Нагруженность и износ деталей.

Умение специалиста диагностировать неисправность, не производя разборки двигателя, равно как и правильно определять её причину, базируется на всестороннем знании этим специалистом устройства двигателя, действующих на детали двигателя сил и глубокого понимания протекающих в двигателе процессов.
Силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма и создаваемые ими моменты, вызывают износ деталей, который со временем приводит к нарушениям в работе двигателя, а затем, вследствие разрушения деталей, и к его поломке. От того, каким образом и насколько сильно изношены детали, будет зависеть объём выполняемых ремонтных работ, вид проводимого ремонта ( капитальный или частичный ), и его стоимость.
На рис. 4.4.. показаны силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма при такте рабочего хода. Рассмотрим некоторые из них.

Движение поршня в цилиндре двигателя при рабочем ходе осуществляется под давлением газов, действующих на днище поршня. Результирующая этого давления – сила P, приложена к центру поршневого пальца и направлена по оси цилиндра. Согласно правилу параллелограмма, сила P может быть разложена на силу F, действующую по оси шатуна и силу N, направленную перпендикулярно стенке цилиндра. На плече B сила N создаёт опрокидывающий момент, который стремится «перевернуть» двигатель в сторону, обратную вращению КВ. Опрокидывающий момент гасится опорами двигателя.
Силу F, перенесённую на ось шатунной шейки можно разложить на касательную силу Т, действующую перпендикулярно кривошипу КВ, и радиальную силу R, направленную по оси кривошипа. Произведение силы Т на плечо A, равное радиусу кривошипа, даёт крутящий момент Мк.
Крутящий момент Мк вызывает вращение коленчатого вала. Сила R создаёт давление на коренные подшипники КВ, вызывая их износ. Сила F нагружает шатунную шейку КВ и шатунные подшипники. Сила N, создаёт давление поршня на одну из стенок цилиндров, изнашивая её. После перехода поршнем н.м.т. поршень совершает перекладку на противоположную стенку цилиндра и сила N меняет своё направление.
Помимо сил, возникающих от давления газов, на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы инерции и центробежные силы. Эти силы также вызывают износ деталей, а их неуравновешенность приводит к сотрясению двигателя во время работы. Для уравновешивания сил, действующих в двигателе, применяются специальные конструкционные решения. Например, противовесы коленчатого вала уравновешивают центробежные силы, действующие на кривошипе, балансирные валы уравновешивают силы, поступательно движущихся деталей, а гасители крутильных колебаний предотвращают поломку коленчатого вала от воздействия на него одноимённых сил. Наибольших суммарных значений силы достигают при переходе поршня через мёртвые точки.
Давление газов при такте рабочего хода, так или иначе, действует на все детали кривошипно-шатунного механизма. Кольца (в большей степени верхние компрессионные) давлением газов прижимает к нижним поверхностям канавок поршня. В то же время, за счёт сил трения о стенки цилиндров, кольца стремятся прижаться к верхним поверхностям канавок. В результате сложения разноимённо действующих сил происходит « закручивание » верхнего компрессионного кольца, сопровождаемое его износом и износом поршневой канавки. Второе компрессионное кольцо подвержено закручиванию в меньшей степени. Маслосъёмные кольца прижимаются к верхним поверхностям канавок и при движении поршня вниз работают на съём масла со стенок цилиндров. Сказанное, поясняет рис. 4.5.

Как мы видим, детали работающего двигателя испытывают значительные нагрузки, они подвергаются воздействию высоких температур, давления, химическому воздействию горючей смеси и отработавших газов, содержащих в своём составе водяной пар, агрессивные составляющие кислот и щелочей. В процессе эксплуатации двигателя его детали изнашиваются естественным путём ( естественный износ ) или получают повреждения. Интенсивность естественного износа мала и предельный износ деталей наступает, как правило, к концу срока эксплуатации двигателя, установленного заводом изготовителем. Повреждение или разрушение деталей происходит из-за воздействия на детали нагрузок, превышающих допустимые пределы. Причиной появления таких нагрузок может быть детонация, калильное зажигание, перегрев или перегрузка двигателя, работа деталей двигателя с недостатком смазки, чрезмерный износ деталей и т.п.
Из-за воздействия на детали разнонаправленных сил детали изнашиваются неравномерно, и геометрические формы изношенных деталей могут существенно отличаться от первоначальных форм.
Цилиндр в плане изнашивается под овал, а по высоте под конус и «бочку» с образованием в верхней части цилиндра износного уступа (рис. 4.5.).
Верхняя часть цилиндра по высоте равная, примерно 5 -10 мм, практически не изнашивается, что и обуславливает образование износного уступа. При ремонте двигателя износный уступ может препятствовать выниманию из цилиндра поршня в сборе с шатуном. В этом случае уступ лучше срезать шабером (специальный слесарный инструмент) или сточить на станке.
На рабочей поверхности изношенного цилиндра могут наблюдаться царапины, глубокие риски и задиры. Зеркало цилиндра из-за абразивного изнашивания становится матовым или, наоборот, приобретает «чрезмерный» глянец.
Поршни деформируются из-за тепловых перегрузок, подвергаются абразивному изнашиванию, высота поршневых канавок увеличивается из-за износа их поверхностей, края канавок «заваливаются» (округляются). На юбке изношенного поршня можно наблюдать царапины, риски и наволакивание металла. Результатом работы двигателя с перегревом, детонацией, калильным зажиганием или с совокупностью этих процессов, нередко является оплавление кромки огневого пояса поршней, прогар поршней, разрушение перемычек, появление трещин и других повреждений.
У поршневых колец изнашиваются рабочие и торцевые поверхности. Износ стенок цилиндров, рабочих и торцевых поверхностей колец, верхних и нижних поверхностей канавок поршней и самих поршней приводит к прорыву рабочих и отработавших газов в полость картера. Изношенные кольца не способны эффективно удалять излишки масла со стенок цилиндров и масло сгорает вместе с горючей смесью. Расход масла «на угар» увеличивается с износом деталей ЦПГ. Попаданию излишек масла в камеру сгорания также способствует насосный эффект, проявляющийся в изношенном двигателе, и обусловленный вертикальным «колебанием» колец в канавках поршня. Изменение опоры колец с верхней плоскости канавки на нижнюю плоскость и наоборот, равно как и изменение опоры поршней с одной стенки цилиндра на другую, происходит при переходе поршней через мёртвые точки. Изношенные кольца могут приобретать обратную заточку и работать на съём масла со стенок цилиндра при движении поршней к в.м.т.
Коренные и шатунные шейки КВ изнашиваются под овал. Шейки в значительной степени подвержены абразивному изнашиванию, что приводит к появлению на их изначально глянцевой поверхности рисок, борозд и глубоких царапин, образующихся в случае внедрения в мягкий материал вкладышей инородных частиц. При работе в условиях недостатка смазки на шейках коленчатого вала могут наблюдаться задиры и наволакивание материала вкладышей, а на поверхности вкладышей «вырывы» металла. Износ шеек коленчатого вала и его вкладышей приводит к снижению давления в системе смазки. Уменьшение давления, в свою очередь, ведёт к более интенсивному износу тех же самых деталей, и так далее, по принципу «снежного кома».
Работа деталей с циклическими нагрузками (нагрузка – разгрузка), в том числе и тепловыми (нагрев – охлаждение), может приводить к появлению усталостных трещин с последующей поломкой детали в зоне максимальной концентрации напряжений (например, коленчатые валы часто ломаются в месте соединения щеки и шейки). Подобное разрушение деталей называют усталостным разрушением.
Опоры коленчатого вала и шатуны относятся к «неизнашиваемым» деталям двигателя, т.к. шейки вала контактируют не с самой опорой, а с поверхностью вкладышей. Повреждения опор возможны лишь в результате их перегрева и/или проворачивания вкладышей коленчатого вала в постелях. И то, и другое случается, в основном, по причине недостатка смазки. Проворачивание вкладышей коленчатого вала в постелях шатунов и, в особенности, в опорах блока цилиндров крайне нежелательное событие, приводящее к серьёзным повреждениям деталей и дорогостоящему ремонту с заменой этих деталей (шатунов или блока цилиндров) или с их восстановлением.
Распределительный вал в значительной степени склонен к абразивному изнашиванию. Кулачки РВ подвержены «огранке», на их поверхности и поверхности опор, а так же поверхности ответных деталей (рычагов, коромысел и др.) могут наблюдаться царапины, риски, борозды и задиры. Причиной появления глубоких задиров может быть работа деталей в условиях масляного голодания. Работа изношенного распределительного вала сопровождается характерным стуком, по тональности схожим со «стуком клапанов», но не устраняющимся после регулировки тепловых зазоров в клапанном механизме.
На износ корпусных деталей существенное влияние оказывают тепловые нагрузки. Из-за цикличного воздействия температуры (разогрев – охлаждение) деформируются привалочные плоскости головки блока цилиндров, появляются трещины между сёдлами клапанов и т.п.
Как уже было сказано выше, изнашивание деталей двигателя приводит к ухудшению его работы, что выражается в снижении мощности и крутящего момента, повышенном расходе горюче-смазочных материалов, затруднённом запуске и т.п. При соблюдении условий эксплуатации, заявляемый заводами изготовителями ресурс до капитального ремонта большинства современных двигателей малого – среднего литража составляет 200 – 300 тысяч километров пробега.
При грамотной эксплуатации этот ресурс может быть увеличен, по меньшей мере, на четверть, а при грубых нарушениях условий эксплуатации - уменьшен на три четверти. Под понятие «грамотной эксплуатации» попадают все мероприятия, в конечном счёте, позволяющие замедлить естественный износ деталей двигателя и исключить их поломку. Это комплекс мер и «затёртых» годами правил, при выполнении которых (только-то и всего) Вы совершаете маленькое чудо, существенно продлевая автомобильную жизнь.
Комплекс мер, предотвращающих преждевременный износ деталей, включает:

· Своевременную (согласно заводской инструкции или раньше) замену масла и других эксплутационных жидкостей;

Эксплутационные свойства масел и топлива должны соответствовать конструктивным особенностям двигателя.

· Периодическое проведение необходимых регулировок двигателя (в соответствии с сервисной книжкой автомобиля);

· Своевременную подтяжку крепежа и замену деталей отработавших свой срок (свечей и высоковольтных проводов системы зажигания, топливных и воздушных фильтров, ремня ГРМ и деталей его натяжения, сальников клапанов и т.п.);

· Периодическое проведение комплекса диагностических мероприятий с целью выявления возможных неисправностей на ранних стадиях развития и последующего их предотвращения с выполнением необходимых ремонтных работ по замене неисправных деталей, узлов или агрегатов.

Подводя итог вышесказанному, можно лишь повторить известную истину о том, что «нет ничего дешевле и эффективнее профилактики», будь то профилактика зубного кариеса или неисправностей такого сложного механизма как двигатель. Повторяйте «избитые» истины чаще, а главное следуйте им, от частого повторения истина не тускнеет и смысл её не меняется

ВВЕДЕНИЕ В ДИАГНОСТИКУ.

Неисправности не возникают «вдруг» и сами по себе. Причины их появления могут быть различны. В процессе эксплуатации двигателя его детали изнашиваются, изменяется их геометрия, увеличиваются зазоры между парами трения. Износу «способствует» множество факторов: стиль вождения, условия эксплуатации, несвоевременное или/и неквалифицированное обслуживание, низкое качество горюче-смазочных материалов, работа с детонацией, калильным зажиганием, неисправными системами смазки и охлаждения и т.п. По мере износа двигателя его эксплуатация становится всё более обременительной, возрастают эксплутационные расходы, появляются проблемы в работе. Эксплуатация изношенного двигателя приведёт к его повреждению. Ремонт двигателя получившего повреждения требует б о льших капитальных вложений.

Прежде чем приступить к ремонту, необходимо 1) определить неисправность и 2) причину её возникновения. Задачей ремонта является устранение, как самой неисправности, так и её причин и следствий. Специалисты, занимающиеся диагностированием неисправностей должны обладать достаточной квалификацией, сводящей к минимуму возможные ошибки при диагностике. Работу специалиста-диагноста можно сравнить с работой врача, от правильного диагноза которого зависит не только успешное лечение пациента, но и его послеоперационное состояние и здоровье. «Набор» возможных неисправностей двигателя (как и любого другого узла и агрегата) не бесконечен. Этот «набор» отличается в зависимости от модели (конструкции) автомобиля и может быть «просчитан». По своей сути диагностические работы сводятся к последовательному выполнению ряда действий и специальных мероприятий, направленных на подтверждение или опровержение предположений о проявившей себя неисправности и причинах её появления. Важно, чтобы были рассмотрены действительно все возможные причины, была правильно определена очерёдность их рассмотрения (по принципу «от простого - к сложному») и применены наиболее действенные, для конкретного случая, методы диагностирования. Принцип «от простого - к сложному» - основополагающий в диагностике. Следование этому принципу позволит сократить время и издержки, а также избежать ошибок. Надеюсь, Вы согласитесь с тем, что полная разборка двигателя, слишком радикальный метод выяснения причины того, почему он не запускается. А вдруг он не запускается всего лишь по причине отсутствия топлива в топливном баке!?
Подытожим сказанное:

· Любая неисправность имеет причину возникновения (или несколько причин), задача диагностики состоит в их выявлении;

· При поиске неисправностей и причин их возникновения следует придерживаться определённой последовательности действий, руководствуясь принципом «от простого - к сложному».

· Диагностика предшествует любому ремонту и от того, как квалифицированно она выполнена, будет во многом зависеть качество ремонта, его стоимость и трудоёмкость. Результатом (конечным продуктом) диагностики является информация о неисправности. Данная информация используется для определения вида предстоящего ремонта (частичный или капитальный), технологии ремонта, планировании времени и затрат на его проведение.

Диагностирование может быть субъективным и объективным. Субъективное диагностирование осуществляется с помощью органов чувств и не сложных приборов, усиливающих тот или иной сигнал. К субъективному способу диагностирования относится, в том числе, и диагностика по внешним признакам. Объективное диагностирование выполняется при помощи стендов, приборов и контрольно-измерительного оборудования (инструментальная диагностика). Так же следует различать общую и углублённую диагностику. Общая диагностика позволяет оценить состояние узла или агрегата автомобиля в целом (т.е. исправен или не исправен), без указания конкретной неисправности. Углублённая диагностика выявляет не только неисправность, но и её причину.

Значительная часть возможных неисправностей механической части двигателя и, в меньшей степени, его систем может быть продиагностирована субъективно, по характерным, для той или иной неисправности, внешним признакам. При этом некоторые из этих неисправностей (в особенности механической части) не поддаются диагностированию иными методами (например, инструментальными) или диагностируются ими «неуверенно». Большую часть неисправностей систем зажигания, питания и других систем двигателя, наоборот, можно выявить только с помощью специального диагностического оборудования. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при определённых неисправностях двигатель невозможно запустить. В подобном случае ограничены возможности применения любого из названных методов.

5.1 Диагностика неисправностей по внешним признакам.

Работа неисправного двигателя характеризуется рядом внешних проявлений, выражающихся в изменении цвета выхлопных газов, наличии посторонних шумов и стуков, повышенном расходе эксплутационных жидкостей, ухудшении основных рабочих характеристик (мощности, крутящего момента) и др.

5.1.1 Диагностика по цвету выхлопных газов.

При работе исправного отрегулированного двигателя в тёплую погоду при нормальной влажности, выхлоп из глушителя бесцветный. Изменение цвета выхлопных газов может быть следствием неисправностей в механической части двигателя или его системах.

1. Сизый (голубовато-серый) дым выхлопа, как правило, свидетельствует о попадании моторного масла в камеру сгорания цилиндра сверх допустимой нормы. Масло сгорает вместе с рабочей смесью и в виде «сизого» дыма из глушителя выбрасывается в атмосферу. Чем больше масла попадает в цилиндры, тем интенсивнее «дымление» двигателя. Сгоревшее масло не возвращается в картер двигателя и уровень его со временем понижается. Снижение уровня приходится компенсировать, доливая масло в двигатель (между плановой заменой масла, долив масла в исправный двигатель, не требуется). То есть, одновременно с дымным выхлопом наблюдается и повышенный расход масла «на угар». Часть сгоревшего масла в виде нагара откладывается на днищах поршней, клапанах и свечах зажигания. Чрезмерное отложение нагара на деталях двигателя, часто является причиной появления калильного зажигания. Частицы нагара, смываемые с деталей маслом и топливом, попадают в зазоры между парами трения и, имея значительную твёрдость, ускоряют изнашивание деталей. Масло быстро темнеет и раньше времени теряет свою работоспособность. Наличие паров масла в топливной смеси ухудшает процесс сгорания, что снижает давление газов на поршень. Крутящий момент и мощность двигателя также снижаются.

Повышенное нагарообразование на поршнях, при неблагоприятных условиях работы (перегрузки, некачественное топливо и т.п.), может привести к детонации (нагар на поршнях увеличивает степень сжатия).

Отложение нагара на клапанах приводит к неплотной посадке клапана в седле. Вследствие того, что перенос тепла от тарелки клапана в седло ухудшается, клапан быстро (через 300 – 500 км.) прогорает. Прогар клапана, в свою очередь, влечёт за собой разгерметизацию камеры сгорания, снижение компрессии и иные не желательные последствия, о которых мы уже знаем.

Нагар, который откладывается на электродах свечей зажигания, является хорошим проводником электричества. Энергия, поступающая на свечи зажигания для воспламенения горючей свечи, «стекает» по нагару мимо электродов, что тоже вносит свою лепту в копилку неисправностей двигателя.

Как мы видим, наряду с дымным выхлопом из глушителя, могут наблюдаться и иные проявления «неправильной» работы двигателя (повышенный расход масла, отложение нагара на деталях и т.п.), зачастую указывающие на одну и ту же неисправность и, в конечном счёте, являющиеся её следствиями. В свою очередь, эти следствия могут стать причинами неисправностей «второго порядка». Например, повышенное отложение нагара на клапане – следствие попадания масла в камеру сгорания, и при этом, – причина неплотной посадки клапана в седло, что рано или поздно, явится следствием его (клапана) прогорания. «Незаконное» проникновение «лишнего» масла в цилиндр, тоже имеет свои причины. Разобраться в хитросплетении причин и следствий, даже опытному мастеру, иногда бывает достаточно сложно. Поэтому имеет смысл придерживаться ещё одного правила: «Достоверность диагностики повышается пропорционально выявленным признакам, явно или косвенно указывающим на предполагаемую причину неисправности»

и подытожим:

· В рассматриваемом случае, дымление двигателя является следствием попадания моторного масла в камеру сгорания;

· Наряду с дымным выхлопом из глушителя, на ту же самую причину (попадание масла в камеру сгорания), прямо или косвенно могут указывать:

§ Повышенный расход масла на угар;

§ Отложения нагара на деталях двигателя и свечах зажигания;

§ Ухудшение рабочих характеристик двигателя;

§ Иные признаки (о которых мы поговорим ниже).

Основными причинами попадания масла в камеру сгорания двигателя могут быть:

a. Износ цилиндропоршневой группы в целом или маслосъёмных колец в частности;

b. Поломка деталей ЦПГ (колец, поршня, перемычек между кольцами на поршнях и т.п.), а так же задиры и царапины на зеркале цилиндра и юбке поршней, а так же коксование маслосъёмных колец в канавках поршня;

c. Износ маслосъёмных колпачков (сальников) клапанов, направляющих втулок клапанов и стержней клапанов;

d. Износ уплотнений вала турбокомпрессора (для двигателей с турбонаддувом).

Как много можно рассказать о двигателе, работающем с дымным выхлопом даже не заглядывая ему под капот. И масло он потребляет, и пробег у него наверняка «солидный», и изношен он сверх меры. А если ещё и возможные причины дымления перечислить! На непосвященных Ваш рассказ произведёт неизгладимое впечатление. Но полученное нами удовлетворение будет не полным, если из приведённого перечня возможных причин мы не выделим истинную причину. Но как это сделать? И можно ли это сделать, рассматривая только внешние признаки неисправностей? Отвечаем: В каких-то случаях можно, в других случаях придётся призвать на помощь инструментальную диагностику, а в исключительных случаях, истинную причину неисправности, как и саму неисправность, покажет только «вскрытие» (т.е. разборка двигателя).

а). Износ деталей ЦПГ «в целом» чаще всего происходит естественным путём. То есть детали изнашиваются постепенно в течение достаточно длительного периода эксплуатации. Логично предположить, что ко времени выработки двигателем своего ресурса, наряду с износом деталей ЦПГ, изношенными могут оказаться и другие детали (так и происходит на самом деле). При этом, одновременно с дымным выхлопом и повышенным расходом масла на угар, могут наблюдаться такие характерные признаки «приближающейся старости», как:

· Низкое давление масла в системе смазки, вызванное износом шеек КВ и их вкладышей;

· Повышенное давление картерных газов, вызванное прорывом рабочих и отработавших газов в картер двигателя через зазоры между изношенными деталями ЦПГ;

· Попадание масла в корпус воздушного фильтра воздухоочистителя и на вход двигателя через систему вентиляции картера, вследствие повышенного давления картерных газов. При этом, загрязнение воздушного фильтра маслом, в свою очередь, может стать причиной неустойчивой работы двигателя из-за переобогащения топливно-воздушной смеси («замасленный» фильтр плохо пропускает воздух);

· Посторонние шумы и стуки при работе двигателя, прослушиваемые в определённых зонах двигателя и вызванные увеличенными зазорами в сопряжении изношенных деталей или ослаблением посадок и креплений (см. раздел 5.1.2 «Диагностика по шумам и стукам»);

· Низкая компрессия во всех цилиндрах двигателя из-за износа деталей ЦПГ (см. раздел 5.2 «Инструментальная диагностика).

Имея «в наличии» такой «букет болезней» (или даже часть этого букета), наряду со значительным пробегом автомобиля, можно с достаточной уверенностью говорить о существенном износе двигателя и готовиться к его капитальному ремонту.

b ). Поломки деталей ЦПГ происходят по причинам отличным от причин естественного износа, в процессе которого детали всех цилиндров двигателя изнашиваются более или менее равномерно и одинаково. Поломки возникают вследствие: 1) неграмотной эксплуатации в т.ч. эксплуатации сильно изношенного двигателя; 2) попадания в цилиндр инородных предметов; 3)
неисправности систем двигателя (смазки, охлаждения); 4) неквалифицированно выполненного ремонта.
Так как весьма маловероятно, что одновременно сломаются или закоксуются кольца сразу во всех цилиндрах двигателя, или произойдёт задир зеркала всех цилиндров, то в качестве основной причины появления дымного выхлопа здесь следует рассматривать неисправность одного – двух цилиндров, а не двигателя в целом. При этом:

· Будут отсутствовать, уже названные нами, признаки «старости» двигателя;

· Пробег автомобиля не будет критическим;

· Измеренная компрессия будет низкой только в неисправных цилиндрах;

· Забрасываться маслом будут свечи только неисправных цилиндров;

· При «закорачивании» на массу свечи неисправного цилиндра, дымность выхлопа будет снижаться.

Поиск «неисправного цилиндра» «закорачиванием» на массу свечи зажигания (принудительным отключением цилиндра) давно известный и, можно сказать классический, метод диагностики, основанный на том, что при обесточивании свечи одного из цилиндров работающего двигателя, обороты КВ двигателя падают, если цилиндр исправен, и не изменяются (или изменяются несущественно), если цилиндр не работает (или работает с перебоями). Аналогичным способом определяют цилиндр «виновный» в наличии дымного выпуска или посторонних шумов и стуков. Причины неработоспособности самого цилиндра (неисправная свеча зажигания или высоковольтный провод, прогоревший клапан или сломанные кольца и т.п.), определяются отдельно.
Следует особо отметить не безопасность применения данного метода диагностики на современных автомобилях, имеющих системы управления зажиганием, в случае если «закорачивание» свечи осуществляется старым «дедовским» способом, т.е. путём отсоединения от неё высоковольтного провода. На сегодняшний день, данный способ применим лишь для двигателей оборудованных классическими контактными системами зажигания. Для всех других систем разрыв в цепи вторичного напряжения при работающем двигателе приведёт к выходу из строя электрического оборудования (датчиков, ЭБУ, модуля зажигания и т.п.). Данное предостережение не означает, что описанный метод совсем не подходит для современных автомобилей. Просто существуют другие, более безопасные способы «отключения» свечей зажигания, как с помощью электронных диагностических приборов и комплексов, так и «вручную», при отсутствии таковых.

c ). Износ и старение (потеря эластичности) маслосъёмных колпачков (сальников) клапанов наступает после 80 - 100 тысяч км. пробега и, как правило, происходит задолго до того как двигатель выработает свой ресурс (200 – 250 тысяч км.). Внешние проявления в работе двигателя, вызванные износом сальников клапанов и деталей ЦПГ весьма схожи, но при диагностике этих неисправностей, ошибка в установлении истиной причины нежелательна (замена колпачков занимает около полутора часов работы, замена изношенных деталей ЦПГ с расточкой цилиндров – это уже капитальный ремонт двигателя). Избежать подобной ошибки можно, оценив компрессию в цилиндрах двигателя (см. раздел 5.2.1). Дополнительно, на износ маслосъёмных колпачков прямо или косвенно могут указывать следующие признаки:

· Усиление дымного выхлопа при перегазовках двигателя;

· Наличие моторного масла на резьбовой части вывернутой свечи зажигания;

· Наличие тёмных полос нагара на корпусе подшипников распределительного вала или клапанной крышке (не всегда) напротив клапана, чей колпачок «пропускает» (в цилиндр колпачок пропускает масло, из цилиндра – отработавшие газы, которые и оставляют след на корпусе подшипников);

· Повышенный расход масла на угар.

Износ направляющих втулок клапанов и стержней клапанов сверх допустимых значений, так же приводит к попаданию масла в цилиндры двигателя, чему, зачастую не могут препятствовать, даже исправные сальники клапанов. Так как износ этих деталей, большей частью, происходит естественным образом, одновременно изнашиваются и другие детали двигателя. О «букете болезней», сопровождающих изношенный двигатель, мы уже говорили.

d ). Износ уплотнений вала турбокомпрессора приводит к значительному увеличению расхода масла на угар и работе двигателя с густым сизым дымом из-за попадания большого количества масла через патрубки турбокомпрессора в цилиндры двигателя. При измерении компрессии в цилиндрах, её величина может существенно превышать норму, из-за «уплотнения» маслом зазоров между парами трения деталей ЦПГ. Возникают проблемы с запуском и работой бензинового двигателя, вследствие забрасывания маслом свечей зажигания. При аварийном выходе из строя уплотнений вала турбокомпрессора или его подшипников в цилиндре двигателя возможен гидроудар.

Гидроудар происходит вследствие поступления в цилиндр большого количества масла, объём которого превышает объём камеры сгорания. Поршень, движущийся к ВМТ в конце такта сжатия «ударяется» о масло (жидкость не сжимаема) и двигатель останавливается. Шатун того цилиндра, где произошёл гидроудар, как правило, деформируется по оси. Повреждения могут получить и другие детали двигателя. К гидроудару больше «склонны» дизельные двигателя, имеющие малый объём камер сгорания.
Гидроудар возможен и при попадании в цилиндры воды, например, при преодолении водных преград.

2. Серый или чёрный цвет выхлопных газов, как правило, указывает на неполное сгорание топлива в цилиндрах двигателя.
Несгоревшее топливо, в виде копоти, осаждается на деталях двигателя (днищах поршней, электродах свечей зажигания и накаливания, клапанах) и в виде чёрного дыма выбрасывается в атмосферу. В выхлопных газах значительно возрастает доля вредных примесей (в основном СО, СН и С), ощущается характерный запах «несгоревшего топлива». Характеристики двигателя (мощность, крутящий момент, экономичность) ухудшаются. Работа бензинового двигателя, при этом, может сопровождаться «выстрелами» из глушителя с выбросом пламени.

Причина «выстрелов» - в парах несгоревшего топлива, вместе с отработавшими газами, попадающими из цилиндров в выпускной трубопровод и через него в атмосферу. На выходе из глушителя пары, имеющие высокую температуру, смешиваются с атмосферным воздухом, и самовоспламеняются. При неисправной («прогоревшей») системе выпуска, воспламенение паров несгоревшего топлива может происходить непосредственно внутри неё, что часто является причиной разрушения системы выпуска.

Неполное сгорание топлива неблагоприятно отражается и на работе каталитического нейтрализатора выхлопных газов, который может получить отравление парами топлива и выйти из строя. Выход нейтрализатора из строя приводит к проблемам в работе двигателя, вплоть до невозможности его запуска вследствие значительного возрастания сопротивления выпуску.

«Отравление» каталитического нейтрализатора не избежать, если заправлять автомобиль этилированным топливом (т.е. бензином, содержащим тетраэтилсвинец). Тетраэтилсвинец является сильным антидетонатором. Несмотря на высокую токсичность этилированного бензина, добавление в топлива этиловой жидкости практикуется рядом производителей и автозаправочных станций с целью повышения октанового числа топлива.

Итак:

· В рассматриваемом случае, дымление двигателя является следствием неполного сгорания топлива;

· Наряду с дымным выхлопом из глушителя, на ту же самую причину (неполное сгорание топлива), прямо или косвенно могут указывать:

§ Характерный запах несгоревшего топлива из глушителя (может ощущаться даже при отсутствии видимого выхлопа);

§ Повышенное содержание СО, СН и С в отработавших газах (определяется газоанализатором);

§ Повышенный расход топлива;

§ Наличие «печного» нагара (т.е. сажи) на свечах зажигания;

§ Возможный затруднённый запуск двигателя, неравномерная работа двигателя на режиме холостого хода и ухудшение его рабочих характеристик;

§ «Выстрелы» в глушителе

Наиболее вероятными причинами появления дыма серого – чёрного цвета могут являться:

a. Неисправности в системе питания двигателя;

b. Неполное закрытие или прогорание выпускных клапанов;

c. Неисправности в системе наддува двигателей.

a ). Неисправности в системе питания двигателя наиболее частая причина неполного сгорания топлива.

Двигатель работает на топливно-воздушной смеси, состоящей из паров топлива и воздуха, смешанных в определённой пропорции (воздух содержит кислород, необходимый для горения топлива). Для полного сгорания одной весовой части топлива (пусть этой весовой единицей будет килограмм) требуется примерно 14, 7 весовых частей (килограмм) воздуха. Состав смеси, состоящий из одного кг топлива и 14, 7 кг воздуха (1: 14, 7), называется стехиометрическим составом. Топливно-воздушная смесь, содержащая относительно большую часть топлива (или меньшую часть воздуха), считается богатой смесью и на сгорание всего топлива, имеющегося в данной смеси, не хватает воздуха (свободного кислорода). Несгоревшее топливо, в виде чёрного дыма (сажи), выбрасывается через систему выпуска автомобиля в атмосферу.

Причин, по которым система питания готовит богатую смесь достаточно много. Обобщённо проблема выглядит следующим образом. Либо в должном количестве в систему не подаётся воздух (например, загрязнён воздушный фильтр или воздушные жиклёры, неисправен датчик-расходомер воздуха системы управления двигателем и т.п.), либо с переизбытком поступает топливо (например, негерметичны топливные форсунки, разрегулирована система холостого хода и т.п.).
Так как в задачу данного пособия не входит подробное рассмотрение неисправностей систем двигателя, в том числе и систем питания, для более подробного ознакомления с затронутой темой мы отсылаем читателя к другим изданиям профильного направления.

b ). Неполное закрытие клапанов возможно по причине: 1) отложений на стержне и тарелке клапана большого количества нагара, препятствующего плотной посадке клапана в седло (нагарообразование на клапанах является следствием попадания масла в камеру сгорания через неисправные маслосъёмные колпачки); 2) износа рабочих поверхностей тарелки клапана и седла; или 3) из-за отсутствия зазоров в приводе клапанов (напомним, что величина этих зазоров регламентируется производителем и подлежит контролю и регулировке с периодичностью ТО – 2).
Неполная посадка клапана приводит к снижению компрессии в цилиндре и цилиндр частично или полностью выключается из работы. Как следствие, двигатель работает с перебоями, его рабочие характеристики ухудшаются, свечи в неработающем цилиндре холодные (в цилиндре нет горения смеси) и мокрые («забрасываются» топливом).
Прогар клапана приводит к выключению цилиндра из работы. При значительном повреждении клапана, компрессия в цилиндре стремится к нулю. Так как одновременное прогорание клапанов в нескольких цилиндрах маловероятно, то в других (исправных) цилиндрах, величина компрессии должна соответствовать норме.

c ). К неисправностям системы наддува двигателя, приводящим к появлению дымного выхлопа, можно отнести заклинивание вала турбокомпрессора или неисправности в приводе компрессора. Неисправности диагностируются визуально.

3. Выхлопные газы белого цвета свидетельствуют о наличие в их составе паров воды.
В сырую и холодную погоду выхлоп белого цвета не является признаком неисправности двигателя. Причиной его появления становится конденсат, образующийся в системе выпуска из-за разницы температур отработавших газов и атмосферного воздуха. Если этот конденсат и приносит вред, то только самой системе выпуска.
Наличие водяного пара в выпускных газах при положительной температуре и нормальной влажности воздуха, может указывать на невысокое качество залитого в бак топлива (содержит воду), или на попадание охлаждающей жидкости в цилиндры двигателя. В первом случае иногда можно наблюдать, как вода вытекает из глушителя буквально ручьём. Вода вызывает коррозию топливопроводов, плунжерных пар топливного насоса высокого давления дизелей, форсунок, других деталей системы питания и деталей двигателя. При отрицательных температурах вода, содержащаяся в топливе, может замёрзнуть в корпусе топливного насоса и стать причиной отказа двигателя запускаться.

Воду из топливного бака удаляют, открутив сливную пробку, ввёрнутую в дно бака, и спустив отстой. Топливные фильтры дизельных двигателей имеют отстойники, также оборудованные сливной пробкой. Если количество воды в топливе незначительно, его можно удалить, добавляя в топливо специальные (как правило содержащие спирт) присадки, связывающие воду, или чистый спирт из расчёта 100 мл. спирта на 10 литров топлива. Частично связывают воду и моющие присадки для топливных систем. Профилактическое использование топливных присадок целесообразно использовать не реже чем через 5000 км. пробега.

Попадание охлаждающей жидкости в цилиндры двигателя. Одной из основных причин попадания охлаждающей жидкости в цилиндры двигателя традиционной конструкции, является прогорание прокладки между головкой блока и блоком цилиндров двигателя. Причиной же самого прогорания является негерметичность стыка между этими корпусными деталями, возникающая либо из-за уменьшенного момента затяжки болтов (гаек) крепления головки блока, либо из-за деформации привалочных плоскостей. В свою очередь, деформация плоскостей случается вследствие сильного перегрева двигателя, или серий перегревов. Нарушение теплопередачи между «несостыкованными» корпусными деталями двигателя и прорыв в стык отработавших газов, имеющих высокую температуру, приводят к повреждению прокладки.
В качестве дополнительных признаков, указывающих на попадание охлаждающей жидкости в цилиндры двигателя, могут быть:

· Снижение уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения;

• Наряду с дымным выхлопом, из глушителя выбрасываются капли (брызги) охлаждающей жидкости.

Чтобы определить, что же в действительности выбрасывается из глушителя, конденсат или охлаждающая жидкость, можно проверить «состав», этой жидкости на ощупь ( осторожно, жидкость горячая). Антифризы на основе этиленгликоля маслянисты на ощупь и сладковаты на вкус ( осторожно, содержащийся в «Тосоле» этиленгликоль – ядовит).
Органолептический способ диагностики (т.е. на нюх, на вкус, на ощупь) сложно рекомендовать к применению. Он не совсем гигиеничен и, если не соблюдать элементарных правил и норм «здравого смысла» может быть опасен для здоровья. В тоже время, это старый и испытанный временем способ, имеющий место в повседневной практике, и использующийся для подтверждения (или опровержения) некоторых предположений. Данный способ, может быть, применим, и в тех случаях, когда другие способы диагностирования недоступны.

• Появление пузырьков воздуха в расширительном бачке системы охлаждения при работающем двигателе.

Через прогар в прокладке головки блока, образующийся между цилиндром и протокой рубашки охлаждения, в цилиндр попадает охлаждающая жидкость, а из цилиндра в рубашку охлаждения рабочие и отработавшие газы в виде пузырьков всплывающие в расширительном бачке и радиаторе системы охлаждения. Сильное повреждение прокладки головки блока и значительный выход газов в рубашку охлаждения приводит к «закипанию» охлаждающей жидкости и перегреву двигателя;

· Появление запаха отработавших газов из расширительного бачка радиатора;

· Увеличение уровня масла в картере двигателя, изменение цвета масла до светло-жёлтого или коричневато-жёлтого и образование водно-масляной эмульсии.

На работающем двигателе, попадающая в цилиндры охлаждающая жидкость вместе с отработавшими газами выбрасывается в атмосферу в виде водяного пара. На неработающем двигателе охлаждающая жидкость через зазоры между деталями цилиндропоршневой группы просачивается в картер, где, имея плотность большую, чем у масла, опускается на дно поддона картера, а при запуске двигателя смешивается с маслом с образованием эмульсии. Эксплуатация двигателя на эмульсии приведёт к повреждению деталей КШМ и ГРМ. Эмульсия в виде «пены» светло-жёлтого цвета может наблюдаться и на крышке маслозаливной горловины. На измерительном щупе, как правило, заметны капельки воды.
Причиной попадания охлаждающей жидкости в масло, может быть и наличие трещин в рубашке охлаждения двигателя или повреждение (например, коррозия) внутренних технологических заглушек, той же рубашки охлаждения. При наличии трещин и повреждении заглушек, возможно не только попадание охлаждающей жидкости в масло, но и масла в систему охлаждения, с образованием эмульсии, в том числе и в радиаторе. Подобная картина может наблюдаться также при повреждении промежуточного охладителя масла (для двигателей с охладителем масла).

• Неустойчивая работа двигателя.

Цилиндр двигателя, в который поступает охлаждающая жидкость, частично (если количество поступающей жидкости невелико) или полностью выключается из работы. Свечи зажигания (накаливания) в таких цилиндрах холодные и мокрые («забросаны» охлаждающей жидкостью).

5.1.2 Диагностика неисправностей по шумам и стукам.
Мы живём в океане звуков. Всё что, так или иначе, движется и перемещается в пространстве, пусть даже на микроскопические расстояния, производит свой звук в характерной только данному предмету тональности, продолжительности, громкости, интенсивности и области спектра. Человеческое ухо воспринимает далеко не весь спектр звуков, издаваемых окружающими нас объектами. Характер звуков огромного числа предметов столь же индивидуален, сколь индивидуален рисунок сетчатки глаза или, например, голос человека. И, как по голосу, или по шуму шагов на лестничном марше, Вы распознаёте близкого или хорошо знакомого Вам человека, как врач, по хрипам в лёгких ставит диагноз завзятому курильщику, так и обученные специалисты, по шумам и стукам, могут определять неисправности двигателя.
Обращаю Ваше внимание на то, что при диагностике неисправностей речь идёт о нехарактерных для двигателя (или иного агрегата) шумах и стуках, т.е. о звуках, появление которых, вызвано неисправностью каких либо деталей, механизмов или систем.
Источники шума работающего двигателя многообразны. Это и звук, впрыскиваемого форсунками топлива, и, всасываемого двигателем воздуха, и, взаимодействующих друг с другом деталей. С шумом, издаваемым двигателем, борются конструкторы и производители. На законодательном уровне большинства развитых стран, приняты законы, ограничивающие предельный уровень шума автотранспортных средств. Но создать совершенно бесшумный двигатель так же не реально, как изобрести вечный (хотелось бы ошибиться).

Шумность двигателя увеличивается по мере износа его деталей, из-за поломки деталей или неисправности отдельных систем и механизмов. По большей части, шумы и стуки являются следствием увеличения зазоров в сопряжении деталей, ослабления посадок и креплений. Диагностика неисправностей, проявляющих себя в виде посторонних шумов, имеет ряд существенных сложностей, и специалистов, владеющих и грамотно пользующихся данным методом, не так много.
При прослушивании двигателя следует определить:

· Источник звука (стука);

· Характер стука (регулярный или нерегулярный, периодический);

· Частоту стука относительно частоты вращения коленчатого или распределительного вала (большая, меньшая или равная);

· Зависимость интенсивности стука (увеличивается, уменьшается или не зависит) от нагрузки, частоты вращения валов и температуры двигателя;

· Тональность звука.

Полученная на основе прослушивания информация анализируется и сопоставляется с данными, полученными иными способами диагностирования. На основе сопоставления данных и анализа имеющихся признаков, делаются выводы о причинах появления стуков и возможных неисправностях.
Для прослушивания двигателя используют стетоскоп (прибор, которым врачи прослушивают лёгкие и сердце пациента). Автомобильный стетоскоп представляет собой длинную (около одного метра) слуховую трубку, со слуховым приспособлением мембранного типа (или просто «воронкой») на одном конце, и «мундштуком», прикладываемым к уху, на другом. При отсутствии специализированного стетоскопа можно пользоваться медицинским, или сухой деревянной палочкой, один конец которой прикладывается к прослушиваемому месту, а другой к уху.

Медицинский стетоскоп может показаться Вам очень «громким». Прослушивать через него работающий двигатель, работа сама по себе не из лёгких. Есть специалисты, которые предпочитают «слушать ртом», зажимая конец тонкой «слуховой» палочки зубами. Это не шутка. Попробуйте, вдруг получится.

Двигатель прослушивается в нескольких, условно выделенных зонах (рис. 5.1).

· В зоне 1, расположенной вдоль оси крепления коленчатого вала, прослушиваются коренные подшипники коленчатого вала;

· В зоне 2, расположенной немногим выше зоны 1 (на длину кривошипа КВ), прослушиваются стуки шатунных подшипников;

· В зоне «верхней мёртвой точки» (зона 3) прослушивается стук поршней и поршневых пальцев

· В зоне 4, лежащей вдоль оси крепления клапанной крышки, прослушивается распределительный вал (при верхнем размещении РВ на двигателе) и детали привода клапанов;

· В зоне 5, в передней части двигателя, прослушивается привод распределительного вала.

В зависимости от конструктивных особенностей двигателя число зон и их расположение может быть иным.

Стоит напомнить, что наибольшие нагрузки детали КШМ испытывают при прохождении через мёртвые точки и, в первую очередь, через верхнюю мертвую точку в начале такта рабочего хода. Так как появление посторонних стуков связано с увеличенными зазорами в сопряжениях деталей то, очевидно, что «слушать» нужно как раз в тех «зонах», где детали «проходят» через мёртвые точки.
Каждая неисправность имеет своё звучание. Но мы не станем останавливаться на словесном описании звучания изношенных деталей или деталей получивших повреждения. Для восприятия звука, звук должен быть услышан, и только в этом случае станут понятны такие словесные определения звука, как металлический, глухой, звонкий, тикающий, стучащий, высокий, низкий, дребезжащий и т.п. Не услышав звук, перечисленные определения останутся всего лишь словами, а слова без понимания сущности бессмысленны и, в конкретном случае, не имеют под собой практической основы.
Тональность и интенсивность звука, как правило, изменяется, или звук исчезает при принудительном выключении из работы неисправного цилиндра. Данный приём, во многих случаях, позволяет локализовать неисправность, и уже был описан нами ранее.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: