Исследование особенностей технической эксплуатации двигателей легковых автомобилей "Merсedes"

Белорусский национальныйтехнический университет
Кафедра «Техническаяэксплуатация автомобилей»
Курсовая работа
по дисциплине «Научныеисследования и решение инженерных задач»
Исследование особенностейтехнической эксплуатации двигателей легковых автомобилей «Merсedes»
Исполнитель: ПетроченковД.Ю.
Руководитель: Самко Г.А.
МИНСК 2005

Содержание
1. Исследованиеособенностей технической эксплуатации двигателей легковых автомобилей“Merсedes”
1.1 Анализ состояниявопроса по теме исследования
1.2 Теоретическоеобоснование и анализ физической сущности изучаемого вопроса
1.3 Неисправностидвигателей, причины их возникновения, формы проявления, и способы ихобнаружения с помощью современных средств диагностики
1.4 Режимы и технологиятехнического обслуживания двигателей легковых автомобилей “Merсedes”
1.5 Особенности текущегоремонта двигателей легковых автомобилей “Merсedes”
1.6 Характеристики ипоказатели надёжности двигателей легковых автомобилей “Merсedes”
2. Разработкавероятностной математической модели распределения случайных величин позначениям показателя надежности
2.1 Построениеинтервального вариационного ряда случайных величин
2.2 Расчет числовыххарактеристик распределения случайных величин
2.3 Анализ физическихзакономерностей формирования распределения случайных величин по значениямпродолжительности проверки крепления стартера на автомобиле
2.4 Расчет параметровматематических моделей
2.5 Выбор оптимальнойматематической модели и проверка её на адекватность

1.Исследование особенностей технической эксплуатации двигателей легковыхавтомобилей “Mercedes”
1.1 Анализсостояния вопроса по теме исследования
Техническиехарактеристики двигателя легкового автомобиля “Mercedes”:
Модель       190D        
Заводскоеобозначение W 201.122
Номер типадвигателя  601.911     
Видконструкции двигателя  Рядный дизельный двигатель с водяным охлаждением,смонтирован под углом 15°
Рабочийпроцесс Четырехтактный дизель, форкамерный
способвоспламенения фирмы „Мерседес-Бенц"
Числоцилиндров          4
Диаметрцилиндров     мм    87
Рабочий ход поршня    мм    84
Эффективныйрабочий объем см3 1997
Соотношениесжатия    22:1
Нормальноекомпрессионное давление бар      24-30
Минимальноекомпрессионное давление бар   15
Мощностьдвигателя кВт (л. с.)/при об/мин 55 (75)/4600
Максимальныйкрутящий момент Nm/при об/мин     123/2800
Максимальныеобороты об/мин     5150±150
Приводклапанов          От расположенного в верхней части кулачкового вала черезтолкатели с гидравлической компенсацией зазора на вертикально висящие расположенныев головке блока клапана.
Приводкулачкового вала через двухрядную цепь.
Фазыгазораспределения:
открытиевпускного клапана после ВМТ 11°
закрытиевпускного клапана после НМТ 17°
открытиевыпускного клапана        перед НМТ          28°
закрытиевыпускного клапана        перед ВМТ 15°
Диаметртарелки:
впускнойклапан мм     38
выпускнойклапан        мм     35
Диаметрстержня:
впускнойклапан мм     7,97
выпускнойклапан        мм     6,96
Ширинарабочей фаски:
впускнойклапан мм     2,5
выпускнойклапан        мм     3,5
Угол наклонарабочих фасок          45°
Системасмазки   Под давлением циркулирующего за счет шестеренчатого насоса масла, ограничениедавления максимально до 5,3 бар,
комбинированнаяочистке масла:
в фильтрегрубой очистки (основной поток)
и в фильтретонкой очистки (вспомогательный поток)
Расходмоторного масла л/1000 км макс. 1,5
Мин. давлениепри холостом ходе бар    0,3
Мин. давлениепри 3000 об/мин     бар    3
Системаохлаждения    Охлаждение водой с циркуляцией за счет насоса с крыльчаткой
Пределырегулирования термостатом     85-100°С
Вентилятор          Сэлектромагнитной муфтой, включение при 100°С
Топливнаясистема
Насосвысокого давления      Bosch PES 4 М 55
Порядоквоспламенения 1 -3-4-2
Оборотыхолостого хода, об/мин 750±50 Распылители форсунок        Bosch DN 0 SD 261
Давлениевпрыска        новой системы: 115-125 бар; минимально 100 бар
Форсунки   KCA30/S 44
Насос низкогодавления        Bosch FP/KG 24 М 150
Топливо     Дизельноетопливо DIN 51 601
1.2Теоретическое обоснование и анализ физической сущности изучаемого вопроса
Факторы,влияющие на надежность двигателя легкового автомобиля “Mercedes”:
Наработоспособность двигателя и автомобиля в целом и долговечность деталейоказывают влияние дорожные, транспортные и климатические условия, качествовождения, технического обслуживания и текущего ремонта, а также условияхранения. Все это влияет и на режим работы механизмов и узлов автомобиля:нагрузочный, скоростной, переменный и тепловой.
С течениемвремени в деталях и механизмах двигателя появляются процессы изнашивания,коррозионного повреждения, усталости, снижающие прочность и долговечностьдеталей и механизмов. Напряжения и деформации в деталях двигателя зависят отреальных нагрузок испытываемых деталями в процессе эксплуатации. Эти нагрузки ивызываемые ими напряжения могут быть постоянными или мало меняющимися,переменными и ударными. В большинстве случаев детали двигателя подвергаются действиювсего комплекса нагрузок. При переменной нагрузке долговечность деталиопределяется временем, в течение которого прочность детали удовлетворяетдействующим нагрузкам. Нередко мгновенные ударные нагрузки, превосходящиерасчетные, приводят к внезапным поломкам деталей, в других случаях из-заснижения прочности возникают различные деформации деталей в виде погнутости,скрученности и др.
В зависимостиот условий эксплуатации изменяются скоростные и нагрузочные режимы работыдеталей и механизмов двигателя и срок их безотказной работы.
Дорожныеусловия. Они характеризуются главным образом качеством дорожной поверхности,ровностью покрытия, продольным профилем дороги, сопротивлением движениюавтомобиля и интенсивностью движения. Дороги оказывают большое влияние надолговечность деталей двигателя, определяя режим работы двигателя изапыленность воздуха.
При движенииавтомобиля по плохой дороге резко увеличиваются силы, действующие в рулевомприводе и деталях переднего моста.
Изменениедорожных условий изменяет не только нагрузочные п скоростные режимы работымеханизмов и агрегатов автомобиля, но и в значительной степени характердействия нагрузок — амплитуду и частоту их. Вследствие вибрации рамы, вызваннойнеровностями дороги, ослабляются заклепочные соединения, нарушается соосностьдвигателя и коробки передач, возникают дополнительные нагрузки в корпусныхдеталях.
Вследствиевибрации автомобиля ускоряется износ и происходит поломка крепежных деталей двигателя.Повышенный износ деталей двигателя при работе на плохих дорогах обусловливаетсяпеременным режимом работы, при котором изменяются условия смазки трущихсяповерхностей и тепловой режим, происходит разжижение смазки и другие явления.
Транспортныеусловия. Это вид и объем грузовых и транспортных перевозок, расстоянияперевозок, условия погрузки и разгрузки, особенности их организации.
Климатическиеусловия. В обширных северных, северо-восточных и восточных районах зима длится140—190 дней, морозы достигают -40 °С и ниже. В районах Крайнего Севера иСибири зима продолжается до 300 дней в году, температура воздуха снижается до-50—60 °С. Мороз, снег и холодный ветер очень осложняют эксплуатацию иобслуживание автомобилей. Низкая температура вызывает загустение смазки всистеме смазки двигателя. При повышенной вязкости масел уменьшается ихподвижность, и детали до прогрева работают в условиях граничного трения илитрения без смазки. Конденсация топлива на холодных стенках цилиндров (гильз)приводит к смыванию масляной пленки и увеличению износов, а конденсация воды вмеханизмах и агрегатах ухудшает качество смазки, ведет к коррозии деталей изаклиниванию плунжерных пар топливных насосов высокого давления.
При низкойокружающей температуре пуск холодного двигателя затрудняется также из-занедостаточного напряжения искры в свече зажигания в результате охлажденияаккумуляторной батареи. С понижением температуры электролита напряжение назажимах и емкость аккумуляторной батареи уменьшаются (на 1 — 1,5 % на каждыйградус), в то время как потребляемая мощность для пуска холодного двигателяувеличивается.
Поршневыекольца, хорошо работающие на прогретом двигателе, недостаточно плотно прилегаютк поверхности зеркала цилиндра непрогретого двигателя. Это приводит котносительно повышенному пропуску газов в картер, увеличенному проникновениюмасла в камеру сгорания и усиливающемуся коксообразованию в поршневых канавках,что в свою очередь способствует залеганию колец.
Низкаятемпература воздуха, воздействуя на материалы деталей, вызывает изменение ихмеханических свойств. Например, при понижении температуры уменьшаетсясопротивление ударным нагрузкам у некоторых сортов углеродистых сталей. Притемпературе — 40°С и ниже детали, изготовленные из стали с присадками кремния имарганца, приобретают повышенную способность к изломам и появлению трещин.Особенно теряют прочность при низкой температуре детали, выполненные изразличных сортов чугуна.
Климатическиеусловия оказывают существенное влияние на рабочие процессы, происходящие вагрегатах и механизмах автомобиля, и на изменение качеств эксплуатационныхматериалов.
Эксплуатацияавтомобилей в условиях жаркого климата и песчано-пустынной местностихарактеризуется рядом специфических особенностей, определяемых в основномвлиянием температуры и дорожными условиями.
Наиболеерезкое воздействие высокой температуры сказывается на работе системыохлаждения. При высокой температуре воздуха охлаждающего радиаторы, отавтомобиля отводится меньшее количество тепла, быстрее перегреваются двигательи гидромеханическая передача, а следовательно, между их деталями уменьшаютсязазоры, трение увеличивается и повышается износ. При этом могут также произойтиструктурные изменения в металле, снижающие износостойкость и механическуюпрочность деталей.
Качествовождения. В зависимости от качества вождения автомобиля изменяются режимыработы двигателя, величины нагрузок, действующих на его детали, аследовательно, скорость изнашивания деталей и сроки их службы.
Повышенноеизнашивание деталей или поломки их могут возникать также из-за неправильновыбранных режимов движения автомобиля.
Применениенаивыгоднейших методов и высокое мастерство вождения обеспечивают повышениемежремонтных пробегов автомобилей (до 60 %), топливной экономичности (до 30 %),технической скорости (до 20 %) и безопасности движения.
От квалификацииводителя зависит не только характер режима работы механизмов и агрегатовавтомобиля, но и своевременное обнаружение и устранение неисправностей,возникающих в пути.
Дляпредотвращения серьезных эксплуатационных неисправностей важное значение имеетумение водителя своевременно обнаружить первые их признаки. Чем быстреевыявлено то или иное отклонение от нормальной работы и чем точнее установленапpичина этого явления, тем легче ее устранить. Необходимо постоянно внимательнонаблюдать за «поведением» автомобиля за показателями контрольных приборов.Каждый посторонний стук скрежет вибрация, запах, «чихание» в карбюраторе,«выстрелы» в глушителе, неустойчивость управления автомобилем, потеря мощностии другие внешние признаки должны быть немедленно замечены водителем.
Качествотехнического обслуживания и текущего ремонта автомобилей. Все это существенновлияет на изменение технического состояния автомобилей, а следовательно, и напоказатели надежности, топливной экономичности и безопасности движения.
Главнаязадача технического обслуживания заключается в предупреждении возникновениянеисправностей в механизмах и агрегатах автомобиля; создании условий, прикоторых технические неисправности не могли бы возникать, а если и возникнут, тоустраняются не только неисправности, но и причины, обусловившие ихвозникновение. Техническое обслуживание автомобиля должно выполнятьсятщательно, и установленные сроки и в полном объеме при высоком качествевыполнения каждой операции.
Исследования,проведенные в НИИАТ, показали, что при неудовлетворительном выполнениитехнического обслуживания почти 60 % случаев текущего ремонта составляюткрепежные и регулировочные работы. По мере повышения качества техническогообслуживания объем крепежных и регулировочных работ, выполняемых при текущемремонте, сокращается и возрастает удельный вес работ по замене изношенныхдеталей, устранению неплотностей, замене агрегатов и т. п.
Несвоевременноепроведение технического обслуживания может привести к снижению эксплуатационнойнадежности автомобиля, увеличению объемов текущих ремонтов и простоям в немавтомобиля.
Так,например, при более позднем зажигании или уменьшении угла опережения зажиганияна 15—20˚ по отношению к наивыгоднейшему для данного режима работыдвигателя происходит увеличение расхода топлива примерно на 15 % и падениемощности двигателя на 10 %.
Увеличениезазора между контактами прерывателя до 1 мм (нормальный зазор 0,4 мм) повышаетрасход топлива на 9%, а уменьшение до 0,2 мм — на 11 %.
Несоблюдениенормального давления воздуха в шинах влечет повышение нагрузки на двигатель ирасхода топлива.
Из сказанноговидно, что даже незначительная неисправность в агрегатах и механизмахавтомобиля при несвоевременном ее устранении может привести к интенсивномуизнашиванию и поломкам.
Оценкакачества ТО и Р подвижного состава производится по следующим критериям:
ТО-1 и ТО-2 — безотказность работы подвижного состава в пределах установленной периодичностиобслуживания в объемах перечней;
ТР — безотказность работы отремонтированного агрегата, узла и детали до очередногоТО-2;
КР и ВР — безотказность работы транспортного средства в течение гарантийного периода,установленного предприятием.
Условияхранения. Колебания температуры воздуха при хранении автомобилей вызываютконденсацию влаги на поверхностях деталей, что способствует увеличениюкоррозии. Скорость изнашивания деталей при этом повышается. К такому жерезультату приводит хранение автомобилей в условиях повышенной влажностивоздуха.
Срок службыдеталей должен устанавливаться по их предельно допустимым износам, т. е. деталидолжны работать до тех пор, пока не нарушатся условия их смазки, не возникнутдинамические нагрузки и не начнется интенсивный износ их поверхностей.
Предельнодопустимые износы и сроки службы деталей определяются на основании исследованийи обобщений опыта эксплуатации автомобилей. Цель этих исследований и наблюдений— выявить такие режимы работы агрегатов и установить такую периодичностьтехнического обслуживания, при которой износ был бы наименьшим, а срок службыдеталей наибольшим.

1.3 Неисправностидвигателей, причины их возникновения, формы проявления, и способы ихобнаружения с помощью современных средств диагностики
Основныепричины изменения технического состояния автомобиля:
Изнашивание.Трение поверхностей сопровождается изнашиванием. В зависимости от условий ирежимов трения, физико-механических свойств, применяемых материалов,микрорельефа поверхностей и других параметров, определяющих характеризнашивания, при трении двух сопряженных поверхностей происходят сложныепроцессы, которые приводят к их износу.
Под износомпонимается результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения или остаточнойдеформации материала. Износы могут быть естественные, ускоренные и аварийные. Впроцессе эксплуатации автомобилей происходит естественное изнашивание деталей.Графически процесс изнашивания двух сопряженных деталей обычно изображаютследующим образом. По вертикальной оси прямоугольной системы координат (рис.)откладывают в выбранном масштабе величину износа деталей, по горизонтальной —пробег автомобиля. Точки соединяют плавными линиями. Полученные кривыепоказывают характер нарастания износа каждой детали по мере увеличения пробегаавтомобиля. Расстояние между кривыми свидетельствует о характере изменениязазора в сопряжении. Зазор SH устанавливается между деталями при сборке.
/>

Наидеализированной схеме можно выделить три этапа процесса изнашивания:приработка l1, установившееся изнашивание l2 и аварийное изнашивание l3. Каждыйиз этих этапов отражает е состояние сопряженной пары. Переход от одного этапа кдругому определяется количественным накоплением отдельных повреждений. На этапеприработки скорость изнашивания повышенная. Новые или отремонтированные деталиприрабатываются. С трущихся поверхностей удаляются заусенцы, уменьшается ихшероховатость, в отдельных случаях материал дает усадку. На этапеустановившегося изнашивания (при работе в обычных условиях эксплуатации)скорость изменения изнашивания (tgα) почти постоянна. Этап установившегосяизнашивания составляет наибольшую часть ресурса сопряженной пары. Приувеличении зазора до предельно допустимого S2 скорость изнашивания деталейинтенсивно возрастает, заканчивается период нормальной работы деталей инаступает аварийное изнашивание. При этом на скорость изнашивания начинаютвлиять новые факторы: ударные нагрузки, биение, изменение теплового режима иусловий смазки. Детали могут выйти из строя, что ведет к аварии.
Многие деталине имеют отчетливо выраженных этапов приработки, установившегося и аварийногоизнашивания деталей. Бывает, что скорость изнашивания почти постоянная, износдеталей меняется линейно с течением времени. В ряде случаев детали имеют четковыделяющиеся периоды приработки и естественного износа, или наоборот, скоростьих изнашивания в процессе приработки и нормальной эксплуатации практическиодинакова, но зато резко выделяется аварийный этап работы.
Из рис. виднывозможности увеличения этапа установившегося изнашивания при номинальном зазореSн и заданной величине предельно допустимого зазора S2: во-первых, за счетуменьшения зазора конца приработки S1 и, во-вторых, за счет снижения скоростиизнашивания деталей сопряжения (уменьшения tgα). Согласно рисунку,уменьшение зазора конца приработки с S1 до S1' повышает ресурс работысопряжения на величину ∆l'2. Уменьшение скорости изнашивания, выраженноеуменьшением угла наклона кривой износа от α1 до α2 повышает ресурсработы сопряжения на ∆l2".
Выделяют тригруппы изнашивания: механическое, коррозионно-механическое и изнашивание врезультате действия электрического тока. Каждая из групп изнашивания делится навиды.
Абразивноеизнашивание возникает при трении скольжения и наличии между трущимисяповерхностями мелкораздробленной твердой среды (например, песка), вызывающейвыкрашивание частиц, металла из поверхности деталей. При этом процессизнашивания не зависит от попадания абразивных частиц на поверхности трения.
Необходимоотметить, что размеры абразивных частиц с увеличением длительности работы их вмасле уменьшаются, поэтому их агрессивность постепенно снижается до нуля.
Изменениеразмеров деталей при абразивном изнашивании зависит от ряда факторов: материалаи механических свойств деталей, режущих свойств абразивных частиц, удельного давленияи скорости скольжения при трении. Примером может служить изнашиваниецилиндро-поршневой группы двигателя в результате попадания в цилиндры своздухом пыли, зубьев шестерен и подшипников агрегатов трансмиссии, открытыхсопряжений деталей ходовой части. По результатам исследований абразивный износдеталей агрегатов трансмиссии автомобилей составляет от 2 до 11 мкм на 1000 кмпробега.
Гидроабразивноеизнашивание возникает в результате действия твердых тел или частиц, увлекаемыхпотоком жидкости. Гидроабразивное изнашивание деталей топливных, масляных иводяных насосов, гидроприводов тормозов, гидроусилителей нередко проявляетсясовместно с эрозионным изнашиванием, возникающим в результате действия потокажидкости (газа). Трение потока жидкости о металл приводит к разрушению оксиднойпленки, образующейся на поверхности детали, и сопутствует коррозионномуразрушению материала, особенно под действием абразивных частиц и микроударов вслучае возникновения кавитации.
Кавитационноеизнашивание — это гидроэрозионное изнашивание при движении твердого телаотносительно жидкости, когда пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности,что создает местное повышение давления или температуры.
Газоабразивноеизнашивание происходит в результате воздействия твердых частиц, увлекаемыхпотоком газа и перемещающихся относительно изнашивающейся поверхности.
Усталостноеизнашивание поверхности трения или отдельных ее участков в результатеповторного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновениютрещин и отделению частиц, происходит при качении и скольжении. Износобусловливается микропластическими деформациями и упрочнением поверхностныхслоев трущихся деталей. При этом имеют место напряженное состояние активныхобъемов металла у поверхности трения и особые явления усталости признакопеременных нагрузках, вызывающих трение металла в поверхностных слоях икак следствие их разрушение. Пульсирующие нагрузки резко усиливают темпыосповидного износа.
Разрушениепри таком износе характеризуется появлением микро- и макротрещин, расположенныхпод небольшими углами к поверхности трения, с последующим развитием их восповидные углубления в впадины. В результате износа частицы поверхностногослоя откалываются, поверхность становится неровной и приобретает матовый вид.
Усталостноеизнашивание наиболее характерно для рабочих поверхностей подшипников качения иповерхностей зубьев шестерен.
Изнашиваниепри фреттинге происходит в результате механического изнашивания соприкасающихсятел при малых колебательных относительных перемещениях.
Изнашиваниепри заедании возникает в результате схватывания, глубокого вырывания материала,переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникшихнеровностей на сопряженную поверхность. Этот вид изнашивания имеет место взубчатых зацеплениях агрегатов трансмиссии при использовании несоответствующегосорта масла или при его малом уровне.
Коррозионно-механическоеизнашивание происходит при трении материалов, вступивших в химическоевзаимодействие со средой. К коррозионно-механическим видам изнашиванияотносятся окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии.
Окислительноеизнашивание возникает при наличии на поверхностях трения защитных пленок,образовавшихся в результате взаимодействия материала с кислородом.Окислительное изнашивание характеризуется протеканием одновременно двухпроцессов — пластической деформации микроскопических объемов металлаповерхностных слоев деталей и диффузии кислорода воздуха в деформируемые слои.
На первойстадии износа окисление происходит в небольших объемах металла, расположенных уплоскостей скольжения при трении. На второй стадии окисление захватываетбольшие объемы поверхностных слоев и глубина его соответствует глубинепластической деформации.
На первойстадии износа на поверхности трущихся деталей образуются пленки твердыхрастворов кислорода, на второй — химические соединения кислорода с металлом.Процесс окислительного изнашивания происходит в тонких поверхностных слоях иусловно может быть разделен на три этапа: деформирование и активизация,образование вторичных структур и их разрушение.
На первомэтапе происходит особый вид пластической деформации — текстурирование и резкаяактивизация металла. На втором этапе благодаря наличию в зоне тренияагрессивных компонентов среды происходит физико-химическое взаимодействие их сактивизированным слоем — образование вторичных структур. На третьем этапе врезультате многократного нагружения и внутренних напряжений в пленках вторичныхструктур происходит образование и развитие микротрещин, ослабление связей наповерхности раздела и отслаивание пленки.
Последующеемеханическое воздействие приводит к разрушению и износу пленки. На обнаженныхучастках процесс повторяется вновь. Окислительному износу подвергаются шейкиколенчатого вала, гильзы цилиндров, поршневые пальцы, зубчатые зацепления идругие детали, работающие при трении скольжения.
Изнашиваниепри фриттинг-коррозии — это коррозионно-механическое изнашиваниесоприкасающихся тел при малых колебательных перемещениях. В случаединамического нагружения и наличия вибрации и ударов окисление трущихсяповерхностей происходит особенно интенсивно вследствие резкой активизациипластически деформируемого металла. Динамический характер нагружения приводит крезкому повышению градиента деформации и температур, к окислению и схватыванию.Фриттинг-процесс возникает при трении скольжения с очень малымивозвратно-поступательными перемещениями в условиях динамической нагрузки.
Этот процессможно считать пограничным между процессами химической коррозии и эрозии,поскольку интенсивность фриттинг-коррозии повышается с увеличением доступакислорода, но уменьшается при увлажнении воздуха.
Прифриттинг-коррозии наблюдается изнашивание посадочных поверхностей подшипниковповоротных цапф, шестерен, болтовых и заклепочных соединений рам и другихдеталей.
Изнашиваниепри действии электрического тока (эрозионное изнашивание) поверхностейпроисходит в результате воздействия разрядов при прохождении электрическоготока.
Работаагрегатов и узлов автомобилей сопровождается одновременно несколькими видамиизнашивания. В чистом виде ни один из видов изнашивания не наблюдается. Какправило, в каждом работающем сопряжении деталей имеется вид изнашивания,определяющий износостойкость деталей. Остальные виды изнашивания в большей илименьшей мере ему сопутствуют. Определяющий вид изнашивания зависит от условийэксплуатации, нагрузок и других причин и лимитирует время безотказной работысопряжения.
Определяющимвидом изнашивания металлических деталей автомобилей при их эксплуатацииявляется механическое изнашивание. Правильное определение вида изнашивания,знание приемов уменьшения интенсивности того или иного изнашивания позволят взначительной степени увеличить срок службы деталей автомобилей.
Пластическиедеформации и разрушения. Такие повреждения связаны с достижением илипревышением пределов текучести или прочности соответственно у вязких (сталь)или хрупких (чугун) материалов. Обычно этот вид разрушений является следствиемлибо ошибок при расчетах, либо нарушений правил эксплуатации (перегрузки,неправильное управление автомобилем, дорожно-транспортные происшествия и т.п.). Иногда пластическим деформациям или разрушениям предшествует механическоеизнашивание, приводящее к изменению геометрических размеров и сокращениюзапасов прочности детали.
Усталостныеразрушения. Этот вид разрушений возникает при циклическом приложении нагрузок,превышающих предел выносливости металла детали. При этом происходят постепенноенакопление и рост усталостных трещин, приводящие при определенном числе цикловнагружения к усталостному разрушению деталей. Совершенствование методов расчетаи технологии изготовления автомобилей (повышение качества металла и точностиизготовления, исключение концентраторов напряжения) привело к значительномусокращению случаев усталостного разрушения деталей. Как правило, ононаблюдается в экстремальных условиях эксплуатации (длительные перегрузки,низкие или высокие температуры) у рессор, полуосей, рамы.
Коррозия. Этоявление происходит вследствие агрессивного воздействия среды на детали,приводящего к окислению (ржавлению) металла и, как следствие, к уменьшениюпрочности и ухудшению внешнего вида. Основными активными агентами внешнейсреды, вызывающими коррозию, являются соль, которой посыпают дороги зимой,кислоты, содержащиеся в воде и почве, а также компоненты, входящие в составотработавших газов автомобилей, и их химические соединения. Коррозия главнымобразом поражает детали кузова, кабины, рамы. Для деталей кузова, расположенныхснизу, коррозия сопровождается абразивным изнашиванием в результате воздействияна поверхность при движении автомобиля абразивных частиц — песка, гравия.Сильно способствует коррозии сохранение влаги на металлических поверхностях, втом числе под слоем дорожной грязи, что особенно характерно для всякого родаскрытых полостей и ниш.
Коррозияспособствует усталостному изнашиванию и разрушению, так как создает наповерхности металла концентраторы напряжения в виде коррозионных язв. Такой видразрушений наблюдается, например, в местах сварки, крепления кронштейноврессор.
Старение.Показатели технического состояния деталей и эксплуатационных материаловизменяются под действием внешней среды. Так, резинотехнические изделия теряютпрочность и эластичность в результате окисления, термического воздействия(разогрев или охлаждение), химического воздействия масла, топлива и жидкостей,а также солнечной радиации и влажности.
В процессеэксплуатации свойства смазочных материалов и эксплуатационных жидкостейухудшаются в результате накопления в них продуктов износа, изменения вязкости ипотери свойств присадок. Детали и материалы изменяются не только при ихиспользовании, но и при хранении: снижаются прочность и эластичностьрезинотехнических изделий; у топлива, смазочных материалов и жидкостейнаблюдаются процессы окисления, сопровождаемые выпадением осадков.
Формыпроявления неисправностей:
Внешнимипризнаками, определяющими необходимость ремонта двигателя, являются: повышенныйрасход топлива и масла; появление в отработавших газах сизого дыма; снижениедавления масла в системе смазки; увеличение количества газов, попадающих вмасляный картер; снижение компрессии в цилиндрах; падение мощности двигателя.Для более точного определения технического состояния цилиндро-поршневой группы,кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя существуетнесколько методов, большинство из которых реализуется с помощью приборов идиагностических стендов.
В практикенаиболее распространен метод определения технического состоянияцилиндропоршневой группы по давлению в цилиндрах в конце такта сжатия (т. е.определение компрессии). Компрессия измеряется с помощью компрессометра иликомпрессографа (рис. 5.1).
Компрессометри компрессограф представляют собой манометр с рукояткой, трубкой, наконечникоми золотниковым устройством. Компрессограф обеспечивает запись показаний наспециальных покрытых воском карточках, на которых остается информация окомпрессии в каждом цилиндре. Он может иметь кнопку и электропроводку дляподсоединения к реле включения стартера, что позволяет проверять компрессиюсамостоятельно, без помощника. Компрессографы удобны в работе, повышаюткультуру труда и облегчают сбор информации о двигателе.
Компрессографыи компрессометры для бензиновых двигателей имеют шкалу с пределом измерений15...20 кгс/см2, для дизельных двигателей — до 40 кгс/см2, учитываямаксимальную компрессию.
Компрессию вбензиновых двигателях проверяют при прогретом двигателе. Наконечниккомпрессографа или компрессометра вставляют в свечное отверстие, предохраняютот запуска двигатель, отсоединив, например, центральный провод от катушкизажигания, и проворачивают коленчатый вал стартером с частотой 200...250об/мин, что обеспечивается полностью заряженным аккумулятором./> />

Рис.Компрессометр и компрессограф
Компрессию вдизельных двигателях можно проверять как при прогретом, так и при холодномдвигателе (температура 20 °С). Для этого топливные трубки высокого давленияотсоединяют от форсунок, предварительно ослабив их крепление и соблюдаяосторожность, так как в трубках может быть остаточное высокое давление. Послеэтого от форсунок отсоединяют трубку для слива топлива и выворачивают их. Затемв отверстие проверяемого цилиндра с помощью переходника подсоединяюткомпрессометр или компрессограф и отсоединяют разъем от электромагнитногоклапана прекращения подачи топлива (для исключения подачи топлива в процессепроверки). Выполнив все это, до отказа нажимают педаль акселератора и с помощьюстартера проворачивают коленчатый вал двигателя. Проверка компрессии должна производитьсяпо возможности быстро, не более 10 с.
Компрессия вцилиндрах является индивидуальным параметром для каждого двигателя и составляет9...11 кгс/см2 для бензиновых двигателей и 26...32 кгс/см2 для дизельных.Разница в показаниях между отдельными цилиндрами для бензиновых двигателей недолжна превышать 1...2 кгс/см2, а для дизельных — 2...5 кгс/см2.
Для болееполной оценки технического состояния двигателя при снижении давления в концетакта сжатия нужно залить в проверяемый цилиндр 10...15 см3 моторного масла ивторично произвести измерение. Если давление в конце такта сжатия возросло, тоэто указывает на износ поршневых колец, если же оно осталось прежним — нанеплотное прилегание клапанов к седлам или подгорание клапанов. Пониженноедавление в двух соседних цилиндрах, не повышающееся при повторной проверке,указывает на пробой прокладки головки цилиндров.
Для болееточного определения состояния цилиндропоршневой группы все чаще применяютсяпневмотестеры типа К-272. Принцип их работы включается в том, что воздух вцилиндр двигателя подается под определенным давлением, значение которогорегистрируется манометром. В случае износа цилиндров или неплотностей посадкиклапанов компрессия начинает падать.
Износ деталейдвигателя можно определить по характерным стукам и шумам. Для этого используютспециальный стетоскоп, а в случае его отсутствия — медицинский стетоскоп. Стукв верхней части двигателя свидетельствует о неисправностяхгазораспределительного механизма. Стук в средней части двигателя может являтьсяследствием износа поршней, поршневых колец и цилиндров. Резкий стук, неисчезающий при позднем зажигании, может возникать в результате износа поршневыхпальцев и втулок верхней головки шатуна. Частый резкий стук в двигателе призапуске и движении с высокими скоростями может быть причиной износа шатунныхподшипников (вкладышей). Резкий глухой стук, хорошо слышимый в нижней частидвигателя при отпускании педали сцепления, может возникать из-за износакоренных подшипников.
Характерныенеисправности двигателей указаны в табл. 1

Таблица 1.Причины неисправностей Способы устранения 1 2 Двигатель не запускается Переобогашение смеси из-за неправильных приемов запуска двигателя Продуть цилиндры свежим воздухом, проворачивая коленчатый вал двигателя стартером в течение 10 с при полностью открытых дроссельной и воздушной заслонках Нет подачи топлива Проверить подачу топлива к карбюратору, фильтру гонкой очистки, бензонасосу Отсутствие электрической искры на свечах зажигания Проверить наличие тока высокого напряжения на центральном проводе, проводах высокого напряжения, идущих к свечам, искры на свечах, а низкого напряжения — до прерывателя Двигатель развивает недостаточную мощность Плохое наполнение цилиндров топливно-воздушной смеси Проверить уровень топлива в поплавковой камере карбюратора, полноту открытия дроссельных заслонок, привод воздушной заслонки, бесперебойность подачи топлива к карбюратору, сам карбюратор Недостаточная компрессия Устранить залегание колец, проверить состояние и регулировку механизма газораспределения, прокладки годами блока и крепление самой головки к блоку Перегрев двигателя Проверить наличие охлаждающей жидкости в системе охлаждения, натяжение ремня вентилятора, правильность установки угла опережения зажигания, устранить накипь уличенный расход топлива и повышенная токсичность отработавших газов Неисправность системы питания, зажигания. механизма газораспределения Поэлементно проверить указанные             системы Повышенный расход масла При черном выхлопе — переобогащение смеси Проверить систему питания При синем выхлопе — сгорание масла в выпускной системе из-за повышенного уровня в картере двигателя или износа цилиндропоршневой группы Проверить уровень масла, состояние цилиндропоршневой группы Шум и стук в двигателе Временный стук Перейти на низшую передачу, при использовании бензина с небольшим октановым числом установить более позднее зажигание Постоянный стук
Проверить и отрегулировать зазоры в
клапанном механизме, состояние натяжения цепи привода механизма газораспределения, произвести ремонт цилиндро-поршневой группы, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов «Выстрелы» в глушителе Неплотно закрыт выпускной клапан или происходит его подгорание, богатая смесь Проверить и отрегулировать зазоры в клапанном механизме, проверить систему питания Хлопки в карбюраторе или впускном трубопроводе Неплотно закрыт впускной клапан. бедная смесь Отрегулировать зазор в клапанном механизме, проверить систему питания Стук поршней Износ юбок поршней Произвести ремонт цилиндропоршневой группы Резкий стук в двигателе, не исчезающий при позднем зажигании Износ поршневых пальцев и втулок верхней головки шатуна Определить суммарный зазор, принеобходимости заменить пальцы и втулки Частый резкий стук в двигателе при пуске и движении с высокими скоростями Изношены шатунные подшипники Определить суммарный зазор, при необходимости произвести ремонт Резкий глухой стук, хорошо слышный при отпускании педали сцепления Изношены коренные подшипники Проверить давление масла в системе, при необходимости заменить подшипники Чрезмерный стук, слышимый во всех режимах работы двигателя Выплавление шатунных и коренных подшипников Произвести ремонт двигателя Неравномерная работа двигателя, вода на электродах свечей Нарушение герметичности прокладки головки цилиндров Подтянуть головку блока, при необходимости заменить прокладку
Контрольно-диагностическиеи регулировочные работы по двигателю:
Техническоедиагностирование – процесс определения технического состояния объектадиагностирования с определенной точностью. Диагностирование завершается выдачейзаключения о необходимости проведения исполнительской части операций ТО илиремонта.
Таким образомможно отметить, что диагностика представляет собой процесс исследования объекта– узла, агрегата, системы или автомобиля в целом, состояние которогоопределяется. Завершение этого исследования – диагноз, т.е. заключение осостоянии объекта типа: объект исправен, объект неисправен, в объекте имеетсятакая-то неисправность.
Важнейшеетребование к диагностированию – возможность оценки состояния объекта без егоразборки.
Диагностикарешает три основные типа задач по определению состояния объектов диагноза.
К первомутипу относятся задачи по определению состояния, в котором находится объект внастоящий момент времени (задачи диагноза – от гр. diagnosis – распознавание,определение), ко второму – задачи по предсказанию состояния, в котором окажетсяобъект в некоторый будущий момент времени (задачи прогноза – от гр. prognosis –предвидение, предсказание), к третьему – задачи по определению состояния, вкотором находился объект в некоторый момент времени в прошлом (задачи генезиса– от гр. genesis – происхождение, возникновение). Задачи первого типа относят ктехнической диагностике, второго – к технической прогностике (или, как чащеговорят, к техническому прогнозированию), а третьего – к технической генетике.
Основнымизадачами диагностики применительно к автомобилям являются:
-выявлениеавтомобилей (из числа эксплуатируемых), техническое состояние которых несоответствует требованиям безопасности движения;
-определениенеисправностей, для устранения которых необходимы регулировочные либо ремонтныеработы (если для устранения неисправности необходимы большие затраты рабочеговремени, то такие работы выполняются перед ТО);
-выявлениеили уточнение перед ТР причины отказа или неисправности;
-контролькачества ТО и ТР;
-прогнозированиересурса исправной работы узлов, агрегатов и автомобилей в целом;
-сбор,обработка и выдача информации, необходимой для управления производством;
-установлениев отдельных случаях технического состояния автомобиля, в котором он находился впрошлом, например перед аварией (техническая генетика).
Диагностикатехнического состояния автомобилей по назначению, периодичности, перечню выполняемыхработ, трудоемкости и месту в технологическом процессе ТО и ТР разделяется наобщую (Д-1) и поэлементную (Д-2).
В настоящеевремя принято выделять три основные группы методов, классифицированных взависимости от вида диагностических параметров (рис.).
/>
Рис.Классификация методов диагностирования автомобилей
Средстватехнического диагностирования (СТД) представляют собой технические устройства,предназначенные для измерения текущих значений диагностических параметров. Онивключают в себя в различных комбинациях следующие основные элементы:устройства, задающие тестовый режим; датчики, воспринимающие диагностическиепараметры и преобразующие их в сигнал, удобный для обработки или непосредственногоиспользования; измерительное устройство и устройство отображения результатов(стрелочных приборов, цифровая индикация, экран осциллографа). Кроме того, СТДможет включать в себя устройства автоматизации задания и поддержания тестовогорежима, измерения параметров и автоматизированное логическое устройство,осуществляющее постановку диагноза.
Результатыдиагноза могут автоматически заноситься в запоминающее устройство для храненияили последующей передачи в управляющий орган.
Средстватехнического диагностирования можно разделить на три вида по их взаимодействиюс объектом диагностирования (автомобилем): внешние, встроенные (бортовые) иустанавливаемые на автомобиль (рис.).
/>
Рис.Классификация средств технического диагностирования
Наличие такихсредств позволяет своевременно выявлять наступление предотказных состояний иназначать проведение предупредительных воздействий по фактическому состоянию,обеспечивая тем самым полное использование ресурса деталей и агрегатов.Комплекснымпараметром эффективности работы автомобиля или двигателя могут служитьмощность, топливная экономичность, тяговое усилие на ведущих колесахавтомобиля.
Общий процесстехнического диагностирования включает в себя (рис.): обеспечениефункционирования объекта на заданных режимах или тестовое воздействие наобъект; улавливание и преобразование с помощью датчиков сигналов, выражающихзначения диагностических параметров, их измерение; постановку диагноза на основаниилогической обработки полученной информации путем сопоставления с нормативами.

/>
Рис. Схемапроцесса диагностирования
Мощность наведущих колесах автомобиля, как комплексный параметр, характеризуетфункциональную способность агрегатов и узлов автомобиля, обеспечивающих еготяговые качества. Это особенность параметра, которая позволяет при минимальныхзатратах времени и трудоемкости получить данные, характеризующие объем работ поТО или необходимость проведения поэлементной диагностики.
Предельныезначения мощности на ведущих колесах различны для каждой марки автомобиля изависят также от конструкции стенда с беговыми барабанами. Мощность на ведущихколесах автомобиля дает мало информации о техническом состоянии отдельныхдеталей. Для увеличения объема информации следует использовать возможностистенда определять потери мощности в трансмиссии, мощность, затрачиваемую накомпрессирование двигателя, а также подвергать анализу вибрации и акустическиеявления, сопровождающие работу агрегатов.
Неисправностии отказы по двигателю в основном возникают в кривошипно-шатунном игазораспределительном механизмах, в системах зажигания, питания, охлаждения исмазки. Поэтому основное внимание при диагностике и обслуживании двигателяследует уделять указанным механизмам и системам.
Во времяработы двигатели подвергаются естественному износу, и после определенногопробега возникает потребность в ремонте или замене деталей. Различные параметрыдвигателей разных марок и нагрузки формируются произвольно, поэтому заранееопределить этот пробег невозможно, необходимо регулярно контролировать степеньизноса.
Износдвигателей в первую очередь проявляется в нарушении герметичности поршневыхколец, клапанов и уплотнении цилиндров. При этом снижается давление сжатия,ухудшается наполнение цилиндров, возрастает расход масла, снижается разрежениево впускном трубопроводе, повышается расход топлива, снижается мощность,изменяются объемный КПД, крутящий момент и т.д. Следует учитывать, что всесовременные автомобильные двигатели являются многоцилиндровыми, поэтому надообращать внимание не только на характеристики двигателя, но и на состояниеотдельных цилиндров.
Неодинаковуюработу цилиндров можно объяснить частично механическими дефектами, частичнонеисправностью электрооборудования. В практике чаще всего встречаются следующиенеисправности: различная мощность искры в отдельных цилиндрах. Различнаягерметичность клапанов и поршневых колец; неисправности распределительного механизма,возникающие вследствие износа; неправильная сборка и регулировка; неисправностив системе питания. Устранение любой из перечисленных неисправностей упрощается,если измерения дают возможность определить ее в конкретном цилиндре.
Чтобы повыситьразрешающую способность диагноза, необходимо замерить мощность, затрачиваемуюна компрессирование двигателя, т. е. прокручивание коленчатого вала привыключенном зажигании и скорости 30 км/ч.
Сопоставлениемощностей на колесах и компрессирования позволяет определить вид техническоговоздействия для каждого автомобиля. Сочетание высокой компрессии и низкихтяговых показателей свидетельствует о необходимости регулировок системдвигателя. При низкой компрессии и плохих тяговых показателях нужно ремонтироватьдвигатель.
В случаепадения мощности двигателя более 10 % номинальной определяют разность мощностипо цилиндрам.
На рис. 4.12показана общая схема поэлементного диагностирования дизельного двигателя. Каквидно из рисунка, технология поиска неисправностей осуществляется в три этапа.На первом этапе выполняются подготовительные операции, без выполнения которыхнельзя проверять техническое состояние двигателя по комплексным параметрам. Навтором этапе проверяется двигатель по комплексным параметрам. Если они соответствуютдопустимым значениям — диагностирование прекращается. На третьем этапепроводится поиск неисправностей. Он необходим в том случае, когда все пли одиниз комплексных параметров не соответствует допустимым значениям. Проверкатехнического состояния систем и узлов осуществляется в определеннойпоследовательности, которая зависит от комбинаций количественных характеристиккомплексных показателей. После регулировочных работ или работ, связанных сзаменой детали, повторяют контроль комплексных показателей. В зависимости от ихзначений диагностирование продолжается или прекращается.
Поколичественным значениям комплексных параметров можно сделать заключение обисправности двигателя. Для определения характера неисправности и ееместонахождения используются частные параметры. К ним относятся прежде всего;величина компрессии в цилиндрах; давление газов в цилиндрах в конце тактасжатия; относительная утечка воздуха, подаваемого в цилиндры под давлением;количество газов прорывающихся в картер двигателя; интенсивность выгораниямасла; концентрация железа в масле, взятом из картера; характер и место шумов истуков, определяемых стетоскопом; акустические сигналы, анализируемыеспециальной виброакустической аппаратурой; количество окиси углерода вотработавших газах; давление масла в системе смазки.