzić, czy przyczyną tego jest zużycie pierścieni i gładzi cylindrowej. Polega ona na tym, że do tych cylindrów wstrzykuje się niewielką ilość oleju silnikowego (do 10 cm3) i roz­prowadza go po gładzi cylindrowej przez kilkakrotny obrót wałem. Następnie ponownie mierzy się ciśnienie sprężania. Jeżeli jest ono nadal zbyt niskie, to świadczy o złej pracy zaworów lub o uszkodzeniu uszczelki pod głowicą.

Sprawdzenie szczelności cylindrów

Sprawdzenie szczelności cylindrów polega na pomiarze próbnikiem typu PSC spadku ciśnienia powietrza doprowadzonego do cylindra i osłuchaniu stetoskopem miejsc ewentualnych przedmuchów powietrza w silniku. Pomiary przeprowadza się po nagrzaniu silnika do normalnej temperatury pracy i przy ustawieniu tłoka w badanym cylindrze w końcu suwu sprężania. Do ustawie­nia tłoka należy wykorzystać specjalną opaskę zakładaną na koło pasowe wału korbowego i znaki fabryczne określające punkt ZZ tłoka dla danego typu silnika.

W celu przeprowadzenia badań należy wykręcić wszystkie świece zapłonowe lub wtryskiwacze. Obracając wał korbowy zgodnie z kierunkiem obrotów sil­nika, ustawić tłok badanego cylindra w końcu suwu sprężania i unieruchomić wał na czas pomiaru. Przyłączyć próbnik szczelności cylindrów z jednej strony do instalacji sprężonego powietrza, a z drugiej do otworu świecy zapłonowej lub wtryskiwacza. Następnie otworzyć zawór doprowadzający powietrze do przestrzeni nad tłokiem badanego cylindra i na manometrze pomiarowym odczytać, w zależności od rodzaju próbnika, wartość spadku ciśnienia lub szczel­ność cylindra. Otrzymany wynik należy porównać z fabrycznymi kryteriami oceny stanu technicznego silnika. W razie przekroczenia dopuszczalnych war­tości spadku ciśnienia osłuchać stetoskopem otwór miernika poziomu oleju i wlewu oleju, kolektor wydechowy i ssący, sąsiednie cylindry przez otwory po świecach lub wtryskiwaczach, oraz sprawdzić, czy powietrze przedostaje się do cieczy chłodzącej.

Opracowanie wyników badań i wniosków

Wyniki badań należy wpisać do tabel. Na podstawie uzyskanych wyników i odniesienia ich do danych podawanych przez producenta silnika lub przyrządu diagnostycznego ocenić stan techniczny poszczególnych elementów zespołu korbowo-tłokowego i układu rozrządu w badanych silnikach spalinowych.