Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя

Диагностика цилиндропоршневой группы бензиновых и дизельных двигателей

Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя: быстро и достоверно определить неисправность в его работе. Правильно поставленный диагноз это даже не половина дела, во многих случаях постановка точного диагноза и есть львиная доля всего ремонта. Сам ремонт может состоять просто из замены «копеечного» датчика или, к примеру, восстановлении закисшего контакта и займет считанные минуты.

Главное разобраться в чем причина «болезни»: неисправность электрики или же виновато «железо» двигателя, в следствии его износа или загрязненности.

Электронные д иагностические комплексы (сканеры, мотор-тестреры) позволяют эффективно выявлять неисправность в следующих системах:

Система зажигания
  • Определение состояния свечей и свечных проводов (нагары, обрывы, пробои)
  • Определение режимов работы и неисправностей катушки зажигания (между витковые замыкания, контроль правильности подключения, пробой)
  • Диагностика датчиков системы зажигания (индуктивный, холла)
  • Определение углов опережения зажигания (без стробоскопа)
Система топливной подачи
  • Электрическая проверка топливных форсунок (между витковые замыкания обмоток форсунок, длительность фазы впрыска и т.д.)
  • Проверка работы датчиков температуры, положения дроссельной заслонки, датчика кислорода, датчика массового расхода воздуха и т. д.
  • Проверка работы исполнительных механизмов (регулятора холостого хода и т.д.)
Система газораспределения
  • Оценка относительной компрессии по цилиндрам в режиме стартерной прокрутки
  • Измерение компрессии в динамике (на работающем двигателе) и в режиме прокрутки
  • Определение правильности установки ремня ГРМ
  • Контроль работы клапанов
Система питания и зарядки
  • Проверка работы генератора и системы зарядки аккумулятора

В самом деле, сканер, мотортестер или газоанализатор не могут помочь мотористу определить состояние и степень изношенности цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя, дать ему объективную картину качества проведенного ремонта или же снабдить мастера информацией, позволяющей спрогнозировать остаточный ресурс ЦПГ.

Способы диагностики ЦПГ

Замер компрессии по цилиндрам — самый распространенный из диагностирования двигателя. Конечно, ни один моторист не обходится без старого, доброго компрессометра. Информация, получаемая с помощью этого нехитрого прибора, безусловно, важна и необходима, но все-таки недостаточна для выявления причин, вызывающих отклонения величины компрессии в цилиндрах от номинальных значений.

Недостатки компрессометра известны, у прибора большая погрешность (до 10%). Кроме того, его нетрудно обмануть: масло, которое остается на стенках цилиндра при изношенном скребке маслосъемного кольца, уплотняет компрессионные кольца, а излишнее количество топлива размывает масляный клин, уменьшая величину компрессии. В таких случаях показания прибора могут не совпадать с реальностью.

Также, на показатели компрессии влияют пусковые обороты коленчатого вала и температура двигателя. При разряженном (севшем) аккумуляторе, потеря компрессии составляет в среднем 1-1,5 атм. Кроме того, на показатели компрессии изношенной ЦПГ сильное влияние будут оказывать такие факторы, как сопротивление во впускном патрубке, температура масла, паразитный объем переходного устройства (ПУ) и т.д.

Вот два типовых примера: компрессия в карбюраторном двигателе с большим пробегом составила 11-12 атм, что соответствует норме нового двигателя. В то же время расход масла на угар превысил 1.2-2,0кг на 1000 км пробега. В другом примере двигатель машины с малым пробегом имел компрессию около 7 атм вследствие неисправности системы топливоподачи – в цилиндры поступало большое количество топлива, которое смывало масло со стенок цилиндров.

Недостаток диагностической информации влечет неоправданные потери времени, следовательно, снижает прибыльность авторемонтной мастерской. Нередко случается, что из-за «закоксовывания» колец или неплотного прилегания клапана двигатель разбирают целиком, не сумев определить причину нарушения его нормальной работы. Хотя достаточно заменить маслосъемные колпачки или попробовать «размочить» кольца специальными присадками.

Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера, для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.

Кроме того, данный метод не позволяет отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройства оценивающие состояние ЦПГ по расходу картерных газов вполне справедливо были названы индикаторами.

Диагностика «пневмотестером» (определение величины утечек через камеру сгорания) позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при полностью закрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице давления на входе и внутри камеры сгорания оценивается пневмоплотность. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора) и подъемника.

Недостатки метода:

В-первых: необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции – на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП, такой автомобиль уже просто вперед-назад не толкнешь, потребуется подъемник.

Во-вторых: при проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, вследствие утечки к моменту проверки части масла с поверхности гильзы в картер.

В-третьих: достоверно можно оценить только утечки через клапана. О текущем состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

В-четвертых: этот метод довольно трудозатратен, так как диагностика каждого цилиндра занимает довольно много времени.

Вывод: многие методы диагностирования цилиндропоршневой группы дают очень скудную информацию!

ВАКУУМНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПРИБОРОМ АГЦ или АПЦ

С помощью Анализатора Герметичности Цилиндров (АГЦ) или Анализатора Пневмоплотности Цилидров (АПЦ) возможно достоверно точно (без разборки двигателя) оценить по отдельности техническое состояние всего клапанного механизма, гильзы цилиндра, компрессионных и маслосъемных колец.

Диагностика этим прибором не отличается от замера компрессии. Все измерения проводятся в процессе «прокрутки» двигателя стартером или пусковым устройством через свечные или форсуночные отверстия. Преимущества АГЦ — в простоте процесса диагностики и одновременно в высокой информативности результатов измерения. Достоинства прибора в том, что не важно в каком состоянии аккумуляторная батарея, ее состояние не скажется на качестве диагностики. Нет необходимости знать номинальную величину компрессии для каждого двигателя, чтобы сравнить ее с результатами диагностики. Необходимо знать только марку топлива, на котором ездит данный автомобиль.

Диагностируемые параметры сверяются по диагностическим диаграммам для данного вида топлива, и происходит оценка состояния ЦПГ. Разработаны диагностические диаграммы для АИ-76-80, АИ-92-95-98, и дизельного топлива. А если автомобиль чередует работу на бензине и газе, то следует применять диаграмму для данной марки бензина.

За счет своевременного выявления дефектов составных элементов ЦПГ Анализатор герметичности цилиндров (АГЦ) позволяет избежать необоснованного проведения ремонта ЦПГ, полнее использовать ресурс двигателя, качественно проводить регламентные работы. Работа с АГЦ не требует специальной технической подготовки, анализатор вполне по силам как диагностам со стажем, так и начинающим. Комплектация прибора АГЦ описана в статье: «Анализатор Герметичности Цилиндров (АГЦ)». АПЦ это бензиновый вариант прибора АГЦ (им можно диагностировать только бензмновые ДВС в силу его конструкции).

ПРИНЦИП ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРИБОРОМ АГЦ и АПЦ

Наличие в АГЦ двух оригинальных клапанов позволяет при «прокрутке» двигателя стартером измерить с помощью вакууметра два значимых параметра: Р1 и Р2. Тут требуются пояснения. Замер значения полного вакуума (Р1) производится в надпоршневом пространстве во время такта впуска через вакуумный клапан.

Перед измерением, во время предыдущего такта сжатия через редукционный клапан низкого давления (0,01 бар) происходит продувка цилиндра. Полученное значение полного вакуума позволяет оценить износ стенки цилиндра (гильзы) и плотность в сопряжении клапана и седла.

Однако параметр Р1 не дает возможности оценить состояние поршневых колец; наличие масляного «клина» позволяет сохранить достаточно высокий вакуум в надпоршневом пространстве. Степень изношенности поршневых колец оценивается путем измерения второго параметра — остаточного вакуума (Р2).

Для измерения его величины надпоршневой объем изолируется перекрытием редукционного клапана. При этом во время такта сжатия давление повышается до максимального значения (величина компрессии) и часть сжимаемого воздуха «прорывается» через зазоры в сопряжениях поршневых колец в картер двигателя.

Измерение значения разрежения при расширении в этом случае (опять-таки через вакуумный клапан) позволяет определить остаточный вакуум (Р2), величина которого пропорциональна потерям компрессии при утечке воздуха. При нормальном состоянии колец значение величины Р2 крайне невелико и существенно возрастает при их износе, поломке или закоксовывании.

Легко проверить и газораспределительный механизм. Если клапан неплотно сидит в седле, точно определить причину разности Р1 и Р2 затруднительно. Но если на нем трещина, скол или прогар, Р1 резко уменьшается и лишнее масло или несгоревшее топливо уже не в состоянии закрыть щель.

Сверка результатов замеров полного вакуума (Р1) и остаточного вакуума (Р2) с диаграммой состояния ЦПГ для данного вида топлива и дает оценку о состоянии ЦПГ.

ПОРЯДОК ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АНАЛИЗАТОРОМ АГЦ и АПЦ

  1. Прогрейте двигатель до температуры 80°С – 85°С;
  2. Выкрутите свечи (форсунки) из всех цилиндров;
  3. Отключите катушку зажигания (коммутатор). На дизельных двигателях необходимо отжать рейку топливного насоса (перекрыть подачу топлива);
  4. Прокрутите двигатель пусковым устройством 3 – 5 секунд, чтобы выдуло всю грязь из камеры сгорания.
  5. Присоедините переходное устройство (ПУ) к свечному (форсуночному) отверстию и подключите к нему прибор.
    При диагностировании дизельных двигателей прибор необходимо подключать к имитатору форсунки. Подключение АГЦ вместо свечи накаливания не даст достоверного замера величины полного вакуума (Р1).
  6. Замер полного вакуума (Р1):

Присоедините АГЦ к свечному (форсуночному) отверстию. Полностью выкрутите и уберите заглушку. Включите пусковое устройство для вращения коленчатого вала на 3-4 с. Зафиксируйте величину (-Р1) полного вакуума. Измерения в остальных цилиндрах проводятся аналогично. Запишите показание вакууметра и нажатием на кнопку клапана сброса удалите замер Р1.

7. Замер остаточного вакуума (Р2):

Перекройте редукционный клапан заглушкой, закрутив ее до упора, чтобы уплотнительное кольцо заглушки плотно прилегало к крышке редукционного клапана. Присоедините АГЦ к свечному (форсуночному) отверстию. Включите пусковое устройство для вращения коленчатого вала в течение 5-8 секунд, при этом в течении прокрута необходимо три раза нажимать кнопку сброса, после фиксации вакууметром параметра Р2. В первый раз параметр остаточного вакуума будет неверный (т.к. неизвестно в каком положении находился поршень в начале прокрута), второй и третий раз показания вакууметра должны совпадать. Это и есть величина остаточного вакуума (Р2). Зафиксируйте величину Р2 остаточного вакуума. Измерения в остальных цилиндрах производятся аналогично.

8. Проведите анализ состояния ЦПГ по диаграмме состояния, соответствующей данному типу топлива, на котором работает двигатель.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум – 2015

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ

Цилиндропоршневая группа двигателя работает в наиболее тяжелых условиях: газовая среда, высокая температура, большие циклические нагрузки. При этом происходит интенсивный износ поршневых колец и поверхности тела цилиндра, что естественно приводит к изменению условий воспламенения в надпоршневом пространстве и влияет на работу большинства систем двигателя.

Вследствие износа, падает компрессия в цилиндрах и двигатель теряет мощность, хуже запускается, увеличивается расход масла и топлива материалов, а за машиной стелется густой шлейф сизого дыма, загрязняя атмосферу.

Для оценки текущего состояния цилиндропоршневой группы двигателя применяют четыре метода “механической” диагностики:

Замер компрессии является самым распространенным методом диагностирования цилиндро-поршневой группы по давлению сжатия (компрессии) в цилиндрах двигателя. Для этого используют, компрессометры различных конструкций, в том числе универсальный компрессометр КИ-861 (для дизельных и карбюраторных двигателей). Прибор представляет собой стержень с внутренним каналом. В верхней части стержня закреплен манометр, а нижняя часть заканчивается резиновым наконечником для подсоединения к форсуночным отверстиям двигателя.

Измерение давления сжатия производят на прогретом двигателе. Снимают все форсунки и двигатель прокручивают пусковым двигателем или стартером. В период прокручивания двигателя компрессометр устанавливают поочередно на все цилиндры в форсуночные отверстия и измеряют максимальное давление воздуха на такте сжатия.

Один этот прибор (компрессометр) не в состоянии оценить истинное состояние в ЦПГ двигателя. Ведь снижение давления сжатия может быть вызвано не только износом гильз цилиндров, поршней, компрессионных колец, но и другими разнообразными причинами, основные из которых:

нарушение тепловых зазоров в клапанном механизме;

износ направляющих втулок клапанов;

прогорание клапана или поршня;

негерметичность впускных и выпускных клапанов;

дефекты прокладки ГБЦ;

закоксовывание поршневых колец, их поломка и.т.д.

Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов. Этот метод имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.

Кроме того, данный метод не позволяет выявить отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройство КИ-13761 вполне справедливо было названо индикатором.

Диагностика ЦПГ при помощи пневмотестера (пневмокалибратора), позволяет оценить величину утечек из камеры сгорания при полностью закрытых клапанах.

Этот метод позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по времени падения давления оценивается пневмоплотность цилиндра. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора).

Недостатки метода: необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции – на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП. Во-вторых, при проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, в следствие утечки к моменту проверки части масла в картер. В-третьих, достоверно можно оценить только утечки в клапанах по повышенной интенсивности падения давления и наличию “свиста” во впускном или выпускном коллекторах. О состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

Диагностика “пневмотестером” (определение величины утечек через камеру сгорания) позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при полностью закрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице давления на входе и внутри камеры сгорания оценивается пневмоплотность. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора) и подъемника.

Необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции – на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП, такой автомобиль уже просто вперед-назад не потолкаешь, потребуется подъемник.

При проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, вследствие утечки к моменту проверки части масла с поверхности гильзы в картер.

Достоверно можно оценить только утечки через клапана. О текущем состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

Этот метод довольно трудозатратен, так как диагностика каждого цилиндра занимает довольно много времени.

Все рассмотренные выше методы диагностирования цилиндро-поршневой группы обладают разной чувствительностью. Большей чувствительностью обладают методы измерения утечки сжатого воздуха и прорыва газов в картер.

Двигатель внутреннего сгорания. Часть 2. «Ремонт двигателя внутреннего сгорания. Диагностика.» Учебное пособие. Некоммерческое образовательное учреждение «Русская техническая школа»

Суранов Г. И. Снижение износа деталей машин. Ухта Ухт. индустр. ин-т 1999.- 224 с.

Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя

Изнашивание трущихся частей цилиндров и внешнего края поршневых колец — это то, к чему со временем приходит двигатель в результате его эксплуатации.

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ) уже не обеспечивает нормальную компрессионость. Cледствием являются:

  • затруднённый запуск мотора,
  • снижение его мощности,
  • повышенный сверх нормы расход ГСМ,
  • высокая загрязнённость выхлопа (машина «коптит»).

Диагностика позволяет оценить новые параметры двигательной системы и определить способы для её нормализации.

Методы диагностики

Измерение давления внутри цилиндров.

Самый распространённый метод среди диагностов.

Давление сжатия, которое развивают поршни, определяется компрессометром. Прибор представляет собой полую металлическую трубку. На один её конец навинчен манометр. На другом может быть:

  1. резиновый переходник под отверстия дизельных форсунок;
  2. резьбовая нарезка для ввинчивания в гнёзда свечей зажигания (у карбюраторов).

Существуют и универсальные аппараты. Они предназначены для использования в обоих вариантах.

Как производятся измерения

  • запускается двигатель, прогревается до средней температуры (75-90С);
  • снимаются все свечи (форсунки),
  • в их гнёзда (поочерёдно) вставляется компрессометр,
  • коленчатый вал с закреплённой на нём ЦПГ прокручивается стартером,
  • замеряется давление в камере сгорания (преимущественно на такте «сжатия» и «рабочего хода»),
  • данные сравниваются с нормативами.

Недостатки метода

Замеривание давления внутри цилиндров констатирует следствия, но не объясняет причин их возникновения.

Типичные причины снижения давления в цилиндрах

  1. Проблемы в клапанной системе:
    — изношенность втулок;
    — прогорание давящей оконечности поршня;
    — появление излишнего зазора между сёдлом и прилегающей к нему частью клапана.
  2. Дефекты в районе головки, сопряжённой с блоком Цилиндров (БЦ):
    — искривление геометрии плоскости, примыкающей к блоку;
    — повреждение или недостаточная затянутость прокладки.
  3. Поршневые кольца:
    — изнашивание,
    — поломка на мелкие фрагменты,
    — утрата гибкости («закоксовывание»).
  4. Внутренняя поверхность цилиндра:
    — выработка в рабочей зоне,
    — механические повреждения «зеркала» поломанными кольцами.

Вспомогательные методы оценки работоспособности ЦПГ

По расходу картерных газов

Показания снимаются индикаторными приборами типа КИ-13761.

Таким образом, оценивается работоспособность цилиндропоршневой группы. Причём — только ориентировочно, без выявления конкретных причин тех или иных дефектов.

Пневмотестирование

Определение локализации цилиндра, дающего сбои в работе:

  • выворачиваются свечи зажигания (или форсунки у дизеля);
  • поршни поочерёдно выставляются в верхнее и нижнее положение;
  • через уплотнитель внутрь полости компрессором закачивается воздух,
  • подача прекращается,
  • замеряется время, в течение которого давление падает; показатели сравниваются с нормой.

Определить степень изношенности ЦПГ с помощью пневматики нельзя.

Вакуумная диагностика

Для проведения вакуумного анализа применяется специальный анализатор, определяющий герметичность цилиндра.

Это прибор, который позволяет определить техническое состояние:

  • ЦПГ,
  • уплотнительных и маслосъёмных колец,
  • распределительной клапанной группы, обеспечивающей впусковой и выпускной моменты работы мотора.

Как пользоваться анализатором

  • прогреть мотор,
  • снять все свечи зажигания (или форсунки),
  • отключить разъёмы коммутатора,
  • стартером прокрутить несколько раз двигатель (выдуть грязь из всех цилиндров),
  • через переходное устройство, адаптированное под гнёзда свечей (форсунок), подключить анализатор,
  • замерить величину полного и остаточного вакуумного разрежения при стартерной прокрутке коленвала.

Что позволяет выяснить вакуумное разрежение

  1. Полное:
    — изношенность гильзы,
    — «притёртость» клапана к седлу;
  2. Остаточное разрежение:
    — эффективность маслосъёмных и компрессионных колец.

Ремонт ЦПГ производится после сопоставления показателей по всем диагностическим методикам. Уровень его может быть:

  • капитальным (в случае полного износа цилиндропоршневой группы),
  • частичным (например, просто замена колец).

Вакуумный метод на практике показал себя наиболее точным в диагностике работы мотора.

Технология капитального ремонта

Работа начинается с разборки всего двигателя.

Последовательность разборки

  1. Сливаются тосол, масло
  2. Отсоединяются:
    — выхлопные патрубки («штаны»);
    — термостат, радиатор, отопитель салона, помпа
  3. Отвинчиваются:
    — картер,
    — головка БЦ,
    — КПП,
    — Масляный насос и задняя крышка коленчатого вала,
    — шатуны с поршнями,
    — сам коленвал;
  4. Освобождаются шатуны (выбиваются пальцы из поршней).

Выявление дефектов

Износ ЦПГ определяется визуально, а также при посредстве микрометра. Наиболее частые изъяны:

  1. в кольцах:
    — поломка,
    — истончение (увеличен зазор в стыках);
  2. в поршнях:
    — прогар в верхней части,
    — поломка межколечных перегородок;
  3. на гильзе:
    — выработка,
    — механическое повреждение (от сломанных колец, осколков перегородок).

Устранение неполадок

Замена поршневой группы является главным, но не единственным звеном в капитальном ремонте двигателя. Её сопровождают:

  1. Расточка блока цилиндров под один из стандартных размеров (больший, чем предыдущий);
  2. Подборка комплектов:
    — ремонтных колец,
    — поршней с монтажными пальцами для шатунов ;
  3. Растачивание под ремонтный стандарт коленвала;
  4. Покупка соответствующих вкладышей.

Сборка ДВС осуществляется в порядке обратном разборке:

  1. Собирается поршневая группа:
    — поршни с шатунами,
    — надеваются маслосъёмные, затем компрессионные кольца (зазоры не должны совпадать);
  2. Поршни погружаются в цилиндры через специальное приспособление, вжимающее оба кольца в поршневые пазы;
  3. Устанавливается коленвал;
  4. Шатуны с вкладышами один за одним закрепляются на нём дугообразными накладками с болтами;
  5. Возвращаются на место:
    — головка блока (с обязательно новой прокладкой),
    — масляный насос, задняя крышка коленчатого вала,
    — коробка передач,
    — картер,
    — выхлопные и охладительные патрубки;
  6. Заливаются:
    — свежее масло (с установкой нового масляного фильтра),
    — тосол;
  7. Двигатель прокручивается вручную (толканием автомобиля) или кратковременным запуском стартера. При этом происходит смазывание трущихся поверхностей цилиндров, исключающее задиры от трения сухой ЦПГ.
  8. Вкручиваются свечи (форсунки);
  9. Выставляется зажигание.
  10. Запускается мотор.
  11. В режиме «холостого хода» выявляются:
    — равномерность работы поршневой группы,
    — наличие посторонних звуков (например, недостаточно притянутого впускного коллектора),
    — утечки масла через сальники и прокладки,
    — герметичность патрубков охладительной системы.

Отсутствие претензий по оценочным параметрам свидетельствует, что двигатель полностью исправен и готов к использованию.

Заключение

Критичный износ вашего двигателя зависит от многих обстоятельств. Основные из них:

  • превышение номинальной величины километража, установленного производителем;
  • запуск мотора в холодную погоду, особенно в мороз (снижение ресурса может достигать 1000 км на каждый пуск);
  • качество масла.

Последний пункт особенно важен. Засор ЦПГ продуктами отработки в применяемой смазке увеличивает изношенность двигателя.

Назначение качественных масел не только в устранении трения в соприкасающихся частях мотора, но и в продлении его эксплуатации при любых температурах.

Остаётся только добавить, что масло и масляные фильтры нужно менять своевременно.

Андрей Гончаров, Эксперт рубрики «Ремонт автомобилей»

Audi A4 2.0 TFSI Quattro › Бортжурнал › Диагностика состояния ЦПГ и чудо ремонтно-восстановительный состав

Так получилось, что я работаю с человеком у которого папаня известный в узких кругах Нижнего Новгорода моторист. Я беру у него масло (в бочках из германии приводит).
Он занимается безразборным ремонтом моторов (смешно да ?) по ГТМ технологии. Подробности Вы можете прочитать забив в ГОгл ГТМ, либо сайт есть www.gtmt.ru
Как правило в эту фигню никто не верит. Ну чтож, будем развеивать сомнения, решил для профилактики, общупать свою Аудюшу, ибо уже видел чудеса, на работе многие пользовались его услугами.

Для начала ликбез небольшой, чтоб всё понятно было, подробнее о ГТМ технологии
ГТМ – технология дает возможность избирательной компенсации износа мест трения и контакта деталей за счет образования в этих зонах новых алмазоподобных модифицированных поверхностей. Износоустойчивость таких поверхностей в 2-3 раза выше, чем у обычных закаленных поверхностей и в 6-8 раз выше, чем у изношенных узлов, где первоначально закаленный слой уже сработался.

В процессе проводимого ремонта на поверхностях пар трения агрегатов в зонах контакта образуется модифицированный слой, представляющий собой монокристалл, выращенный на кристаллической решетке поверхностного слоя самого металла. Одновременно в результате диффузии материалов ГТМ с поверхности в глубину металла, улучшается структура его кристаллической решетки и, тем самым, упрочняется приповерхностный слой самого металла.

Термодинамические процессы, происходящие в зонах трения в присутствии ГТМ компаунда, способствуют образованию более толстого модифицированного слоя в местах наибольшей выработки металла. Таким образом, в процессе ремонта постепенно стабилизируется и приближается к оптимальной величина зазора между трущимися деталями по всей площади пятен контакта.

Даже очень хорошо подготовленная поверхность стали, при детальном рассмотрении под микроскопом, имеет вид вспаханного поля с чередой пиков, кратеров и редких равнин между ними, как на рис.1. В процессе движения этих поверхностей друг относительно друга их наиболее выступающие пики (рис.2) приходят в соприкосновение и выбивают друг друга, образуя на обеих поверхностях по микро кратеру (рис.3). В каждый последующий момент работы будут соприкасаться и стираться другие выступы микрорельефа, добавляя в масло все новые и новые частицы металла, увеличивая зазоры. Классический способ борьбы с трением — использование «масляного клина» в зонах трения приводит к существенному уменьшению вышеописанных эффектов, и до недавнего времени задача увеличения ресурса механизмов решалась путем улучшения свойств применяемых масел, а также специальной обработкой металлических поверхностей.

Принцип работы ГТМ-Технологии
Процесс образования алмазоподобного углеродистого модифицированного слоя на поверхностях пар трения, рассмотрим подробнее на рисунке, где как и раньше крупным планом показано место локального контакта.

В соответствии с технологией ГТМ (частицы зеленого цвета) добавляются в носитель, в данном случае — масло, причем не новое, а уже имеющее в своем составе продукты трения (серого цвета). Если условно разделить протекающие процессы на этапы, то можно представить себе картину следующим образом. За счет высоких моющих свойств ГТМ в местах контакта происходит суперфинишная обработка поверхностей трения – очистка нагаров, окислов, деструктурированного масла. В местах локального контакта в микрообъемах возникают высокие температуры (до 1000 град. С и более), что приводит к инициации микро металлургических процессов. В результате происходит образование алмазоподобной кристаллической решетки выращенной на поверхностности пар трения

Практически одновременно с этим происходит изменение микрорельефа и изменение поверхностного слоя. Поскольку элементы ГТМ работают как катализаторы, постольку в местах трения создаются условия для активного протекания окислительно – восстановительных процессов. В результате этих реакций материалы ГТМ диффундируют в подложку, укрепляя и модифицируя поверхностный слой. Одновременно в пограничной области происходит образование новых кристаллов, наращенных на кристаллической решетке поверхностного слоя металла. Они показаны зеленым цветом на рисунке

Диагностика пневматической плотности цилиндра

Компьютерная диагностика двигателя – это, конечно, здорово. Компьютер вообще сильно облегчил нашу жизнь, и не только на диагностическом участке. Казалось бы, чего проще: подключил адаптер к автомобилю, запустил программу-сканер, и вперед. Да еще и клиент где-то над ухом тихо спрашивает – ну, и что там компьютер говорит?

Неправильно это. Ничего компьютер не говорит. И не скажет, ибо, в отличие от человека, неспособен думать и рассуждать. Он лишь отображает данные с блока управления, а как эти данные интерпретировать – вопрос к диагносту. К сожалению, приходится констатировать, что правильное понимание диагностики до сих пор на многих автосервисах так и не прижилось. Там продолжают считать, что диагност – это некое промежуточное звено между компьютером и кассой, что задача диагноста – прочитать коды неисправностей, а на большее его способностей в общем-то и не хватает. Или не нужно.

Это заблуждение прижилось так сильно, что становится обидно за нас, профессиональных автодиагностов. Так и хочется спросить: а что, диагностику «железа», подачи топлива, состояния впускного и выпускного тракта уже отменили? Во всем положились на ЭБУ и на компьютер? Или двигатели стали какими-то другими, без цилиндропоршневой группы, без механизма газораспределения?

Именно о цилиндропоршневой группе, она же ЦПГ, и клапанах я и хотел бы сегодня поговорить. Расставить точки над i и свести в систему все методы их диагностики, даже самые необычные.

Прежде всего, ЦПГ и клапаны – это одни из тех элементов, которые составляют основу двигателя. Цилиндры, поршни и клапаны были и сто лет назад, есть они и сейчас. Конечно, они сильно изменились в процессе развития двигателестроения, однако диагностика их состояния во все времена была базовой задачей. Раньше для ее решения использовались одни приборы, затем появились другие, более продвинутые и современные.

Давайте вспомним все методики оценки состояния ЦПГ и клапанов, начиная от самых простых и заканчивая самыми сложными, использующими вычислительную мощность компьютера.

Пожалуй, это самый старый и известный прибор, которым работали еще наши деды. Представляет собой несложную конструкцию из манометра, соединительных трубок (которые могли быть как гибкими, так и жесткими) и однонаправленного клапана.Методика применения прибора проста. Прежде всего необходимо прогреть двигатель до рабочей температуры. Затем выкрутить все свечи и обеспечить невозможность подачи топлива при прокрутке. Например, отключив форсунки. Это сделать очень желательно, чтобы исключить смыв со стенок цилиндров масляной пленки.

Затем выполняется собственно измерение: прибор соединяется со свечным отверстием исследуемого цилиндра и выполняется прокрутка двигателя стартером с полностью открытым дросселем. По максимальному значению давления (компрессии) и скорости нарастания давления оценивается состояние ЦПГ и клапанов.

Если выясняется, что компрессия в цилиндре снижена, можно определить причину снижения, влив в цилиндр 3-4 см 3 моторного масла и повторив измерение. Возросшая компрессия говорит о проблеме с поршневыми кольцами (износ, залегание) либо зеркалом цилиндров; если же компрессия осталась неизменной, то проблема в прогоревших клапанах, чаще всего выпускных.

Цена прибора низкая, а методика простая. Но считать ее достоверной, с моей точки зрения, нельзя. Это скорее оценочная методика, позволяющая сравнить состояние «железа» разных цилиндров по значению компрессии в них и по скорости ее нарастания. Оценивать буквально значение компрессии нельзя: оно зависит от целого ряда факторов.

Например, от геометрической степени сжатия двигателя, от состояния аккумулятора и стартера, от вязкости моторного масла, температуры двигателя и т.п. Если мы видим во всех цилиндрах компрессию по 11 бар, то это означает, что состояние всех цилиндров примерно одинаково, и только. Сказать что-либо более точно нельзя.

Конечно, если полученные значения компрессии 11-11-7-11, то проблема однозначно есть, и требуется разборка и ремонт двигателя.

Итак, компрессометр – прибор скорее оценочный, позволяющий обнаружить лишь явные «косяки» с пневматической плотностью цилиндров.

Это более продвинутый и точный прибор, однако также имеющий свои ограничения.

Идея пневмотестера весьма проста и заключается в следующем. В любом цилиндре, даже в совершенно исправном, имеются утечки. Ну не может цилиндр быть полностью герметичным! Кольца имеют зазоры в замках, да и прилегание колец к стенкам цилиндра не всегда идеально и также имеет зазоры.

А что, если задать некое значение допустимых утечек и сравнить утечки в цилиндре с заданными?Именно так и работает пневмотестер. Он имеет два манометра. Первый манометр служит для установки заданного рабочего давления воздуха. Далее воздух под рабочим давлением прорывается через специально подобранный жиклер. Вот это количество воздуха и есть некий эталон, с которым сравниваются утечки в цилиндре.

Итак, эталонный воздух подается в цилиндр и покидает его через места негерметичности. Второй манометр показывает давление этого воздуха. Утечек много – давление низкое. И наоборот, если цилиндр плотный, утечки минимальны – давление высокое. А шкала второго манометра проградуирована так, что позволяет нам оценить пневматическую плотность цилиндра.

Здесь следует отметить один маленький нюанс, о котором знают не все диагносты. Показания второго манометра в значительной мере зависят от диаметра цилиндра, иначе говоря, от рабочего объема двигателя. Чем больше рабочий объем и диаметр, тем выше естественные утечки через кольца. А это означает, что на абсолютно исправном двигателе большого объема мы увидим по показаниям пневмотестера состояние ЦПГ хуже, чем есть на самом деле.

Строго говоря, данный конкретный пневмотестер «заточен» всего лишь под один диаметр цилиндра. Но если понимать и учитывать этот факт, то можно вполне успешно применять прибор с двигателями любого рабочего объема.

При всех своих издержках пневмотестер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с компрессометром. Прежде всего, это более высокая достоверность результатов. Небольшие утечки, скажем, свищ под прокладкой головки блока, компрессометр обнаружить не позволит. А пневмотестер не просто покажет утечку, но и даст возможность найти направление, в котором она происходит.

Если при выполнении теста появляются пузырьки в расширительном бачке, то утечка происходит через прокладку головки блока в систему охлаждения. Утечка во впускной или выпускной тракты через неплотные клапаны обнаруживается на слух по характерному шипению. Утечку через поршневые кольца в картер двигателя легко обнаружить опять-таки по звуку, открыв маслозаливную горловину. Ну и, наконец, свищ в прокладке между цилиндрами также легко распознается по характерному звуку из свечного отверстия соседнего цилиндра.

Это очень важный прибор, который, по моему мнению, обязательно должен быть на рабочем месте диагноста. Поверьте, собственный глаз, помещенный внутрь цилиндра – это что-то!Тут даже не хватит слов, чтобы описать все то, что вы можете там увидеть! Отложения нагара на днище поршня и стенках камеры сгорания, прогар клапанов и их седел, следы ферроцена, износ и задиры стенок цилиндров – всего не перечислить.

На самом деле это очень важный аспект диагностики, о котором почему-то тоже не все помнят. Например, очень часто причиной детонационного сгорания топлива оказывается большое количество нагара, в результате чего возрастает реальная степень сжатия. Такие вещи достоверно обнаруживаются только эндоскопом.Поведем небольшой промежуточный итог. Все перечисленные выше методы – это использование по сути вспомогательных диагностических приборов. Приборов достаточно простых и недорогих, но тем не менее очень эффективных.

Компьютерные методики оценки пневматической плотности цилиндра

Однако технологии не стоят на месте, и тот же компьютер, а точнее, мотортестер на базе компьютера, позволил диагностам обнаруживать проблемы с ЦПГ и клапанами гораздо точнее и проще. Например, на дизельных двигателях, изменение компрессии на которых сопряжено со значительными трудностями.

Современные мотортестеры позволяют очень многое. Можно, например, снять и проанализировать осциллограммы давления в цилиндре, во впускном и выпускном трактах. Однако эти осциллограммы весьма сложны, заложенная в них информация в высокой степени комплексная и относится в основном не столько к ЦПГ, сколько к работе газораспределительного механизма (ГРМ), функционированию впускного и выпускного трактов двигателя.

Мы рассмотрим две безусловно заслуживающих внимания методики. Первая – это автоматический тест состояния ЦПГ, ГРМ, а также впускного и выпускного трактов, известный как тест Рх Андрея Шульгина. И вторая – это оценка состояния ЦПГ и клапанов по стартерному току, которую иногда называют тестом относительной компрессии.

Рассмотрим идею теста Рх. Он базируется на обработке осциллограммы давления в цилиндре, получаемой на нескольких разных режимах работы двигателя. Результаты теста выводятся в очень простом и доступном виде. По сути диагност получает автоматически рассчитанные показатели исследуемого цилиндра и трактов двигателя: углы открытия и закрытия клапанов, мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления выпускного тракта, проходимость впускного тракта, график угла опережения зажигания.Но во всем этом списке нас в настоящий момент интересуют две первые цифры: расчетная геометрическая степень сжатия и комплексные потери газа. Два этих параметра в большей мере характеризуют именно состояние ЦПГ и клапанов. Рассмотрим их по отдельности.

Расчетная геометрическая степень сжатия – очень важный параметр. Я бы сказал, что параметр в некоторой степени уникальный. Следует заметить, что тест Рх – это единственный инструмент, который позволяет увидеть и оценить реальную степень сжатия двигателя. Никакой другой прибор или программа этого сделать не позволяют.

Зачем нужна диагносту расчетная геометрическая степень сжатия? По значению этого параметра легко обнаружить весьма непростые в диагностике двигателя дефекты:

  • последствия гидроудара. По сниженной степени сжатия легко выявить погнутый вследствие гидроудара шатун;
  • наличие большого количества нагара в камере сгорания и на днище поршня. В этом случае имеет место повышенная степень сжатия и, как результат, детонационное сгорание топлива;
  • подвергнутая чрезмерной фрезеровке головка блока цилиндров. Здесь также повышается степень сжатия вследствие уменьшения объема камеры сгорания. Как и в предыдущем случае, возможно детонационное сгорание.

Одним словом, значение расчетной геометрической степени сжатия – это просто замечательный источник информации для грамотного диагноста.

И второй параметр – комплексные потери газа. По ним можно сделать косвенный вывод о состоянии ЦПГ, ведь потери газа зависят еще от состояния клапанов и их седел, а также от целостности прокладки головки блока.

Следует опять-таки помнить о том, что утечки есть даже в исправном цилиндре. Это совершенно нормальная ситуация. Поэтому потери газа ниже 15% наблюдаются редко. Значение потерь 15..20% говорит о хорошей пневматической плотности цилиндра; если же потери составляют более 20%, то есть смысл рекомендовать дальнейшее обследование и ремонт двигателя.

Значительные величины потери газов говорят о катастрофическом состоянии ЦПГ или клапанов:Здесь я хочу добавить, что несмотря на кажущуюся простоту и доступность методики, не следует слепо полагаться на ее результаты. Все-таки компьютерная программа, хоть и создана человеком, не может выдавать абсолютно верный результат в ста процентах случаев. Крайне редко, но все-таки возникают ситуации, когда тест может показать неадекватный результат, но тут голову диагноста ничто не заменит. Тем не менее, в подавляющем большинстве случаев результаты теста не вызывают никаких сомнений и значительно облегчают работу мастера-диагноста.

Тест относительной компрессии

Бывают случаи, когда измерение компрессии, работа пневмотестером или эндоскопом сильно затруднены. Это, например, дизельные двигатели. Причина – сложность демонтажа свечей накаливания для доступа непосредственно к объему цилиндра. Или, например, затрудненный доступ к свечам зажигания на некоторых автомобилях Subaru.

В подобных случаях очень помогает тест относительной компрессии: снятие осциллограммы стартерного тока и ее анализ. Для тестирования нужно заблокировать возможность запуска двигателя, например, отключением топливных форсунок, установить токовые клещи на провод стартера и прокрутить двигатель.

Осциллограмма тока в установившемся режиме прокрутки отдаленно напоминает синусоиду. Если с компрессией в цилиндрах все в порядке, то пики синусоиды располагаются на одном и том же уровне. Если же в одном из цилиндров компрессия снижена, будет снижен и ток, необходимый для сжатия стартером воздуха в этом цилиндре.

Установив так или иначе синхронизацию с одним из цилиндров, можно легко определить номер неисправного цилиндра. Вот пример осциллограммы дизельного двигателя автомобиля Isuzu, синхронизация взята с первого цилиндра:Судя по отсутствию всплеска тока при прохождении ВМТ первого цилиндра, отсутствие компрессии наблюдается именно в нем. А вот что обнаружилось после вскрытия мотора:Как видно, причиной дефекта стал прогар поршня первого цилиндра.

Разумеется, тест служит лишь для сравнения компрессии в различных цилиндрах. Он по большому счету оценочный и не покажет абсолютного значения компрессии. Однако его бывает вполне достаточно, чтобы сравнить состояние цилиндров буквально в течение одной минуты.

Собственно, здесь диагност должен совершенно четко понимать, что за инструмент он использует и какие издержки неизбежно есть в применении того или иного инструмента.

Ну что ж, пришло время подвести итог.

  • ни один сканер и никакие коды неисправностей не заменят вам диагностику пневматической плотности цилиндра. Выполнить ее можно как недорогими приборами – компрессометром, пневмотестером, эндоскопом, так и достаточно дорогим оборудованием – мотортестером;
  • для тестирования состояния ЦПГ, ГРМ и трактов двигателя в мотортестере в основном используется самый удобный и быстрый инструмент, тест Рх;
  • если же по каким-либо причинам выполнение теста затруднено, можно выполнить тест относительной компрессии при помощи токовых клещей по осциллограмме стартерного тока в режиме прокрутки двигателя.

Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя

В процессе эксплуатации автомобильных двигателей своевременное диагностирование и прогнозирование технического состояния общепринято рассматривать как главное условие обеспечения их эффективности и эксплуатационной надёжности. Среди узлов и деталей двигателей автомобилей цилиндропоршневая группа (ЦПГ) наиболее подвержена эксплуатационному износу. Поэтому оценке технического состояния ЦПГ необходимо уделять особое внимание.

Структурно-следственная схема ЦПГ ДВС как объекта диагностирования приведена на рисунке [5]. Как видно из схемы, ЦПГ ДВС представляет собой сложный объект диагностирования, причем ни один из диагностических параметров не позволяет однозначно установить неисправность конкретного элемента. В таких неопределенных и сложных условиях очень важно правильно выбрать метод диагностирования.

Структурно-следственная схема ЦПГ ДВС как объекта диагностирования [5]

Стандартизованы [2] прямые и косвенные диагностические параметры ЦПГ (табл. 1). Прямой – структурный параметр (например, износ, зазор в сопряжении и др.), который непосредственно характеризует техническое состояние объекта. Косвенный параметр (например, давление масла, время, содержание оксида углерода в отработавших газах и др.) косвенно характеризует техническое состояние ЦПГ [2]. Широкая применимость косвенных методов при оценке технического состояния ЦПГ объясняется возможностью диагностики ДВС без дефектовки.

Стандартизованные в ГОСТ 23435-79 [2] диагностические параметры ЦПГ

Прямой диагностический параметр, мм

Косвенный диагностический параметр

1 Зазор между поршнем и кольцом по высоте канавки.

2 Зазор между цилиндром (гильзой цилиндра) и поршнем в верхнем поясе.

1 Характеристики вибрации, м/с2 (дБ).

2 Количество газов, прорвавшихся в картер (м3/с) или давление газов в картере кПа (кгс/см2).

3 Расход давления сжатого воздуха (м3/с) или падение давления сжатого воздуха подаваемого в цилиндры, кПа (кгс/см2).

4 Расход масла на угар, кг/ч.

5 Концентрация оксида углерода в отработавших газах, мг/м3

6 Дымность отработавших газов, м-1

3 Зазор в стыках поршневых колец.

7 Качественный и количественный состав элементов износа в масле

Ниже приведена краткая характеристика косвенных методов оценки технического состояния ЦПГ ДВС.

Оценка технического состояния ЦПГ ДВС по характеристикам вибрации – метод диагностирования технических систем и оборудования, основанный на анализе параметров вибрации, создаваемой работающими деталями ДВС. При вибрационной диагностике как правило исследуются временной сигнал или спектр вибрации того или иного оборудования. С точки зрения вибрационной диагностики наиболее информативными являются колебания, вызываемые силами в ЦПГ, порождающие удары в различных сопряжениях (механические удары в сопряжении поршень-цилиндр).

Оценку технического состояния ЦПГ ДВС по количеству газов, прорывающихся в картер, проводят следующим образом: запускают двигатель и прогревают его до рабочей температуры; индикатор с помощью переходника присоединяют к заливной горловине двигателя и устанавливают в вертикальном положении. Прорывающиеся в картер газы проходят через корпус индикатора и поднимают поршень в сигнализаторе (поршень всплывает). Если расход газов превышает допускаемое значение, то двигатель подлежит ремонту. Повышенный расход газов может быть либо по причине чрезмерного износа ЦПГ, либо вследствие закоксовывания или поломки поршневых колец в разных цилиндрах. Если суммарный расход газов превышает 70 % предельного значения, то следует проверить исправность каждого цилиндра по отдельности.

Оценку технического состояния двигателя по давлению сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры (компрессия) проводят на прогретом двигателе (табл. 2). При измерении снимают все форсунки и ДВС прокручивают пусковым двигателем или стартером. В период прокручивания ДВС компрессометр устанавливают поочередно на все цилиндры в форсуночные отверстия и измеряют максимальное давление воздуха на такте сжатия. Измерение компрессии дизеля позволяет оценить работоспособность отдельных цилиндров двигателя путем измерения максимального давления сжатия (компрессии) в режиме стартерного пуска. Измерение компрессии осуществляется для выявления дефектного цилиндра [4].

Определение неисправностей ЦПГ по признакам, характерным для компрессии (фрагмент) [4]

1 Полностью исправный двигатель

2 Трещина в перемычке

Синий дым выхлопа, большое давление в картере

3 Прогар поршня

Синий дым выхлопа, большое давление в картере, цилиндр не работает на малых оборотах

4 Залегание колец в канавках поршня

Синий дым выхлопа, большое давление в картере, цилиндр не работает на малых оборотах

5 Задир поршня и цилиндра

Синий дым выхлопа, большое давление в картере, цилиндр не работает на малых оборотах, возможна неустойчивая работа цилиндра на холостом ходу

6 Повышение нагара в камере сгорания в сочетании с изношенными маслосъемными колпачками и кольцами

Повышенный расход масла с синим дымом выхлопа

7 Повышенный износ ЦПГ

Повышенный расход топлива и масла на угар

Определение действительного значения удельного расхода моторного масла на угар проводится пробегом в 200-300 км. При этом уровень масла в картере, определяемый масляным щупом, который должен быть в пределах нормы. Перед контрольным пробегом требуется прогрев двигателя, перед сливом температура масла должна быть 80-85 °С. Слив масла должен выполняться на ровной площадке, поршень первого цилиндра устанавливается в верхней мертвой точке, пробка заливной горловины должна быть открыта. Для исключения влияния на результат измерения работоспособности противодренажного клапана маслофильтра, необходимо определить вес маслофильтра с маслом до и после испытания, при этом исключить выливание масла при демонтаже фильтра. Получив значение общего расхода масла, определяют расход масла на угар в процентах к расходу топлива. Превышение этого показателя на 4,5-5,0 % свидетельствует о предельном износе поршневых колец или ЦПГ в целом.

Содержание оксида углерода (СО) и углеводородов (СН) в ОГ определяют при работе ДВС на холостом ходу при минимальных и максимальных частотах вращения коленчатого вала с помощью многокомпонентных газоанализаторов. По измеренным концентрациям СО и СН можно выявить основные неисправности ДВС (табл. 3) [7].

Перечень возможных неисправностей ДВС,
выявляемых при превышении концентраций СН и СО [7]

Повышенные концентрации СН

1. Проблемы в зажигании: неисправность катушек зажигания, дефект кабелей системы зажигания, дефект свечей зажигания (загрязнение, не отрегулированный зазор между электродами), слишком большой угол опережения зажигания.

2. Проблемы в составе рабочей смеси: неисправность форсунок (форсунки льют, равномерно не распыляют топливо, нарушен баланс форсунок, не герметичность форсунок), нарушение времени впрыска топлива, неисправность в работе датчиков температуры охлаждающей жидкости или температуры всасываемого воздуха

3. Проблемы в двигателе: неправильно отрегулированные клапаны или фазы газораспределения, износ маслосъёмных колец или уплотнений клапана, низкая компрессия двигателя (проблемы в поршневой или не герметичности клапана).

Повышенные концентрации СО

1. Проблемы в составе рабочей смеси: низкие холостые обороты, неисправность пусковой системы или системы обогащения при прогреве, слишком высокое давление топлива (неисправность регулятора системного давления или непроходимость магистрали возврата топлива в бак), слишком большое время впрыска или низкое управляющее давление вследствие неисправности датчиков расхода воздуха, температуры, абсолютного давления, а также регулятора управляющего давления и электрогидравлического регулятора, снижение давления начала открытия механических форсунок, неисправность петли обратной связи по сигналу лямбда-зонд.

2. Проблемы, связанные со снабжением воздухом: забит воздушный фильтр.

3. Проблемы с ДВС: неправильная регулировка клапанов

Для определения дымности ОГ при полной нагрузке и максимальной частоте вращения коленчатого вала регистрируются показания дымомера на режимах свободного ускорения. Прибор для измерения дымности ОГ оцениваются на просвет. Непрозрачность ОГ определяется наличием части сажи, несгоревшего топлива, моторного масла и водяного пара. Усиленный выброс твердых частиц или несгоревшего топлива указывает на нарушения процесса сгорания, вызванные плохой подготовкой топливовоздушной смеси, например, из-за неисправных распылителей форсунок, ошибочно установленного начала подачи или высокого расхода масла при износе деталей ЦПГ. Дымомер рекомендуется применять для предварительного определения дефектов.

Несмотря на общее преимущество рассмотренных методов, определяемое их экспрессностью, методы обладают общим недостатком: отсутствует возможность дифференцировать и однозначно трактовать вид неисправности деталей ЦПГ.

Наиболее перспективным методом является качественный и количественный анализ состава элементов износа в масле на основе атомно-адсорбционной спектрофотометрии. Метод, регламентированный РД 52.04.186-89, основан на измерении селективного поглощения в пламени атомами свинца, кадмия, марганца, никеля, меди, цинка, кобальта, хрома, железа или магния излучения резонансных линий атомов этих элементов от внешнего источника света [8]. Приблизительные концентрации обнаруженных оксидов металлов и их изменение в составе масла для дизельных двигателей тепловозов в ГОСТ 20759-90 приняты индикаторами износа ДВС. Для каждого из оксида элементов приняты пороговые значения (табл. 2 приложения 6 ГОСТ 20759-90), превышение которых свидетельствует об аварийном состоянии двигателя (табл. 4) [3].

Неисправности ДВС по обнаруженным концентрациям оксидов в составе масла [3]

Увеличение концентрации оксидов меди в масле

– от износа и увеличения зазоров во втулках верхних шатунов;

– от недостаточного маслоснабжения или пониженной вязкости масла разжиженного несгоревшим топливом;

– от износа бронзовых вставок компрессионных колец поршней (одновременно будет расти содержание железа в масле).

Увеличение концентрации оксидов железа в масле

– от износа поршневых колец, цилиндровых гильз, насосов и др. по причине попадания абразивной пыли в дизель с воздухом, загрязненного и разжиженного масла.

Увеличение концентрации оксидов кремния в масле

– от неудовлетворительной работы воздушных фильтров, загрязненного масла

Увеличение концентрации оксидов олова в масле

– от износа полуды поршней (идет интенсивный процесс приработки пары трущихся деталей, причины те же).

Увеличение концентрации оксидов хрома в масле

– от износа хромированных колец поршней.

Увеличение концентрации оксидов натрия в масле

– при попадании воды в масло из охлаждающей системы дизеля

Увеличение концентрации оксидов свинца в масле

– от износа баббитового слоя подшипников из-за разрывов и разрушения сплошности масляной пленки между шейками и подшипниками, залитыми свинцовым баббитом вследствие разжижения масла топливом, попадания воды из охлаждающей системы дизеля и загрязненного воздухоснабжения

Увеличение концентрации оксидов алюминия в масле

– от износа роторов воздухонагнетателей

На кафедре метрологии, стандартизации и сертификации «Оренбургского государственного университета» (МСиС ОГУ) предложено проводить диагностирование технического состояния (ТС) ДВС по составу и концентрациям твердых частиц (ТЧ) металлов в ОГ. В работах авторов [1, 9] обнаружение в составе ОГ избыточных концентраций металлов (Cd, Mn, Pb, Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Zn) – составных элементов ДВС может свидетельствовать о степени износа элементов ЦПГ ДВС. Известны результаты [6] исследования ТЧ с использованием нейтронной томографии, позволившие выявить в составе минеральной фракции содержание около 37 % Са, 19 % Zn, 15 % S, 8 % P и 2 % Cu.

По мнению авторов статьи [9] по концентрациям алюминия можно судить об износе поршней, по наличию хрома – об износе хромированных поршневых колец и т.д. (табл. 5).

Предлагаемые индикаторы износа ЦПГ по примесям металлов
в составе проб ОГ (фрагмент) [9]

Железо, хром и/или алюминий

Хром попадает в масло из колец поршней, алюминий – из поршней и железо – из цилиндров. Ускоренное нарастание этих концентраций говорит о ненормальном износе, перегреве двигателя, загрязнении масла и закоксованности

Алюминий, примесь топлива или грязь в масле

Износ поршней вызывают абразивные частицы загрязнений масел. Другая причина – перегрев двигателя. Кроме того, проскок топлива смывает масляную пленку и увеличивает трение и, следовательно, износ поршней

Хром, топливо или грязь

Износ колец легко определяется по концентрации хрома и вызывается абразивным износом от частиц грязи или от разбавления масла топливом

Примесь антифриза или натрий/калий

Натрий, калий и иногда кремний входят в состав продуктов сгорания антифриза. Через камеру сгорания они попадают в масло и служат индикаторами протечек в системе охлаждения

Таким образом, проблема диагностики технического состояния ЦПГ связана с отсутствием высоко дифференцированного метода диагностирования.

Наиболее перспективен для оценки технического состояния ЦПГ метод измерения концентраций частиц металлов в ОГ ДВС. Дальнейшего исследования и развития требует установление закономерностей между инструментально определяемыми концентрациями металлических частиц и характерной для них степенью изнашивания ЦПГ. При этом необходимо исследовать изменение степени изнашивания узлов ЦПГ для разных ДВС, работающих на различных режимах.

Читайте также:  Безопасность движения автомобиля
Ссылка на основную публикацию