Общее техническое состояние двигателя можно оценить по развиваемой им эффективной мощности, механическим потерям, удельному расходу топлива, составу и температуре выхлопных газов, уровню стуков, расходу масла на угар и некоторым другим. При использовании тех или иных методов необходимо иметь в виду, что перед замером величины параметра нужно тщательно отрегулировать соответствующие механизмы и системы. Например, прежде чем замерять эффективную мощность двигателя, следует отрегулировать механизм газораспределения, системы питания и зажигания. При неправильной регулировке мощность даже нового, еще не изношенного двигателя может снизиться на 20—30% от номинальной. А мощность предельно изношенного, но правильно отрегулированного двигателя ниже номинальной обычно на 5—7%. Таким образом, нарушение регулировки влияет на величину оценочного параметра в большей степени, чем износ.
В процессе работы двигателей по разным причинам могут возникать неисправности, снижающие общие эксплуатационные качества автомобилей (табл. 1).
Отдельные механизмы, системы, группы деталей двигателя работают в неодинаковых условиях и состоят из разного количества деталей, поэтому надежность их не идентична.
Наибольшее количество неисправностей возникает в системах зажигания, питания и электрооборудовании. Детали кривошипно-шатунного механизма и цилиндре поршневой группы работают в наиболее тяжелом температурном и нагрузочном режиме, поэтому на их долю приходится четвертая часть всех встречающихся неисправностей. Вполне естественно, что наибольшее развитие получили методы диагностики двигателей, предназначенные для определения технического состояния именно этих систем и механизмов.
Каждый из методов диагностики имеет определенное назначение и основан на использовании какого-либо параметра выходного процесса — интенсивности стука, расхода масла, износа и другие. На рисунке представлена схема функциональной диагностики двигателя, предложенная А. В. Серовым, где отдельные параметры выходных процессов, например, расход масла, стук, прорыв газов в картер, характеризуют техническое состояние нескольких механизмов или групп деталей одновременно, то есть отражают общее состояние двигателя.
Наиболее важный объективный показатель общего состояния двигателя — развиваемая им эффективная мощность. Зависит она от числа оборотов коленчатого вала и степени открытия дроссельной заслонки. Для диагностики удобнее всего использовать максимальную мощность. Развивает ее двигатель на максимальных оборотах при полностью открытой дроссельной заслонке.
Для современных двигателей характерно довольно малое падение максимальной мощности за весь период эксплуатации. Обычно оно составляет не более 7%. Таким образом, условию широты поля изменения этот оценочный параметр не вполне отвечает. Затруднено широкое применение метода и тем, что с наибольшей точностью мощность двигателя можно замерить только на контрольно-испытательном стенде, для чего его необходимо снять с автомобиля.
Эффективную мощность двигателя можно определять, не снимая его с автомобиля. Для этого необходимо установить автомобиль на стенде с беговыми барабанами. Стенд позволяет имитировать движение в любом эксплуатационном режиме. При такой схеме диагностирования непосредственно замерить мощность, развиваемую двигателем, не удается. Часть ее теряется на трение в механизмах трансмиссии. Таким образом, несмотря на то, что мощность является очень важным эксплуатационным параметром автомобиля, величина которого однозначно отражает техническое состояние двигателя, использование ее для диагностики затруднено.
Эффективная мощность в качестве оценочного параметра может успешнее применяться не для определения степени износа двигателя, а как комплексный параметр, отражающий состояние регулировки систем зажигания и питания двигателя. При этом регулировочные и диагностические операции должны быть совмещены на одном посту, что позволяет вести контроль непрерывно. Такая схема технологического процесса обеспечивает оптимальность выполнения регулировок при незначительной трудоемкости работ. При этом исключается влияние погрешностей, вносимых от трансмиссии, так как сравнение контролируемых параметров производится не с какими-либо стандартными значениями, а с текущими, максимально возможными для данного двигателя. Иными словами, регулировка ведется последовательно по каждой системе поисково при работающем двигателе. Критерием оптимальности регулировок является достижение максимальной мощности.
Мощность механических потерь двигателя определяется прокручиванием коленчатого вала с определенной скоростью. Дроссельную заслонку при этом открывают полностью. Для данного метода характерно то же, что и для диагностирования по величине эффективной мощности, так как при этом пользуются тем же оборудованием.
Заслуживает внимания безтормозной метод испытаний, предложенный профессором П. С. Ждановским. Сущность метода заключается в том, что в качестве нагрузки на работающий двигатель используются механические потери самого двигателя в сочетании с отключением отдельных цилиндров и созданием дополнительных сопротивлений в системах. Этот метод рекомендуется для диагностирования четырехцилиндровых дизельных двигателей, прошедших эксплуатационную переработку.
При проверке четырехцилиндрового двигателя основным проверочным режимом является работа на одном цилиндре. Нагрузка создается при этом отключением остальных трех. Устойчивость работы двигателя на одном цилиндре вполне достаточна для необходимых измерений. Для проверки мощностных показателей двигателя измеряется максимальное число оборотов и расход топлива при работе на каждом цилиндре. Педаль акселератора при этом устанавливается в положение полной подачи топлива. По величине максимальных оборотов коленчатого вала, пользуясь имеющимся графиком, определяют мощность каждого цилиндра. Неотъемлемое условие при проверке — поддержание нормального теплового режима двигателя.
Важным показателем оценки работы автомобильного двигателя в целом является состав выхлопных газов. Особый интерес для диагностики представляет содержание в них окиси углерода. Данный метод диагностики основан на том, что в зависимости от состава рабочей смеси изменяется и состав выхлопных газов. В случае неисправности системы питания, вызывающей обогащение рабочей смеси топливом, в выхлопных газах увеличивается количество продуктов неполного сгорания топлива в виде окиси углерода. При полном сгорании в выхлопных газах содержится наибольшее количество углекислого газа. Под влиянием неисправностей, ухудшающих подачу топлива, происходит обеднение состава рабочей смеси, и в выхлопных газах увеличивается содержание кислорода.
