Устройство автомобилей





Обкатка двигателей



Процесс приработки трущихся деталей нового или отремонтированного двигателя, называют обкаткой. обкатка и испытание двигателей В результате обкатки на поверхностях трущихся деталей уменьшаются микронеровности, интенсивно изнашиваемые силами трения, а взаимно сопрягаемые подвижно детали прирабатываются друг к другу по форме, что в дальнейшем позволяет снизить силы трения между ними, уменьшить износ поверхностей и даже разрушение деталей, а также потери энергии на их нагрев.

В качественной приработке во время обкатки двигателя наиболее нуждаются сопряжения между гильзами цилиндров, поршнями и поршневыми кольцами, шейками и вкладышами подшипников коленчатого вала, а также другие подвижные соединения деталей КШМ и ГРМ.

Обкатку осуществляют в специальных технологических режимах, постепенно увеличивая нагрузку и обороты двигателя, т. е. интенсивность взаимодействия и скорость взаимного перемещения сопрягаемых деталей, подвергающихся приработке. Режимы обкатки двигателей после ремонта, в т. ч. продолжительность приработки, зависят от того, какие детали, узлы или механизмы подвергались замене или восстановлению во время ремонтных работ.

Обкатка двигателя может выполняться непосредственно на автомобиле или при помощи специальных стендов, позволяющих контролировать режимы обкатки и выполнять ее более качественно.

Стендовая обкатка заканчивается испытанием обкатанного двигателя посредством контрольно-измерительной аппаратуры стенда, позволяющей оценить технические и эксплуатационные возможности двигателя на основе анализа полученных в результате испытания характеристик.

***

Обкатка двигателя на автомобиле

На автомобиле обкатка может выполняться в следующих случаях:

  • если автомобиль новый и не имеет эксплуатационного пробега после продажи;
  • если на автомобиле установлен новый двигатель, приобретенный в процессе эксплуатации автомобиля;
  • если двигатель автомобиля подвергался текущему ремонту с заменой отдельных узлов и деталей цилиндропоршневой группы (одного-двух комплектов гильз и поршней, вкладышей шатунных подшипников и т. п.).

Новый двигатель обкатывается в режимах неполного нагружения с постепенным увеличением нагрузки, при этом водитель внимательно следит за состоянием и работой всех его систем и механизмов по приборам и органолептическими методами.
Продолжительность и технология обкатки устанавливается заводом-изготовителем двигателя.

Если ремонт двигателя выполнялся без снятия с автомобиля (или трактора), и заключался в замене одного-двух комплектов цилиндропоршневой группы, в ремонте головки цилиндров или замене вкладышей шатунных подшипников, то его обкатывают без нагрузки по пять мин на каждой из частот вращения коленчатого вала: 800…1000, 1400…1600, 1700…2100 об/мин.
За частотой вращения коленчатого вала следят по тахоспидометру или измеряют тахометром.

При работе обкатываемого двигателя следят за давлением масла и температурой охлаждающей жидкости. Проверяют подсос воздуха в местах крепления впускных труб.
В конце цикла обкатки проверяют максимальную частоту вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.
После обкатки подтягивают динамометрическим ключом гайки крепления головки цилиндров и регулируют зазоры в клапанном механизме. Проверяют и при необходимости регулируют угол опережения впрыска топлива или зажигания, натяжение приводных ремней.

***

Стендовая обкатка двигателей

Для обкатки новых или отремонтированных двигателей используют специальные стенды. С их помощью можно не только осуществлять приработку сопрягаемых деталей нового или капитально отремонтированного двигателя, но и получить подробную информацию о работоспособности всего двигателя, а также его основных механизмов и систем, контролировать расход топлива, уровень вредных веществ в отработавших газах и другие параметры.

Обкатывают и испытывают двигатели в зависимости от их мощности на электрических тормозных стендах различных типов.
В нашей стране широко применяются испытательные стенды отечественного производства типов КИ или КС. Для двигателей разной мощности могут применяться стенды КИ-5542 (37 кВт), КИ-5541, КИ-5543 и КС-276-032 (55 кВт), КИ-5540 (90 кВт), КИ-5274 и КС-276-03 (160 кВт) и т. д.
Эти стенды позволяют прокручивать коленчатый вал двигателей с переменной частотой при холодной обкатке, а при горячей, когда электродвигатель-тормоз переводится в генераторный режим работы, возвращать электроэнергию в электрическую сеть.

Современные испытательные стенды работают, как правило, в автоматизированном режиме по заранее заданной программе. Подробную информацию о ходе процессов обкатки и испытаний обслуживающий персонал стенда получает на удаленном компьютере.

В процессе стендовой обкатки контролируются следующие параметры:

  • давление в системе смазки;
  • температура охлаждающей жидкости;
  • частота вращения коленчатого вала;
  • нагрузочный момент;
  • развиваемая мощность.

Обкатку капитально отремонтированных двигателей на стендах проводят в несколько этапов:

  • холодная обкатка (от электродвигателя);
  • горячая обкатка без нагрузки (на холостом ходу);
  • горячая обкатка с переменной нагрузкой.

После обкатки проводят испытание двигателей, что позволяет оценить их технические и эксплуатационные возможности, а также соответствие мощностным и экономическим показателям, устанавливаемым для данной модели двигателя заводом-изготовителем.
Каждый из этапов обкатки двигателя включает определенные технологические процессы необходимой продолжительности, подготавливающие двигатель к последнему, заключительному этапу – испытанию.

стенд для обкатки и испытание двигателей

***

Холодная обкатка двигателя

На этапе холодной обкатки для получения хорошей приработки деталей используют ряд технологий. Применяют маловязкие масла, например индустриальное И-20А или И-ЗОА, смесь масла индустриального И-20 и моторного МГ-10-Б2. Добавляют присадки в масло (коллоидную серу 0,9...1,1%, дисульфид молибдена, металлоорганические присадки на основе глицерата меди ОМП-2 - до 15% по объему масла и др.); используют специальное обкаточное масло ОМ-2, вводят в масло присадку ДК-8 и др.
При этом сокращается время обкатки в 1,5...2 раза, уменьшается съем металла с поверхностей деталей в результате приработки.

Режим холодной обкатки установлен техническими требованиями для двигателей каждой марки.
Например, двигатели ЗиЛ-130 обкатывают в течение 30 мин: по 10 мин на каждой из трех ступеней с частотой вращения коленчатого вала: 500…600; 700…800 и 900…950 об/мин.
Двигатель КамАЗ-740 обкатывают в холодном режиме 55 мин, в т. ч.: 15 мин при частоте вращения коленчатого вала 400…450 об/мин и 40 мин при частоте вращения вала 900 об/мин.

Холодную обкатку маломощных пусковых и карбюраторных двигателей проводят в течение 20 минут.
В процессе холодной обкатки проверяют на ощупь нагрев трущихся поверхностей, прослушивают стуки внутри двигателя, определяют герметичность соединений, контролируют давление и температуру масла. В случае обнаружения неисправностей обкатку прекращают и устраняют выявленные недостатки.
В случае необходимости испытываемый двигатель отправляют на повторный ремонт.

Если в процессе холодной обкатки неисправностей и отклонений от технологических требований не выявлено, переходят к горячей обкатке двигателя без нагрузки.

***




Горячая обкатка двигателя без нагрузки

После холодной обкатки испытываемый двигатель запускают посредством энергетической машины стенда и обкатывают его по режиму, установленному техническими требованиями, плавно увеличивая частоту вращения коленчатого вала и тормозящую нагрузку.
Например, двигатель ЯМЗ-238 обкатывают без нагрузки в течение 20 минут в следующих режимах:

  • 5 минут при частоте вращения коленчатого вала 1000 об/мин;
  • 10 минут при частоте вращения 1400 об/мин с плавным увеличением до 1800 об/мин;
  • 5 минут при номинальной частоте вращения.

В процессе горячей обкатки двигателя без нагрузки контролируют те же параметры, что и при холодной обкатке (температуру охлаждающей жидкости и масла в смазочной системе, давление масла, герметичность соединений и т. п.).
Дополнительно проверяют работу всех механизмов и систем двигателя в рабочем режиме холостого хода, регулируют тепловые зазоры в ГРМ, выполняют установку зажигания (для карбюраторных двигателей) или угол опережения впрыска (для дизельных двигателей).
При выявлении каких-либо отклонений от установленных технологическими условиями требований на испытываемый отремонтированный двигатель, его дальнейшая обкатка и испытание откладывается до устранения обнаруженных несоответствий и неисправностей.

***

Горячая обкатка двигателя под нагрузкой

При данной обкатке электрическая машина стенда работает в режиме генератора переменного тока и одновременно служит тормозом-нагружателем двигателя. Работающий двигатель нагружают при полной подаче топлива на соответствующих режимах.
Нагрузочные режимы определены техническими требованиями для каждой марки двигателя. Так, например, дизель Д-240 обкатывают в течение 80 мин на шести этапах нагружения:

  • 10 мин под нагрузкой 5,9 кВт;
  • 10 мин под нагрузкой 14,7 кВт;
  • 15 мин под нагрузкой 21,1 кВт;
  • 20 мин под нагрузкой 35,3 кВт;
  • 20 мин под нагрузкой 42,7 кВт;
  • 5 мин под нагрузкой 47,8 кВт.

В процессе обкатки следят за давлением масла, температурой, прослушивают двигатель, а при необходимости прекращают обкатку и устраняют неисправности.
В отличие от дизелей карбюраторные двигатели начинают обкатывать под нагрузкой при частоте вращения коленчатого вала 1200 об/мин. С ростом нагрузки увеличивают частоту вращения вала.

***

Ускоренная обкатка двигателей

На ремонтных предприятиях применяют ускоренную обкатку дизелей на топливе с присадкой АЛП-4д, которая заключается в следующем.
обкатка двигателя после ремонта В расходный бак стенда добавляют 1 % (по массе) элементоорганической присадки АЛП-4д. Перемешивание присадки с топливом обеспечивает смесительно-дозирующее устройство КИ-11138А. При сгорании присадки с топливом в цилиндрах образуются твердые частицы оксида алюминия размером 2…3 мкм, которые ускоряют приработку деталей цилиндропоршневой группы и сокращают время технологической обкатки на 30…35%.

Применяют также технологию ускоренной обкатки с использованием постоянного электрического тока.
Двигатель, установленный на стенде, подвергают холодной обкатке в течение 10 мин при частоте вращения коленчатого вала 500…600 об/мин.
Затем минусовую клемму источника присоединяют через специальный токосъемник устройства КИ-11041М к коленчатому валу, а плюсовую - к блоку цилиндров.
При силе тока 3…5 А и напряжении 0,8…1,2 В продолжают холодную обкатку еще в течение 25 мин при частоте вращения 900…1000 об/мин.

Горячую обкатку двигателя без нагрузки проводят в течение 15 мин при частоте вращения 1300…1400 об/мин. Обкатку под нагрузкой ведут в течение 20 мин: 10 мин при нагрузке 20% и 10 мин при нагрузке 50% от номинальной. В результате ускоренной приработки трущихся поверхностей при прохождении постоянного тока через пары трения время обкатки двигателя сокращается почти в два раза.

***

Испытание двигателя по окончании ремонта

Приемо-сдаточным испытаниям подвергают каждый капитально отремонтированный двигатель.
По окончании процедур холодной и горячей обкатки, испытываемый двигатель, работающий при максимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу, плавно нагружают до получения номинальной частоты вращения и записывают показания весового (нагрузочного) механизма испытательного стенда.
Эффективную мощность двигателя определяют по формуле:

Nе = 0,736×P×n/10000,

где Nе - эффективная мощность двигателя, кВт;
Р - показания весового механизма стенда, Н;
n - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин.

При испытании на стенде, оборудованном понижающим редуктором, учитывают КПД редуктора. При стендовых испытаниях запрещается нагружать двигатель полной нагрузкой более 5 мин.
Одновременно контролируют давление масла в магистрали двигателя и определяют часовой и удельный расход топлива.

Часовой расход топлива определяют по формуле:

Gт = 3,6 Q/t,

где Gт - часовой расход топлива, кг/ч;
Q - масса топлива, израсходованного за время опыта, грамм;
t - время испытания, сек.

Удельный расход топлива определяют по формуле:

gc = 1000 Gт/Nе,

где gc — удельный расход топлива, г/(кВт×ч)

Значения динамико-экономических параметров, полученные в результате испытаний двигателя, приводят к значениям испытаний этого двигателя в стандартных (нормальных) условиях:

  • температура окружающей среды 25°С;
  • давление воздуха 0,1 МПа (760 мм рт. ст.);
  • относительная влажность воздуха 50%;
  • плотность топлива 0,82 г/см3.

По окончании стендового испытания проводят частичный или полный контрольный осмотр двигателя.
При частичном осмотре снимают поддон, вскрывают и осматривают нижние вкладыши коренных подшипников и шейки вала, осматривают зеркало гильз цилиндров.
При полном контрольном осмотре снимают головку цилиндров, вскрывают коренные и шатунные подшипники, вынимают поршни с шатунами и определяют качество приработки трущихся поверхностей деталей.

***

Испытания двигателей