Характеристика и особенности выполнения контрольно-диагностических и регулировочных работ.

Двигатель. Контрольно-диагностические и регулировоч­ные работы составляют группу наиболее сложных и трудо­емких работ ТО, выполняемых с помощью специальных приборов, стендов (часто достаточно сложных и дорого­стоящих) работниками высокой квалификации.

При контрольном осмотре двигателя, его систем и механиз­мов выявляется наличие подтеканий масла, топлива, охлажда­ющей жидкости, производится проверка работы двигателя (легкость пуска, наличие резких шумов, стуков, дымление на выпуске и т.д.). Проверяются также равномерность и устойчи­вость работы двигателя при различной частоте вращения ко­ленчатого вала, плотность соединений системы выпуска, показания контрольных приборов. Таким образом, при конт­рольном осмотре выявляются очевидные неисправности двига­теля.

После контрольного осмотра производится общее диагно­стирование двигателя. В качестве диагностических пара­метров, используемых при этом, служат мощностные и экономические показатели. Определяют их с помощью динамо­метрических стендов, позволяющих создавать соответствующие скоростной и нагрузочный режимы двигателя. Замеренные значения диагностических параметров дают возможность су­дить о степени пригодности двигателя к дальнейшей эксплуа­тации. Если они окажутся за пределами допустимых значений, проводят поэлементное диагностирование систем, механизмов двигателя.

Отказы и неисправности двигателя возникают в основном в деталях его цилиндропоршневой группы, кривошипно-ша-тунном и газораспределительном механизмах, в системах зажигания, питания, охлаждения и смазки. Именно на эти механизмы и системы двигателя приходится основной объем кон­трольно-диагностических и регулировочных работ.

Характерными неисправностями деталей цилиндропорш­невой группы, кривошипно-шатунного и газораспределитель­ного механизмов являются: предельный износ цилиндров, поршневых колец, канавок, стенок и бобышек поршня, порш­невых пальцев, втулок головок шатунов, вкладышей и шеек коленчатого вала; задиры зеркала цилиндра, закоксовывание и поломка поршневых колец; предельный износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезд, кулач­ков распределительного вала, потеря упругости или поломка клапанных пружин.

Основными диагностическими признаками, информирую­щими об указанных неисправностях, являются: стуки и шум при работе двигателя; уменьшение компрессии в цилиндрах; прорыв газов в картер; утечка из цилиндров сжатого воздуха; разрежение во впускном трубопроводе; угар масла; повышен­ная концентрация продуктов изнашивания в картерном масле.

Оценка технического состояния деталей цилиндропоршне­вой группы по давлению в конце такта сжатия осуществляется с помощью компрессометра (манометра, фиксирующего мак­симальное значение давления) или компрессографа (записыва­ющего манометра).

Компрессию карбюраторного двигателя проверяют после его прогрева до нормального теплового состояния (75…95°С), при вывернутых свечах, сообщая стартером коленчатому валу частоту вращения не менее 2,5…3 с¹. Компрессометр резино­вым наконечником плотно устанавливается в свечное отвер­стие (рис. 5.18). В дизельном двигателе компрессию замеряют после достижения им нормального теплового режима, но при работе на холостом ходу (частота вращения коленчатого вала 7,5…9 с¹). Компрессия замеряется поочередно в каждом ци­линдре, компрессометр устанавливается в отверстие под фор­сунку. Замеры компрессии повторяют 2…3 раза для каждого цилиндра.

Определение компрессии не позволяет локализовать при­чину негерметичности надпоршневого пространства, Она мо­жет заключаться в неплотности сопряжений поршневое кольцо -гильза цилиндра, клапан — гнездо клапана, прогорании про­кладки головки блока. Для установления конкретной причи­ны неисправности в цилиндр двигателя заливают 20…25 см³ моторного масла (повышается герметичность сопряжения кольцо — гильза) и повторяют замер. Увеличение показаний компрессометра свидетельствует о неплотности поршневых колец. Если показания не изменились, необходимо проверить герметичность клапанов или прокладок.

Утечку газов, прорывающихся в картер двигателя через неплотности в поршневых кольцах, измеряют с помощью газо­вого счетчика бытового типа или расходомера, присо­единяемых к маслоналивной горловине. Картер при измерении герметизируют (закрывают вентиляционную трубку, отвер­стие для маслоизмерительного щупа). Замеры осуществляют при работе двигателя под нагрузкой, создаваемой динамомет­рическим стендом. Метод относительно прост, однако получе­ние с его помощью достоверных сравнимых результатов сопряжено с трудностью создания условий, имитирующих ра­боту двигателя с полной нагрузкой.

Разрежение во впускном трубопроводе двигателя зависит не только от состояния деталей цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма, но и от сопротивления воздушного фильтра и самого впускного трубопровода, установки зажигания, регулировки карбюратора и т.д. Измеряют разрежение с помощью вакуумметра, присоединяемого к впуск­ному трубопроводу. Недостатком данного метода является то, что он не позволяет локализовать место неисправности.

Достаточно широко применяется в практике способ оцен­ки технического состояния деталей цилиндропоршневой груп­пы и клапанов по относительной утечке сжатого воздуха из цилиндра.

В последнее время для определения технического состояния двигателя этим способом применяется пневмотестер мод. К272 (рис. 5.19), который состоит из блока питания 4, указателя 6, быстросъемной муфты 8, соединенных гибкими воздухопрово­дами 5.

Блок питания представляет собой редуктор давления с фильтром тонкой очистки; указатель 6 объединяет манометр и корундовую втулку 9 с калиброванным отверстием диаметром 1,2 мм. Втулка завальцована во входном штуцере указателя.

Быстросъемная муфта служит для подключения пневмотестера к проверяемому цилиндру. Для предотвращения расхода воздуха в отключенном состоянии муфта снабжена запорным клапаном. Другая муфта 1 служит для подвода сжатого возду­ха к блоку питания. С помощью этой же муфты сжатый воздух может подаваться непосредственно в проверяемый цилиндр.

Для подсоединения шлангов к двигателю служит универ­сальный составной штуцер (рис. 5.20), состоящий из ниппеля 4, штуцера 3 и наконечника 1. Нако­нечник используется для дизельно­го двигателя, крепление штуцера в этом случае производится с помо­щью упора 2. Соединение штуцера с ниппелем уплотняется проклад­кой 5, а с двигателем — прокладка­ми 8, 7, 6. Сигнализатор 9 предназначен для контроля начала такта сжатия в цилиндре. Конт­рольный дроссель 10 служит для проверки исправности пневмотес-тера и представляет собой корундо­вую втулку с отверстием 1,2 мм, завальцованную в штуцер.

Проверка герметичности над­поршневого пространства цилинд­ра двигателя производится путем измерения давления воздуха в цилиндре, подаваемого через калиброванное отверртие корундовой втулки 9. При наличии утечки воздуха из надпоршневого пространства будет наблю­даться снижение давления, которое пропорционально расходу воздуха через неплотности в цилиндре. Так как давление воз­духа до корундовой втулки поддерживается редуктором на постоянном уровне (0,16 МПа), снижение давления, наблюда­емое по манометру, будет характеризовать износ цилиндро-поршневой группы, состояние клапанов, прокладки головки блока, цилиндров. Неисправности клапанов, прокладки го­ловки блока встречаются сравнительно редко. Как правило, причиной утечки является износ ЦПГ.

Герметичность надпоршневого пространства карбюратор­ных и дизельных двигателей считается удовлетворительной, если давление будет не менее 0,11 МПа. Места утечки возду­ха определяются прослушиванием. Для более точного опреде­ления мест утечки в цилиндр двигателя подают воздух непосредственно от сети сжатого воздуха. Для этого муфту отсоединяют от блока питания пневмотестера и присоединяют к штуцеру цилиндра. Места утечки определяются по месту вы­хода воздуха: в глушитель (негерметичность выпускного кла­пана), в карбюратор (негерметичность впускного клапана), в маслоналивную горловину (неплотности поршневых колец), в наливную горловину радиатора (прогорание прокладки блока) и т.д. Достоинством описанного метода является возможность раздельного определения технического состояния отдельных сопряжений, деталей цилиндропоршневой группы и газо­распределительного механизма. С другой стороны, он до­статочно трудоемок, связан с необходимостью отворачивания свечей зажигания (форсунок).

Возможность оценки технического состояния деталей ци­линдропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя методом диагностирования по составу картерного масла основывается на следующем. В процессе работы двига­теля вследствие изнашивания стенок цилиндров, шеек и вкла­дышей коленчатого вала, поршней, поршневых колец, втулок поршневых пальцев в масло попадают продукты изнашивания (частички железа, олова, алюминия, свинца, хрома и др.). Кро­ме того, в масло попадают кремний при недостаточной очистке всасываемого воздуха и свинец, содержащийся в этилирован­ном бензине. Содержание этих элементов в масле пропорцио­нально скорости изнашивания деталей, а также коэффициенту пропуска пыли воздухоочистителем и объему несгоревшего топлива, попадающего в картер вместе с прорвавшимися га­зами. После выработки сопряжением своего ресурса интенсив­ность изнашивания деталей сильно возрастает, что вызывает резкое повышение концентрации соответствующих элементов в масле. По наличию в масле различных элементов можно ана­лизировать изменение технического состояния двигателя и оп­ределять место неисправности. Практическая ценность метода заключается еще в том, что он позволяет выявлять отказы воз­душных (по повышению содержания кремния) и масляных фильтров (по увеличению общего загрязнения масла), приводя­щие к ускорению абразивного изнашивания двигателя и сни­жению его долговечности в 1,5…2 раза.

Практически диагностирование двигателя по составу кар­терного масла заключается в следующем. Из картера двигателя периодически производится отбор проб масла (на каждой пробе указывается дата взятия и пробег автомобиля на этот момент). Для определения содержания в масле продуктов из­нашивания и кремния используется, в частности, эмиссионный спектральный анализ. Вещество сжигается в электрической дуге, и при этом каждый химический элемент излучает свето­вые волны строго определенной длины. Выделение необходи­мых длин волн спектра (аналитических линий) и определение их интенсивности производится с помощью спектрографов или квантометров (спектрометров с фотоэлектрической регистра­цией). По интенсивности аналитических линий и производится определение содержания данного элемента в пробе. На основе сравнения результатов с предельным содержанием элементов для конкретных условий эксплуатации делается диагности­ческое заключение.

Ввиду сложности и высокой производительности уста­новок спектрального анализа (на 1500…2000 автомобилей требуется одна установка) широкое применение данного метода диагностирования на автомобильном транспорте затруднено.

Диагностирование двигателя (в частности, его подшип­ников и клапанов) по виброакустическим сигналам основыва­ется на следующем. Колебания, возникающие в результате ударных взаимодействий деталей двигателя (при посадке кла­пана на седло, перекладке поршня, изменении давления в ка­мере сгорания, выборе зазора в шатунном подшипнике), проявляются при определенном угле поворота коленчатого вала двигателя. При этом они происходят с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала или кратной ей. Исследо­вание виброакустического сигнала в определенные моменты времени по углу поворота коленчатого вала ив диапазоне частоты собственных колебаний различных деталей (подшип­ников двигателя, клапанов и т.д.) или их гармоник позволяет осуществить диагностирование отдельных деталей двигателя (подшипников, клапанов) по параметрам вибраций.

Смещение этих процессов в ту или иную сторону (отно­сительно определенного угла поворота коленчатого вала) бу­дет свидетельствовать об отклонениях от нормы в работе механизма или о том, что в сопряжении имеются зазоры, не соответствующие номинальным. Наличие зазоров в значи­тельной мере может влиять на изменение скорости тел в мо­мент соударения, что в свою очередь вызовет изменение энергии колебаний. Упругие деформации, возникающие при соударении деталей в месте контакта, порождают волны коле­баний, которые, передаваясь корпусу, вызывают его вибра­цию. Колебания деталей происходят как с собственной (резонансной) частотой, так и с частотой, кратной ее гармони­кам. При этом для основных деталей двигателя (подшипников, клапанов, колец, поршней) частоты собственных колебаний значительно различаются, что облегчает их выделение из об­щего спектра вибраций.

Практически диагностирование какого-либо.сопряжения заключается в выделении присущего только ему импульсного сигнала из результирующего и затем в сравнении полученного сигнала с эталоном. Для съема сигнала используются, как правило, пьезоэлектрические датчики ускорений вибраций. Измерительное устройство включает усилитель мощности зву­ковых сигналов, полосовой фильтр, детектор, стробатор (уст­ройство, пропускающее сигнал только в определенные промежутки времени), пороговое устройство, блоки измерения и выдачи результатов.

В связи с тем что виброакустический метод требует слож­ной контрольно-измерительной и регистрирующей аппарату­ры, он не нашел пока широкого практического применения для диагностирования технического состояния двигателей, а также других агрегатов автомобилей.

Самым простым приемом диагностирования двигателей по шумам и вибрациям является прослушивание их с помощью акустического стетофонендоскопа. При этом звуковые волны передаются по слуховому стержню, приставляемому к конст­рукции, мембране, а от нее через слуховые трубки и наконеч­ники к ушам контролера. Для каждого сопряжения имеют место характерные зоны прослушивания и режимы работы двигателя. Например, стук клапанов прослушивается в верх­ней части блока цилиндра при малой частоте вращения колен­чатого вала на холостом ходу двигателя при небольшом увеличении частоты вращения. Стук шатунных подшипников коленчатого вала — звонкий, среднего тона, исчезающий при отключении свечи проверяемого цилиндра — прослушивается в зоне верхней мертвой точки при резком изменении режима работы двигателя.

Для оценки технического состояния двигателя по харак­теру стуков, установления конкретной их причины требуется большой практический опыт.

При обнаружении стука в клапанном механизме произво­дится проверка и регулировка тепловых зазоров между торца­ми стержней клапанов и толкателями или носками коромысел (при верхнем расположении клапанов). Зазоры проверяют с помощью пластинчатого щупа при полностью закрытых кла­панах. При-необходимости производится регулировка зазоров поочередно для каждого цилиндра в соответствии с порядком их работы (начиная с первого цилиндра).

Диагностирование общего технического состояния систе­мы питания производят методом дорожных или стендовых испытаний автомобиля. Оценка производится по расходу топ­лива при заданной нагрузке и составу отработавших газов. Перед проверкой расхода топлива производится испытание автомобиля по величине выбега, что необходимо для исключе­ния влияния на получаемые результаты регулировки тормо­зов, подшипников ступиц колес, давления воздуха в шинах. Выбег автомобиля с номинальной нагрузкой определяется на горизонтальном прямом участке дороги при движении его по инерции со скоростью 50 км/ч до полной остановки. Конт­рольный расход топлива определяется при постоянной скорос­ти от 30 до 40 км/ч для грузовых автомобилей и от 40 до 80 км/ч для легковых. Методу дорожных испытаний присущ ряд недостатков — трудность выбора участка дороги с посто­янными характеристиками условий движения, влияние атмос­ферных факторов и др.

Диагностирование на стенде с беговыми барабанами ис­ключает указанные недостатки и дает более достоверные ре­зультаты. Замер расхода топлива осуществляется при предварительно прогретых двигателе и трансмиссии на опре­деленных скоростном и нагрузочном режимах (рис. 5.21).

Оценка технического состояния двигателя по составу от­работавших газов имеет особо важное значение, поскольку связана с проблемой снижения загрязнения атмосферы токсич­ными веществами.

Из общего количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, на автомобильный транспорт приходится до 60%. Основными источниками загрязнения окружающей среды явля­ются отработавшие газы автомобильных двигателей. Кроме того, значительное количество вредных веществ поступает в атмосферу с картерными газами и вследствие испарения топ­лива.

Отработавшие газы двигателей имеют в своем составе свыше 100 различных компонентов, большинство из которых токсичны — оксид углерода, различные окислы азота, альдеги­ды, углеводороды, сернистый газ, сажа, бензопирен и бензо-трацен, свинец (при применении этилированного бензина). В табл. 5.6 приведен ориентировочный состав отработавших газов автомобильных двигателей.

Уровень токсичности бензиновых двигателей значительно выше, чем дизельных. Наиболее токсичны такие компоненты отработавших газов бензиновых двигателей, как оксид угле­рода, окислы азота, углеводороды, а также свинец.

В соответствии с ГОСТ 17.2.2.03–87 содержание СО и уг­леводородов в отработавших газах двигателей не должно пре­вышать значений, приведенных в табл. 5.7.

Содержание оксида углерода и углеводородов в отрабо­тавших газах автомобилей определяют при работе двигателя на холостом ходу для двух частот вращения коленчатого вала, установленных предприятием-изготовителем: минималь­ной (n_min) и повышенной (n_пов) в диапазоне 2000 мин’ — 0,8 n_ном. Стандарт распространяется на автотранспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине, сжатом и сжиженном газах, бензогазовых смесях, и не распро­страняется на автомобили, полная масса которых менее 400 кг или максимальная скорость не превышает 50 км/ч, на автомо­били с двухтактными и роторными двигателями.

Оценка вредности отработавших газов автомобилей с ди­зельными двигателями производится по их дымности. Уровень дымности устанавливается ГОСТ 21393–75 «Автомобили с дизелями. Дымность отработавших газов». ГОСТ устанавли­вает два параметра дымности: основной и вспомогательный.

Основным нормируемым параметром дымности является натуральный показатель ослабления светового потока К, , вспомогательным — коэффициент ослабления светового потока N. ?; Натуральный показатель ослабления светового потока К, м^-1 -величина, обратная толщине слоя отработавших газов, прохо­дя который поток излучения от источника света дымомера ослабляется в e раз. Отсчитывается по основной шкале инди­катора дымомера. Коэффициент ослабления светового потока N, % — степень ослабления светового потока вследствие по­глощения и рассеивания света отработавшими газами при прохождении ими рабочей трубы дымомера. Отсчитывается по вспомогательной шкале дымомера. Дымность автомобилей во время гарантийного пробега (гарантийного срока службы), а также в течение всего срока эксплуатации непосредственно после выполнения услуг по техническому обслуживанию и ре­монту не должна превышать значений, указанных в табл. 5.8. Для определения содержания СО в отработавших газах применяются газоанализаторы разных типов. Ранее для опре­деления содержания СО широко применялись приборы, работа которых основана на определении теплоты сгорания СО на каталитически активной платиновой спирали. Работа таких приборов заключается в том, что к порции газа, отбираемой для анализа, в определенном соотношении подается чистый атмосферный воздух. Отработавшие газы сжигаются, нагре­вая платиновую нить. Повышение их температуры в это время при определенных условиях пропорционально содержанию СО в отработавших газах. К таким приборам относятся инди­катор модели И-СО, выпускавшийся ранее в России, «Элкон Ш-100» и др. Точность измерений данными приборами относи­тельно невысока (±10%), поэтому они могут применяться толь­ко для экспресс-анализа.

К другой группе приборов для определения содержания СО по теплопроводности относят альфаметры. В приборах этого типа часть газа пропускают через нагретую платиновую проволоку. Одновременно через другую платиновую проволо­ку пропускают воздух. На богатых смесях в отработавших газах двигателя содержится большое количество Н₂, облада­ющего высоким коэффициентом теплопроводности. Водород интенсивно отнимает тепло у платиновой нити, вызывая пони­жение ее сопротивления и увеличение силы тока в измеритель­ной системе. Через другую нагретую платиновую проволоку пропускают воздух. Сопоставление температур охлаждения обеих проволок позволяет судить о содержании СО в отрабо­тавших газах. Альфаметры могут быть применены для косвен­ной оценки содержания СО в отработавших газах. Их относят к простейшему классу измерительной техники и применяют только при регулировке карбюраторов. К числу таких прибо­ров относятся альфаметры AST-70 и AST-76, а также некото­рые другие приборы, встроенные в мотор-тестеры.

Наибольшее распространение при анализе отработавших газов нашли газоанализаторы с использованием инфракрасно­го излучения. В таких газоанализаторах анализ оксида и ди­оксида углерода производится с помощью недисперсионных инфракрасных лучей. Физический смысл процесса заключает­ся в том, что эти тазы поглощают инфракрасные лучи с опре­деленной длиной волны. Так, оксид углерода поглощает инфракрасные лучи с длиной волны 4,7 мкм, а диоксид углеро­да — 4,3 мкм. Следовательно, с помощью детектора, чувстви­тельного к инфракрасным лучам с определенной длиной волны, определяется степень их поглощения при прохождении анализируемой пробы, в результате чего становится возмож­ным установление концентрации того или иного компонента. Схема газоанализатора, работающего по принципу инфра­красного излучения, показана на рис. 5.22.

Отработавшие газы с помощью мембранного насоса 5 че­рез газозаборный зонд поступают в отделитель конденсата, где оседает вода. Затем происходит очистка отработавших газов от твердых примесей в фильтрах 3 и 4, после чего газы поступают в рабочую камеру измерительной кюветы. Камера сравнения 9 заполнена инертным газом N₂ и закрыта. От источ­ников инфракрасного излучения с параболическим зеркалом поток излучения, периодически прерываемый обтюратором, приводимым во вращение от синхронного электродвигателя, проходит через рабочую и сравнительную камеры. В рабочей камере происходит поглощение инфракрасного излучения оп­ределенного компонента отработавших газов (в данном случае СО) в зависимости от его концентрации, в сравнительной же камере этого не происходит из-за поглощения определен­ной части инфракрасных лучей в лучеприемнике, возникает разница температур и давлений обеих камер. Вследствие это­го расположенный между камерами лучеприемника мембран­ный конденсатор 12 изменяет свою емкость. Сигнал с конденсатора подается на усилитель 11 и далее на регистриру­ющий прибор.

По такому принципу работают газоанализаторы типа Ав­тотест СО-СН-1 (Россия), ЕТТ фирмы БОШ.

1 — газозаборный зонд: 2 — отделитель конденсата: 3 — фильтр тонкой очистки;

4 защитный фильтр; 5 — мембранный насос; 6 — источник инфракрасного

излучения с параболическим зеркалом: 7 — синхронный электродвигатель;

8 — обтюратор; 9 — кювета сравнения; 10 — лучеприемник инфракрасного излучения;

// усилитель: 12 — мембранный конденсатор; 13 — измерительная кювета;

14 — индикаторный прибор

Более точным и информативным методом определения со­держания углеводородов в отработавших газах является ионизационно-плазменный метод. Он применяется в научно-исследовательских целях в основном для определения суммарного количества СН в отработавших газах. В отличие от инф­ракрасных газоанализаторов ионизационно-плазменная аппа­ратура не чувствительна к содержанию СО, и паров Н₂0. Это обеспечивает более высокую степень точности при оценке со­держания суммарного количества СН в отработавших газах.

Концентрация углеводородов определяется измерением тока ионизации, который изменяется при сгорании веществ. При сгорании чистого водорода его пламя не образует тока ионизации. Если в этом пламени сгорают другие вещества, то образуется ионизационный ток, сила которого пропорцио­нальна массе сгоревших компонентов. В ионизационную ка­меру (рис. 5.23) подаются под давлением водород и воздух. С помощью устройства 8 водород воспламеняется. При введе­нии в пламя водорода анализируемой пробы образуется ток ионизации, который подается на усилитель и регистрируется самописцем или регистрирующим прибором. Детектор чув­ствителен только к веществам органического происхождения. При этом обеспечивается линейная зависимость между концен­трацией в анализируемой пробе органических веществ и вы­ходными сигналами.

1 ионизационная камера; 2 анализируемая проба; 3 водород; 4 воздух:

5 — усилитель; 6 самописец; 7 плазма водорода; 8 — устройство

для воспламенения водорода

Приборы для определения содержания N0 . Содержание NO_x в отработавших газах автомобилей определяется содер­жанием NO и NO,. Соотношение указанных компонентов зависит от коэффициента избытка воздуха, времени, прошед­шего от момента отбора отработавших газов до начала анализа, и наличия других компонентов, содержащихся в отработав­ших газах.

Непрерывный анализ содержания оксидов азота в боль­шинстве приборов для определения NO_x осуществляют, ис­пользуя химлюминесцентный эффект. Он заключается в том, что при быстром протекании реакции взаимодействия NO, и озона 0₃ часть образующегося N0₂ остается активи­зированной и в дальнейшем, превращаясь в стабилизированный NO,, вызывает люминесценцию. Испущенный свет улавлива­ется фотоэлектронным устройством и преобразуется в сигнал. По такому принципу работает газоанализатор 344-ХЛ01, структурная схема которого показана на рис. 5.24. Он состоит из двух блоков: устройства УПП-008 (Г) и блока БА-101 (II). Устройство УПП-008 предназначено для отбора, очистки от технических примесей и подачи пробы отработавших газов автомобильных двигателей и поверочных смесей под стабили­зированным давлением в блок БА-101. Блок БА-101 служит для измерения содержания оксидов азота.

Газоанализатор работает следующим образом. Анализиру­емый газ с помощью гибкого обогреваемого газоотборника 1 подается в устройство пробоподготовки 2, где производится его предварительная и окончательная очистка. Очищенный газ поступает через газовый тракт блока БА-101 в реакцион­ную камеру 4. Весь газовый тракт от точки забора пробы до реакционной камеры обогревается для предотвращения кон­денсации водяного пара внутри газового тракта.

В реакционную камеру, кроме анализируемого газа, из генератора озона 3 поступает озон. В результате химической реакции между озоном и оксидом азота возникает световое излучение (химлюминесценция), которое воспринимается фо­тоэлектронным умножителем 5. При этом количество излучае­мой энергии пропорционально концентрации оксидов азота. Полученный сигнал поступает на усилитель постоянного тока 6, затем на измерительный цифровой прибор 7.

Дымомеры и сажемеры. Эти приборы применяются для оп­ределения дымности отработавших газов дизелей. Одним из первых методов измерения дымности был визуальный метод сопоставления цвета отработавших газов с эталонными типо­выми шкалами. Степень черноты дыма сопоставлялась с наи­более близким по степени черноты спектром по дымовой шкале. Однако из-за возможных ошибок (до 20 %) этот метод не нашел широкого распространения.

Дальнейшим усовершенствованием визуального наблюде­ния стал метод «дымового угара». Против потока отработав­ших газов, выходящих из выхлопной трубы, на определенное время помещается фильтровальная бумага. Оценка степени черноты производится либо сравнением цвета потемневшей бумаги с эталоном, либо путем измерения на фотометре коли­чества света, отраженного рабочей поверхностью бумаги. Указанные методы служат в основном для качественной оценки.

В настоящее время наиболее широко используются методы измерения дымности отработавших газов, основанные на опре­делении степени поглощения света столбом газа определенной длины или степени отражения света поверхностью фильтра, покрытого сажей.

При измерении дымности методом просвечивания часть газа из выпускного трубопровода подводится через вход 6 к мерной трубе 3 (рис. 5.25), проходит через нее и выбрасывает­ся в атмосферу через выход 7. Луч света от источника I проходит через защитное стекло 2 и столб газа, затем попадает на фотоэлемент 4, расположенный на противоположном конце мерной трубы. В зависимости от плотности дыма измеряется степень прохождения света, падающего на фотоэлемент. По­ток регистрируется микроамперметром 5.

Подобный принцип используется в дымомерах ДО-1 (Бе­ларусь), 3.010, 3.011 фирмы БОШ (Германия), КИД-2, Гаро (Россия) и в большинстве дымомеров других фирм.

В качестве примера приводится устройство дымомера ДО-1.
Дымомер (рис. 5.26) состоит из двух блоков: оптического детектора (ОД) 6 и измерителя дыма (ИД) 1. ОД и ИД соединены между собой кабелем 8. Подключается ИД к сети переменного тока 220 В или к сети постоянного тока 12 или 24 В. ОД пред­ставляет собой пат­рубок с прямоугольным сечением в рабочей зоне. Патрубок выполнен в виде литого корпуса, с противоположных торцевых сторон которого на одной оптической оси расположены узел излучателя 5 и узел приемника 3 с их оптическими элементами.

Измерение дымности проводится сравнительным методом по эталонному уровню дымности, который определяется коэф­фициентом пропускания светофильтра. ОД служит для преоб­разования изменения светового потока, проходящего через отработавшие газы, в электрические сигналы, а также для аэродинамического формирования потока отработавших га­зов с целью обеспечения постоянства фотометрической базы и эффективной защиты оптики.

При измерении дымности методом фильтрования часть от­работавших газов проходит через бумажный фильтр. Затем фильтр, покрытый сажей, помещается в специальное устрой­ство измерительного прибора с фотоэлементом, фиксирующим отраженный от пробного фильтра свет. Из дымомеров этого типа наибольшее распространение получили приборы «Бош». Варианты таких дымомеров предусматривают использование вместо сменных бумажных фильтров-шайб рулонной ленты. Приборы типа «Бош» пригодны только для дискретных изме­рений дымности на установившихся режимах.

В настоящее время помимо рассмотренных ГОСТов в ряде стран Европы приняты общие правила, регламентирующие выбросы токсичных веществ — «Евро-2», «Евро-3», «Евро-4», которые предусмотрены Правилами № 49 и № 83 ООН ЕЭК.

Правила № 83 регламентируют выбросы автотранспорт­ных средств категории М (средства для перевозки не более восьми пассажиров) и категории N (грузовые автотранспорт­ные средства полной массой до 3,5 т.). Испытания проводятся на стенде с беговыми барабанами по специальному ездовому циклу, учитывающему движение автомобиля как в городских условиях, так и за городом. Нормы выбросов токсичных ве­ществ по этим правилам определяются в г/км.

Правилами № 83 установлены как текущие, так и перс­пективные нормы выбросов токсичных веществ (табл. 5.9).

«Евро-3» и «Евро-4» предусматривают, кроме измерения выбросов токсичных веществ при испытаниях по ездовому циклу, процедуры измерения и нормирования выброса паров топлива, введение в конструкцию автомобиля бортовой диаг­ностики элементов антитоксичной системы (нейтрализатора, кислородного датчика, элементов системы улавливания топ­лива и др.), более жесткие требования к надежности и контро­лю состояния антитоксичных систем в эксплуатации и качеству топлива. В частности, процедура оценки выброса паров топлива предусматривает: предварительную подготов­ку автомобиля, включающую слив старого и залив нового топлива на 40 % объема бака; подготовку системы улавлива­ния паров топлива; выдержку автомобиля в течение опреде­ленного времени с определенными температурами. Суммарное значение выбросов топлива не должно превышать 2 г.

Предусматривается также контроль содержания оксида углерода на холостом ходу двигателя. Для автомобилей без нейтрализатора этот выброс при минимальной частоте враще­ния коленчатого вала не должен превышать 3,5 %, для авто­мобилей с нейтрализаторами — 0,5 %.

Правила № 49 касаются дизельных автотранспортных средств полной массой более 3,5 т, предназначенных для пере­возки пассажиров, с числом мест, не считая места водителя, 218 более восьми и грузов. Нормы на выброс токсичных веществ при этом даются в г/кВт-ч, т.е. на единицу мощности двигате­ля (табл. 5.10).

Как видно из приведенных таблиц, вместо ограничений по дымности ЕЭК ООН введено нормирование выброса, т.е. уг­леродных включений, образующихся в результате крекинга топлива при его горении в цилиндрах, а также аэрозолей мас­ла и несгоревшего топлива, продуктов износа двигателя, на поверхности которых адсорбируются тяжелые ароматические углеводороды, в частности канцерогенный бензопирен. Таким образом, при нормировании выброса твердых частиц оценива­ется количество не только наблюдаемых, но и не наблюдае­мых визуально твердых частиц.

При испытаниях по Правилам № 49 применяется динамо­метрический стенд, позволяющий осуществлять испытания по специальному циклу и оборудованный тахометром, динамо­метром для измерения крутящего момента, расходомерами топ­лива и воздуха, термометрами для определения температуры масла, охлаждающей жидкости, всасываемого воздуха, топли­ва и отработавших газов, барометром, гигрометром, прибора­ми для определения давления отработавших газов и потерь нагрузки во впускном трубопроводе.

Испытания проводят по специальному циклу (табл. 5.11).

Проверка на соответствие двигателя требуемым нормам производится с применением специальных систем частичного или полного разрежения потока, которые включают насосы подачи разбавляющего воздуха, расходомеры воздуха, прибо­ры для поддержания определенной температуры отработавших газов, регуляторы расхода воздуха, фильтры для улавливания токсичных компонентов, пробоотборники.

Анализ оксида углерода производится газоанализатором недисперсионного типа с поглощением в инфракрасной части спектра, углеводородов — газоанализатором плазменно-иони-зационого типа, окислов азота — газоанализатором хемилюми-несцентного типа. Для определения твердых частиц в отработавших газах применяются специальные фильтры, ко­торые взвешиваются до и после анализа.

При поэлементной диагностике системы питания карбю­раторного двигателя проверке подвергаются следующие ос­новные узлы и механизмы: карбюратор, топливный насос, топливные и воздушные фильтры, топливопроводы, топлив­ные баки и фильтры-отстойники; у дизельного двигателя диагностируют техническое состояние насоса высокого давления, форсунок, топливоподкачивающего насоса, топливных и воз­душного фильтров, топливопроводов.

К основным диагностическим и регулировочным работам по карбюратору относятся проверка и регулировка на ми­нимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, проверка уровня топлива и герметичности игольчатого клапана поплавковой камеры, регулировка хода насоса-ускорителя, проверка пропускной способности жиклеров. Регулировка карбюратора на малую частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу производится, когда дви­гатель прогрет до нормального теплового режима, после про­верки работы системы зажигания, приводов дроссельной и воздушной заслонок и при отсутствии подсосов воздуха во впускном трубопроводе. Порядок регулировки следующий: завертывают регулировочный винт качества смеси до упора, затем отвертывают его на 1,5…2 оборота; с помощью упорно­го винта дроссельной заслонки добиваются наименьшей ус­тойчивой частоты вращения коленчатого вала; винтом качества смеси добиваются наибольшей частоты вращения коленчатого вала, вывертывая винт упора дроссельной заслонки, опять уменьшают частоту вращения вала, сохраняя устойчи­вую работу двигателя, а затем с помощью винта качества сме­си увеличивают частоту вращения до максимальной при новом положении упорного винта дроссельной заслонки.

Повторяя указанные операции, находят наивыгоднейшее положение обоих винтов, обеспечивающее наименьшую ус­тойчивую частоту вращения вала двигателя. Правильность регулировки проверяют путем резкого открытия и прикрытия дросселя; при этом двигатель не должен останавливаться.

После регулировки определяют содержание оксида угле­рода в отработавших газах и, если оно превышает установ­ленные нормы, обедняют смесь.

В двухкамерных карбюраторах регулировка на малую частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу произ­водится поочередно в обеих камерах.

Уровень топлива в поплавковой камере карбюратора влияет на состав рабочей смеси. Проверять его можно без снятия карбюратора с двигателя. Для этого вывертывают пробку под одним из жиклеров и вместо нее ввертывают штуцер при­способления со стеклянной трубкой, имеющей шкалу. Трубку устанавливают так, чтобы нулевое деление шкалы совпадало с уровнем топлива в ней. Высоту уровня топлива определяют относительно плоскости разъема поплавковой камеры. В неко­торых карбюраторах для проверки уровня топлива предус­матриваются простейшие устройства: контрольное отверстие, закрытое пробкой, специальное смотровое окно.

/ — спускной кран; 2 — смотровое стекло; 3 — штуцер для подачи сжатого воздуха;

4 — бачок; 5 — спускной кран мерного цилиндра; 6 — плита крепления насоса;

7 — проверяемый насос; 8 — мерный цилиндр; 9 ~ сливная трубка; 10 — манометр;

II — блок кранов; 12 — подающая трубка; 13 — проверяемый карбюратор;

14 — мерная трубка со шкалой; 15 — плита крепления карбюратора; 16 — винт

крепления карбюратора; 17 — поворотный кронштейн; 18 — винт фиксации

кронштейна на стойке; 19 — эксцентрик; 20 — маховичок; 21 — стойка;

22 — предохранительный клапан.

Проверка уровня топлива в поплавковой камере, а также герметичности соединений карбюратора, снятого с авто­мобиля, может быть осуществлена с помощью прибора ГАРО мод. 577Б (рис. 5.27) или его аналогов. Ручным насосом обеспечивается подача топлива (используется керосин) из бач­ка 4 по трубке 12 через блок кранов 11 в поплавковую камеру карбюратора под давлением сжатого воздуха, которое должно соответствовать давлению подачи топлива в поплавковую камеру топливным насосом двигателя. Герметичность соеди­нений карбюратора проверяется визуально по отсутствию под­теканий; уровень топлива в поплавковой камере определяется по мерной трубке 14 со шкалой.

Расход топлива и токсичность отработавших газов суще­ственно зависят от состояния дозирующих элементов карбю­ратора (жиклеров, распылителей), характеризуемого их про­пускной способностью. Последняя определяется объемом воды (см³), протекающей через дозирующее отверстие жиклера за 1 мин под напором водяного столба высотой (1± 0,002) м при температуре воды (20±1)°С. Для установления пропускной способности жиклеров применяют приборы с абсолютным и относительным замером. На автотранспортных предприятиях и станциях технического обслужи­вания для измерения про­пускной способности жик­леров применяются стенды «Карбютест-Стандарт» (рис. 5.28).

Из располо­женного внизу основно­го бака 10 с помощью диафрагменного насо­са 2, приводимого в дей­ствие кулачком вала 1, вращаемого электродви­гателем, вода подается в расходный бак 4. Часть воды, используемая для пролива (проверки пропускной способности жиклеров), через трубку и электромагнитный клапан подводится к проверяемо­му жиклеру, установленному в сменной втулке 6. Излишек воды по сливной трубке 7 возвращается в нижний бак 10. Сливная трубка расположена так, что высота водяного стол­ба, воздействующего на проверяемый жиклер, постоянно со­ставляет 600 мм. Для перевода полученной на стенде пропуск­ной способности жиклеров при напоре 600 мм водяного столба в пропускную способность при напоре 1000 мм водяного стол­ба на лицевой панели стенда нанесена переводная таблица.

Пульсация давления за диафрагменным насосом устраня­ется уравнительным бачком 3. По стеклянной трубке 9 контро­лируют наличие воды в сливной трубке.

Работа стенда заключается в следующем. Проверяемый жиклер устанавливают в сменную втулку 6 и включают элек­тронное реле времени. При этом электромагнитный клапан 5 открывается и вода из расходного бака 4 поступает через про­веряемый жиклер в мензурку 8. По истечении 1 мин электрон­ное реле времени выключается и электромагнитный клапан закрывается. Количество воды в мерном сосуде характеризу­ет пропускную способность жиклера.

На стенде «Карбютест-Стандарт» проверяется также уро­вень топлива в поплавковой камере, состояние игольчатого впускного клапана карбюратора и техническое состояние бен­зонасоса.

Контроль технического состояния топливного насоса включает периодическую очистку его отстойника и сетки фильтра, а также проверку подачи насоса, создаваемых им максимального давления и разрежения и герметичности клапа­нов. Для проверки работоспособности топливного насоса не­посредственно на автомобиле используют прибор (рис. 5.29), состоящий из манометрической головки /, скобы 2 для крепления прибора на двигателе, шлангов 3 со штуцерами 5, запорного крана 4. Прибор присоединяется штуцерами 5 к карбюратору и трубке, идущей к нему от насоса. Давление, развиваемое насосом, замеряют при работающем на малой частоте враще­ния коленчатого вала двигателе и открытом запорном кране. Герметичность клапанов бензонасоса определяют по падению давления после перекрытия крана и остановки двигателя. При исправном насосе падение давления не должно превы­шать 0,01 МПа за 30 с.

Работоспособность топлив­ного насоса, снятого с авто­мобиля, может быть оценена прибором ГАРО мод. 577Б (см. рис. 5.27). С его помощью оп­ределяют максимальное давле­ние, развиваемое насосом при перекрытом нагнетательном канале, его подачу (по объему топлива, истекшего в мерный цилиндр за 10 оборотов вала привода), создаваемое насосом разрежение и герметичность клапанов (по падению давления в течение 30 с после достижения максимального значения).

Общая проверка снятого с двигателя карбюратора может производиться на безмоторных вакуумных установках. Наибо­лее совершенной является установка БВУ-151003, применяемая в автохозяйствах и центральных авторемонтных мастерских. Установка представляет собой испытательный стенд для оцен­ки технико-эксплуатационных качеств карбюраторов. Они проверяются на установке продувкой воздухом и измерением расхода топлива при определенных расходе воздуха и разре­жении за карбюратором. Установка состоит из стола (рис. 5.30), короба с насадками, приборного щита, механиз­мов крепления проверяемых карбюраторов, системы управ­ления насадками, электросистемы, механизма поворота и установки дроссельной заслонки карбюратора, системы подачи и измерения расхода топлива, системы разрежения за карбюра­торами (вакуумная система). В столе стенда размещаются все основные части установки, за исключением системы подачи топлива и вакуумной системы.

В центральной части стола закреплен короб с девятью на­садками диаметром 5, 7, 8, 10, 15 и 16,5 мм. Геометрическая форма насадок обеспечивает закритический режим прохожде­ния воздуха через насадки при минимальном перепаде давле­ний до и после насадок. При этом расход воздуха через насадки зависит только от разрежения перед ними, контро­лируемого по вакуумметру 2. Открытие и закрытие отверстий насадок производится пробками, передвигаемыми пневмоци-линдрами, закрепленными на нижней стенке короба. Система управления насадками включает пульты б и 77. На приборном щите, закрепленном на столе, смонтированы регистрирующие приборы: образцовые пружинные вакуумметры ВО-160, мано­метры типа МТ кл. 1,5 и ротаметры РМ-3.

Рис. 5.30. Безмоторно-вакуумная установка:

/ — стол; 2 — вакуумметр контроля разрежения перед насадками; 3 — вакуумметр контроля разрежения за карбюратором;

4 — блок ротаметров контроля расхода топлива; 5 — вакуумметр контроля разрежения за насадками; 6 — пульт задания

расхода топлива; 7 — манометр; 8 — манометр контроля давления воздуха;

9 — кнопки управления бензиновым насосом; 10 — рукоятка регулировки подачи

топлива; // — пульт включения режимов контроля; 12 — проверяемый карбюратор;

13 — кнопки управления механизмом крепления карбюраторов; 14 — кнопки

включения и выключения вакуумного насоса; /J — рукоятка краиа подачи топлива;

16 — топливный насос; 17 — топливный бак; 18 — сепаратор; 19 — кран слива

конденсата; 20 — задвижка; 21 — водоотделитель; 22 — вакуумный насос;

23 — водяной насос; 24 — водяной бак

Проверяемый карбюратор через штифты переходников с резиновой уплотнительной прокладкой крепится с помощью двух пневмоцилиндров и рычагов к столу. При подаче возду­ха в пневмоцилиндры их штоки поднимаются и через рычаги прижимают фланец карбюратора. При подаче воздуха в другую полость цилиндров карбюратор освобождается. Открыти­ем насадок управляют с помощью электро- и пневмосистем. Система подачи топлива в контролируемый карбюратор со­стоит из электродвигателя, бензинового насоса и бака с топ­ливом. На входе в карбюратор имеется топливный кран. При включении двигателя кнопками 9 насос подает топливо из топ­ливного бака через блок ротаметров в карбюратор. Давление топлива контролируется по манометру, его расход регулиру­ется рукояткой 10. В качестве топлива используется реактив­ное топливо ТС-10.

Система разрежения за карбюратором состоит из вакуум­ного насоса ВВН-12М, сепаратора и задвижки. В БВУ ис­пользуются обычно вакуумные насосы жидкостно-кольцевого типа (насосы с жидкостным поршнем). Они имеют в цилиндри­ческом корпусе эксцентрично расположенное рабочее кольцо с подвижно закрепленными лопатками. Разрежение, создавае­мое вакуумным насосом при включении электродвигателя, передается через сепаратор к выходному фланцу установки. Для отделения влаги при подаче воздуха в атмосферу служит водоотделитель. Задавая определенный расход воздуха через карбюратор с помощью насадок и устанавливая определен­ные разрежения за карбюратором, контролируют расход топ­лива через карбюратор по ротаметру. Общее время контроля одного карбюратора 1,5 мин.

Для системы питания дизельного двигателя важной харак­теристикой технического состояния является ее герме­тичность. Подсос воздуха в систему питания, имеющий место при нарушении герметичности топливопроводов и их соедине­ний на участках, находящихся под разрежением, обусловли­вает затруднение пуска дизеля, неустойчивую работу его на малой частоте вращения коленчатого вала, снижение мощнос­ти двигателя.

Проверка герметичности производится при каждом оче­редном техническом обслуживании автомобиля. Негерметичность топливопроводов, работающих под давлением, обнаруживается по подтеканию топлива в местах соединений, а также по выделению пены или пузырьков воздуха из-под ос­лабленной контрольной пробки на крышке фильтра тонкой очистки при работе двигателя в режиме малой частоты враще­ния коленчатого вала.

Работоспособность дизельного двигателя в большой мере определяется техническим состоянием топливоподкачивающего насоса, насоса высокого давления и форсунок. Причиной затрудненного пуска может быть снижение давления впрыска топлива, ухудшение распыливания топлива при закоксовывании или изнашивании сопловых отверстий распылителя фор­сунки. Неравномерная подача топлива секциями топливного насоса вызывает неустойчивую работу двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала. Несвоевременное или избыточное поступление топлива, ухудшение распыливания топлива форсунками, подтекание форсунок приводят к непол­ному сгоранию топлива и повышенной дымности двигателя. Недостаточная цикловая подача топлива, нарушение угла опережения впрыска, ухудшение распыливания, неравномер­ность подачи топлива насосом ведут к снижению мощности двигателя.

При диагностировании проверяют подачу топливоподкачивающего насоса при заданном противодавлении и развива­емое им давление при полностью перекрытом нагнетательном канале. Для топливного насоса высокого давления проверяют момент начала и равномерность поступления топлива в цилин­дры и подачу насоса.

Проверка насосов (тошшвоподкачивающего и высокого давления) производится на специальных стендах (рис. 5.31).

Для определения начала поступления топлива применяют моментоскоп (рис. 5.32), представляющий собой стеклянную трубку, присоединяемую поочередно к выходному штуцеру каждой нагнетательной секции насоса в порядке работы дви­гателя, и градуированный диск, устанавливаемый на корпусе насоса, со стрелкой, закрепляемой на валу привода.

При проворачивании вала насоса топливо подается сек­цией в трубку моментоскопа. Момент начала движения топ­лива по трубке фиксируется по градуированному диску.

Для последующих цилиндров начало поступления топлива должно соответствовать строго определенным углам поворо­та вала (допустимая неточность не должна превышать 1/3 гра­дуса).

11.