Диагностика КШМ двигателя

ВАЗ 2112 5дв. хэтчбек, 89 л.с, МКПП, 1999 – 2008 г.в. – диагностика кривошипно-шатунного механизма двигателя

Диагностика неисправностей кривошипно-шатунного механизма двигателя

Рабочие качества кривошипно-шатунного механизма можно оценить методом измерения давления масла, определению характерности стуков и замеру зазоров в определенных сопряжениях коленчатого вала.

Измерение давления масла

Давление масла проверяется с помощью прибора, состоящего из манометра, соединительного рукава с накидной гайкой и ниппелем и демпфера, сглаживающего пульсацию масла во время замера давления. Для снятия показаний давления в главной магистрали, прибор подсоединяют к корпусу масляного фильтра, разъединив его, предварительно, с трубкой штатного манометра. Для проверки давления следует последовательно следующие операции:
подсоединить к корпусу масляного фильтра измерительное устройство;
запустить и прогреть двигатель до стандартного теплового состояния;
зафиксировать давление масла в главной магистрали при холостом ходе, на момент устойчивого и номинально частотного вращения коленчатого вала.

Прослушивание стуков в сопряжениях коленчатого вала

Стуки в КШМ прослушивают в определенных сопряжениях с помощью электронного автостетоскопа. Этот метод диагностики КШМ требует нагнетания в надпоршневое пространство разреженного давления посредством специальной компрессорно-вакуумной установки. Требуется прослушать сопряжения между поршневым пальцем и бобышкой поршня, также между шатунным механизмом и шейкой коленчатого вала, а затем между втулкой верхней головки шатуна и поршневым пальцем.

В том случае, когда зафиксировано пониженное давление масла и стуки в коленчатом валу, потребуется проверка зазоров в вышеперечисленных сопряжениях и замена датчика давления масла. Если давление масла понижено, но стуков нет, то следует отрегулировать сливной клапан смазочной системы. В том случае если произведенные действия не приведут к нормализации давления, то потребуется проверка диагностика системы смазки на стенде.

Диагностика КШМ по ширине зазоров в его сопряжениях

Состояние кривошипно-шатунного механизма также определяют по величине зазоров в его сопряжениях. Их замеряют с помощью специального устройства и по следующей схеме:
установить поршень цилиндра в сжатом состоянии;
застопорить коленчатый вал;
вместо форсунки закрепить устройство в головке цилиндров, ослабить стопорный винт, а затем приподнять направляющую вверх;
включить устройство и довести давление до разряженного состояния;
добиться стабильных показаний индикатора методом двух- или трехкратного цикла подачи;
зафиксировать зазор в соединении между верхней головкой шатуна и поршневым пальцем, а затем суммарный зазор между шатунным подшипником и верхней головкой шатуна.
Все зазоры в КШМ измеряются трехкратно и принимают среднее арифметическое значение. В случае, когда зазоры одного любого шатуна больше допустимых значений, требуется ремонт двигателя.

К неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся понижение компрессии в цилиндрах и мощности двигателя, увеличение расхода топлива и масла, дымление, нехарактерные для работы двигателя стуки и шумы, течи масла и охлаждающей жидкости.

Компрессию в цилиндре замеряют на прогретом двигателе с помощью компрессометра

Перед замером компрессии вывертывают свечи зажигания, вставляют резиновый наконечник прибора в отверстие для свечи и проворачивают стартером коленчатый вал при полностью открытых дроссельной и воздушной заслонках в течение 5—6 с. У компрессометра максимальное давление конца такта сжатия в цилиндре снимают по шкале манометра, а у компрессографа значение давления фиксируется на бумажном бланке. Замеры повторяют 2—3 раза в каждом цилиндре и определяют среднее значение. Разность давлений в цилиндрах не должна превышать 0,1 МПа.

Снижение компрессии в отдельных цилиндрах может происходить по причине закоксовывания или поломки поршневых колец, повреждения прокладки головки цилиндров, нарушения регулировки зазоров в клапанном механизме или прогорания клапанов. Закоксовывание поршневых колец в канавках поршня способствует интенсивному прорыву газов в картер, что может привести к повышению давления картерных газов и выбрызгиванию масла через отверстие для маслоизмерительного щупа. В этом случае в каждый цилиндр заливают по 20—25 см3 моторного масла и повторяют замеры компрессии. Возрастание давления указывает на неплотности в цилиндропоршневой группе.

Неисправность прокладки головки блока и нарушение герметичности в клапанном механизме можно обнаружить с помощью пневмотестера, пропуская в цилиндр сжатый воздух через свечное отверстие. Утечка воздуха в соседний цилиндр свидетельствует о повреждении прокладки головки блока или ослаблении гаек или болтов крепления головки цилиндров. Неисправность прокладки головки цилиндров также можно обнаружить по попаданию охлаждающей жидкости в поддон. При этом будет наблюдаться постоянное снижение уровня охлаждающей жидкости в расширительном бачке или радиаторе и одновременное повышение уровня масла в поддоне. Масло при этом приобретает цвет от серого до молочно-белого. Утечка воздуха через карбюратор указывает на неисправность впускного клапана, а через глушитель — выпускного. Обнаруженные неисправности устраняют.

Причиной снижения компрессии в цилиндрах двигателя при исправных прокладке головки блока и клапанах является износ цилиндропоршневой группы. Степень износа цилиндропоршневой группы, а значит и ее техническое состояние, определяют без разборки двигателя приборами и пневмотестером. Принцип работы приборов основан на замере утечки воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя. Проверку выполняют на прогретом двигателе. Вывертывают свечи, устанавливают поршень первого цилиндра в верхнюю мертвую точку конца такта сжатия. Коленчатый вал затормаживают от проворачивания, включив передачу и установив автомобиль на стояночный тормоз. Прижимают испытательный наконечник прибора к свечному отверстию первого цилиндра, открывают клапан подачи воздуха и по показаниям стрелки манометра на приборе определяют утечку воздуха. Поворачивая коленчатый вал, аналогично проверяют другие цилиндры в соответствии с порядком их работы. Утечка воздуха не должна превышать 28 % при исправных клапанах и прокладке головки блока.

При возникновении нехарактерных для работы двигателя стуков и шумов прослушивают двигатель мембранным или электронным стетоскопом. Стержень стетоскопа устанавливают перпендикулярно поверхности двигателя в том месте, где прослушивают стуки и шумы.

Состояние поршня и поршневого пальца определяют при резком изменении частоты вращения коленчатого вала, прослушивая стенки блока цилиндров по линии движения поршня в местах, соответствующих его крайним положениям. Стук поршневого пальца отчетливый и резкий и исчезает при выключении цилиндра из работы. При износе сопряжения поршневое кольцо — канавка поршня прослушивается несильный щелкающий стук в зоне нижней мертвой точки на средней частоте вращения коленчатого вала. Изношенные поршни издают при работе холодного двигателя щелкающий дребезжащий приглушенный звук, уменьшающийся по мере прогрева.

Износ коренных подшипников и увеличение зазора между шейками коленчатого вала и вкладышами сопровождается глухим металлическим звуком низкого тона с частотой, увеличивающейся с повышением частоты вращения коленчатого вала. Стук прослушивается в нижней части блока цилиндров вдоль оси коленчатого вала при резком открытии дроссельной заслонки. Причиной этого стука может также быть и слишком раннее зажигание. Большой осевой зазор коленчатого вала способствует появлению стука более резкого тона с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала. Тон этого звука меняется в зависимости от того, нажата или нет педаль сцепления. Величину осевого зазора определяют на неработающем двигателе по перемещению переднего конца коленчатого вала при нажатии и отпускании педали сцепления и сравнивают с данными из таблицы.

Шатунные подшипники при износе создают стук также в зоне оси коленчатого вала, но ниже или выше на величину радиуса кривошипа и при положении поршня в верхней или нижней мертвых точках. При этом прослушивается стук более резкий и звонкий, меньшей силы по отношению к стуку коренных подшипников. Стук исчезает в каждом из цилиндров при выключении из работы соответствующей свечи зажигания.

Признаком износа коренных и шатунных подшипников является также падение давления масла в смазочной системе двигателя ниже нормы. Давление масла проверяют контрольным манометром с ценой деления не более 0,05 МПа.

Двигатели с перечисленными неисправностями направляются в ремонт.

Технические характеристики ВАЗ 2112 в кузове 5 дв. хэтчбек с двигателем 89 л.с, МКПП, выпускавшихся c 1999 г. по 2008 г.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя КШМ

При контролируемом сгорании топлива в ДВС автомобиля поршням придается возвратно поступательное движение. Для преобразования его в крутящий момент служит узел КШМ – кривошипно-шатунный механизм, шарнирно закрепленный к поршням и коленвалу. Основных неисправностей немного, но для устранения требуется полная разборка двигателя.

Конструкция КШМ

В отличие от прочих агрегатов автомобиля конструкция механизма кривошипно-шатунного условно включает в себя часть поршневой группы и коленчатый вал. Состоит КШМ из подвижных деталей и неподвижных элементов. Одну или несколько степеней свободы имеют:

  • шатун и поршень;
  • кольца компрессионные, стопорные и маслосъемные;
  • палец поршневой и кольцо стопорное;
  • вкладыши, болт крепежный и крышка шатуна;
  • маховик и коленвал;
  • противовес и шейки шатунные, коренные;
  • вкладыши.

К неподвижным элементам относятся головка и блок цилиндров.

В зависимости от конструкции ДВС и количества цилиндров кинематика кривошипно шатунного механизма несколько видоизменяется:

  • в рядном двигателе плоскость коленвала и цилиндров полностью совпадает;
  • в VR-образном моторе происходит смещение на угол 15 градусов;
  • в W-образном приводе величина смещения достигает 72 градусов.

Другими словами, в рядном двигателе рабочий цикл осуществляется поочередно 4-мя цилиндрами, что позволяет равномерно распределить нагрузки на коленвал. Для достижения компактных размеров ДВС модификации с большим количеством цилиндров размещаются V-образно. Что так же позволяет смягчить нагрузки на коленвал за счет гашения части энергии.

Чтобы характеристика кривошипно шатунного механизма была стабильной в момент перегрузок (высокая температура, большое давление и обороты, трудности с подачей смазки), вместо шариковых/роликовых подшипников применяются элементы скольжения с шатунными и коренными вкладышами. Неравномерность угловых скоростей вала в отдельных циклах сглаживается массивным маховиком за счет инертности этой детали.

Принцип действия и назначение

В отличие от электродвигателя принцип действия КШМ в двигателях внутреннего сгорания значительно сложнее:

  • поршни поочередно выталкиваются из цилиндров при воспламенении топливной смеси;
  • внутри них шарнирно закреплены шатунные детали сложной конфигурации;
  • коленчатый вал имеет ответную посадочную поверхность П-образного типа для нижней головки шатуна, что обеспечивает смещение от оси вращения вала;
  • за счет фиксированного расстояния между поршнем и коленвалом шатун описывает амплитуду в виде восьмерки, за счет чего и преобразуется поступательное движение с цилиндров в крутящий момент на валу.

Основное назначение расходных элементов КШМ (вкладыши, втулки, кольца) заключается в увеличении эксплуатационного ресурса этого узла. Поскольку число цилиндров достигает 16 штук в современных авто, устройство и работа механизма КШ должна быть идеально сбалансирована.

Поломки и проблемы кривошипно-шатунного механизма

Практически все детали КШМ являются парами трения, что наглядно подтверждает схема кинематики привода автомобиля. Если диагностика данного механизма привода внутреннего сгорания выявила неисправности, необходим капитальный ремонт двигателя, так как производится его полная разборка.

Читайте также:  Гроза ве

Технические особенности неисправностей КШМ заключаются в износе деталей трения. Основными поломками являются:

  • залегшие кольца на поршнях – из-за высокой выработки металла появляется люфт, возникает перекос и поршень заклинивается внутри цилиндра;
  • износ пальцев поршневых – вместо фиксированного размера между коленвалом/поршнем расстояние получается плавающим, изменяются характеристики крутящего момента;
  • выработка поршневой группы – стачивается зеркало цилиндра или поверхность поршня, меняются характеристики ДВС;
  • износ подшипников – шатунные или коренные вкладыши сточились, возникают ударные нагрузки на вал.

Основными причинами неисправностей становятся длительные нагрузки, отсутствие ТО, низкое качество смазки или выработка ресурса привода.

Залегание колец поршневых

Указанные неисправности кривошипно шатунного механизма диагностируются по признакам:

  • перебои в работе мотора;
  • постоянное уменьшение в картере уровня смазки;
  • отработанные газы принимают синий оттенок.

Поломка не может устраняться в домашних условиях, так как необходима высокая квалификация мастера и полная разборка двигателя.

Износ поршней и пальцев

Эти конкретные неисправности кривошипно шатунного механизма выявляются по следующим признакам:

  • пальцы – независимо от режима работы мотора в верхней части блока цилиндров слышен звонкий стук, пропадающий при выкручивании свечи, увеличивающийся при наборе оборотов валом;
  • поршни – выхлоп синего цвета, аналогичный предыдущему случаю стук, но только на холостых оборотах, после прогрева обычно исчезает.

После диагностики этой неисправности в обязательном порядке требуется капремонт ДВС.

Износ подшипника шатунного и коренного

Неизбежно потребуется ремонт кривошипно шатунного механизма при выработке ресурса подшипников, о котором свидетельствуют следующие факторы:

  • подшипник шатуна – сигнальная лампа извещает о недостаточном давлении смазки, стук глухой, плавающий, идет из средней части блока цилиндров;
  • подшипник коренной – сигнальная лампа горит, свидетельствуя о низком давлении масла, в нижней части блока цилиндров возникает глухой стук.

По аналогии с предыдущими вариантами без капремонта обойтись не получится.

Способы диагностики КШМ

Вышеуказанные методики выявления причин не являются высокоточными. Служат поводом для поездки на СТО, где может быть произведено квалифицированное диагностирование кривошипно комбинированного механизма мастерами, обладающими необходимым опытом и практикой работ. Они имеют чертеж кинематики с точными размерами, допусками и посадками. Обладают необходимым для этого оборудованием.

Предварительная на определение стуков

Поскольку ремонт кривошипно шатунного механизма относится к дорогостоящим операциям капремонта двигателя, на начальном этапе мастер СТО позиционирует стуки и шумы внутри блока цилиндров. Для этого используется стетоскоп (обычно модификация КИ-1154 производителя Экранас). Технология исследований выглядит следующим образом:

  • рабочая поверхность стетоскопа прислоняется к стенкам БЦ на разных уровнях (в рабочей зоне подшипников шатунных и кривошипных);
  • двигатель прогревается до температуры ОЖ 75 – 80 градусов;
  • обороты увеличиваются вначале плавно, затем режим работ изменяется резко;
  • стуки прослушиваются лишь при возникновении зазора больше 0,1 – 0,2 мм.

Характер стука заметен исключительно профессионалу:

  • поршни о цилиндр издают звуки щелкающие, на холодном двигателе;
  • звонкий звук металл о металл при резком увеличении оборотов издает поршневой палец, реже при неправильно выставленном (опережение) угле зажигания;
  • коренные подшипники звучат в низкой тональности;
  • звук подшипников шатунных немного резче.

Внимание: Данная методика диагностики так же не является окончательной. Позволяет мастеру выявить наличие имеющихся дефектов с гарантией, что разбирать ДВС все же необходимо для замены расходных элементов.

Измерение суммарных зазоров в сопряжениях

Обычно техническое обслуживание кривошипно шатунного механизма осуществляется с помощью установки КИ-11140 для определения зазора в КШМ.

При этом не нужно снимать поддон картера и запускать мотор. Измеряются зазоры в головках шатуна суммарно:

  • поршень диагностируемого цилиндра позиционируется в верхней «мертвой точке»;
  • коленвал стопорится, устройство фиксируется на месте форсунки;
  • шток упирается с натягом в дно поршня, зажимается винтом;
  • установка компрессора подсоединяется к штуцеру, создается вакуум -0,06 МПа и давление такой же величины;
  • после 2 – 3 циклов подачи указанного давления и вакуума стабилизируются показания индикатора;
  • затем индикатор настраивается на отметку «0» в надпоршневом пространстве при давлении;
  • после чего, в него подается отрицательное давление.

Суммарные зазоры измеряют минимум три раза, выводят среднее значение, сравнивают с допустимой нормой эксплуатации из таблиц.

Определение объема газа, прорывающегося в картер

Не пригодна к эксплуатации существующая сборка кривошипно шатунного механизма авто, если проверка прорывающихся газов выявила большее его количество в картере. Измерения производятся прибором КИ-4887-И следующим способом:

  • газорасходомер подключается в полость картера и к глушителю или вакуумной установке;
  • двигатель включается в режим «под нагрузкой»;
  • прорывающиеся газы изменяют показания прибора на величину их объема, проходящего в единицу времени.

При значительном износе ДВС расход может превышать 120 л/мин, требуются дополнительные регулировки расходомера. После отсоединения системы вентилирования картера все дополнительные отверстия необходимо закрыть заглушками/пробками.

Измерение давления масла

Эксплуатируемая сборка кривошипно шатунного механизма считается пригодной к использованию, если проверка давления масла удовлетворяет норме. Измерения проводятся прибором КИ-5472, состоящим из рукава и манометра:

  • штатный манометр скручивается с маслофильтра;
  • на его место крепится прибор;
  • двигатель прогревается до 70 – 80 градусов;
  • фиксируется значение магистрального давления при оборотах холостого хода.

Предельно простое общее устройство системы смазки и прибора КИ позволяет снизить время диагностики.

Для ДВС карбюраторного типа считается нормальной компрессия в пределах 0,7 МПа. Поэтому в некоторых случаях диагност СТО измеряет компрессию прогретого двигателя. При этом разница показаний цилиндров не может превышать 0,1 МПа.

Технология ремонта

Основное назначение капремонта КШМ – восстановление ресурса поршневой группы и коленчатого вала. Для этого реставрируются посадочные места, заменяются пальцы, вкладыши.

Поршни и пальцы

Поршень, условно входящий в кривошипно шатунный механизм двигателя авто, изготавливается из алюминиевых сплавов. Палец создан из легированной стали, изнашивается меньше.

У поршней восстанавливается зеркало, геометрия канавок для колец и бобышек, внутри которых находится палец. Размеры поршневого пальца подбираются при температуре воздуха в мастерской 20 градусов в зависимости от размерной группы поршня.

Ремонт шатунов

В основном изготавливают шатуны из стали 40Г, 40Х или ст45, характерными дефектами считаются:

  • выработка металла посадочных мест;
  • износ отверстий;
  • изменение геометрии (скручивание и изгиб).

Выбраковывают кинематический элемент механизма при аварийном изгибе, поломке и раскрытии трещин. В остальных случаях изгибы и скручивание устраняют при нагреве до 500 градусов для снятия внутренних напряжений. Посадочные поверхности фрезеруются, затем шлифуются до следующего ремразмера.

После чего, работа кривошипно шатунного механизма вновь удовлетворяет требованиям регламента ГОСТ. Запрещено удалять слой металла больше 0,2 – 0,4 мм для дизелей, карбюраторных ДВС, соответственно. В противном случае нарушается кинематическая схема узла.

Реставрация коленвала

Основными нюансами ремонта коленчатого вала являются:

  • деталь изготавливается из магниевого чугуна высокопрочного, сталей ДР-У, 50Т, 40Х или ст45;
  • основными дефектами становятся изгиб и выработка стали посадочных мест;
  • реже изнашиваются шпоночные канавки, повреждаются резьбы, раскрываются трещины;
  • ремонтопригодной считается сборка кривошипно шатунного механизма с выработкой посадочных поверхностей и поврежденными резьбами;
  • трещины более 3 мм приводят к отбраковке коленвала.

После промывки масляных каналов и наружных поверхностей изделие исследуется дефектоскопом. Выработку восстанавливают наплавлением Св-18ХГСА проволоки с проточкой под ремонтные параметры. Шпоночные канавки фрезеруют с заданной чистотой обработки. При этом должна соблюдаться схема установки шестеренок.

После шлифовки коленвал балансируют на динамической установке БМ-У4 либо КИ-4274.

Таким образом, кривошипно шатунный механизм КШМ проще и дешевле поддерживать в работоспособном состоянии. Для этого нужно своевременно проходить ТО и обращаться в сервис к специалистам при малейшем постороннем звуке в блоке цилиндров. В этом случае, даже капремонт обойдется дешевле.

Диагностирование кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

Диагностика кривошипно-шатунного механизма производится при поступлении соответствующей заявки от тракториста-машиниста, а также при проведении операций ТО-3 и перед началом ремонта. Снижение давления масла и наличие стуков указывают на износ соединений кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Стук в соединениях КШМ следует прослушивать автостетоскопом в зоне коренных и шатунных подшипников. При этом необходимо резко изменять частоту вращения коленчатого вала с минимальной до средней.

Стук поршневого пальца следует прослушивать в зоне движения поршня.

Наиболее точно оценивать зазоры в соединениях КШМ рекомендуется путём измерения суммарного зазора (сумма зазоров в шатунном подшипнике и в соединениях «поршневой палец – втулка верхней головки шатуна» и «поршневой палец – бобышки поршня»).

Во время проведения технического обслуживания и перед началом ремонта суммарный зазор рекомендовано измерять при помощи устройства КИ-13933М [рис. 14].

Рис. 14. Устройство КИ-13933М для определения суммарного зазора в шатунных подшипниках.

2) – Сменный наконечник;

3) – Сменный наконечник;

Данное устройство представляет собой корпус (6), на котором закрепляется индикатор часового типа ИЧ-10. Внизу корпус заканчивается фланцем, при помощи которого его устанавливают на шпильки крепления форсунок. В комплекте данного устройства имеются сменные наконечники, а также струны, которые предназначаются для двигателей разных марок. Для того чтобы измерить суммарный зазор в кривошипно-шатунном механизме, нужно наконечник устройства вставить в отверстие снятой форсунки и закрепить на шпильках. Наконечник и струна при этом выбираются соответственно марке проверяемого дизеля. Вращением специальной гайки можно перемещать струну.

Сначала следует прокрутить коленчатый вал при помощи пускового устройства. Одновременно с этим нужно опустить струну, вращая гайку до начала вибрации стрелки индикатора. Этот момент соответствует касанию струной днища поршня. Далее, установив нулевое деление шкалы индикатора против его стрелки, нужно отвести струну вверх на расстояние 0,8-0,9 мм, пустить дизель, довести частоту вращения холостого хода до максимального значения, а затем снова плавно опустить струну до начала вибрации стрелки. Отсчитать показания по шкале индикатора (они соответствуют суммарному зазору в КШМ). Допустимое значение зазоров в кривошипно-шатунном механизме представлено в [табл. 10].

Читайте также:  Восстановление формы детали

Табл. 10. Допускаемые зазоры в кривошипно-шатунном механизме.

Марка дизельного двигателяСуммарный зазор, не более, мм при наработке
2000 моточасов4000 моточасов
Д1Д2Д3Д1Д2Д3
ЯМЗ-240Б, ЯМЗ-238НБ0,680,560,400,790,700,52
СМД-62, СМД-60, А-01М, А-41, СМД-140,650,540,380,760,670,50
Д-240, Д-240Д, Д-50, Д-50Л, Д-65Н, Д-65М, Д-144, Д-210,610,500,350,710,620,46

Способ измерения суммарного зазора при помощи устройства КИ-13933 состоит в том, что при большой частоте вращения «выбираются» зазоры в соединениях за счёт сил инерции перемещающихся деталей.

Для уменьшения трудоёмкости диагностирования достаточно определения суммарного зазора в шатунных подшипниках первого цилиндра для двигателей Д-240, СМД-14, Д-65, Д-21, а для двигателя Д-37Е – второго и четвёртого цилиндров.

Диагностика КШМ

Одним из менее трудоемких, но требующих определенных навыков методов диагностики двигателя, является прослушивание его работы с помощью различного типа виброакустических приборов — от самых простых по конструкции стетоскопов со звукочувствительным стержнем (напоминающих медицинские фонендоскопы), до электронных стетоскопов типа «Экранас» и ультразвуковых стетоскопов с двумя наушниками модели УС-01.

Для усиления звукового эффекта от виброударных импульсов в характерных точках и зонах двигателя (рис. 1 стетоскоп «Экранас» (рис. 2, а) снабжен двухтранзисторным усилителем низкой частоты 4 с пьезокристаллическим датчиком и батарейным питанием (3 В). Пластмассовый корпус 3 имеет гнезда для установки стержня 5 и подключения телефона-наушника 6. У стетоскопа модели КИ-1154(рис. 2, б), на стержне 5 смонтирован усилитель 3 и слуховой наконечник 6 рупорного типа.

Рис. 1. Зоны прослушивания двигателя

Рис. 2. Стетоскопы: а — электронный стетоскоп «Экранас»; б — стетоскоп мод. КИ-1154; 1-провод; 2 — элементы питания; 3- корпус-ручка; 4 -преобразователь виброударных импульсов; 5 – звукочувствительный стержень; 6- телефон-наушник

Ультразвуковой стетоскоп модели УС-01 (рис. 3) отличается наличием двух каналов (звукового и ультразвукового), специальных наушников, насадков на микрофон в виде гибких зондов, позволяющих прослушивать работу механизмов в труднодоступных местах при повышенной температуре деталей двигателя, а также электронного табло на корпусе, высвечивающего в цифрах силу стуков и шумов (в децибелах — дБ) — все это делает данную модель стетоскопа эффективным средством диагностики технического состояния КШМ и ГРМ двигателей. Источник питания прибора имеет напряжение 12 В.

Рис.3. Ультразвуковой стетоскоп УС-01

Перед диагностированием двигатель следует прогреть до температуры охлаждающей жидкости (90 ± 5) °С. Прослушивание производят, прикасаясь острием наконечника звукочувствительного стержня в зоне сопряжения проверяемого механизма.

Работу сопряжения поршень — цилиндр прослушивают по всей высоте цилиндра по зонам 1 (рис. 3.8) при малой частоте вращения коленчатого вала (KB) с переходом на среднюю — стуки сильного глухого тона, усиливающиеся с увеличением нагрузки, свидетельствуют о возможном увеличении зазора между поршнем и цилиндром, об изгибе шатуна, поршневого пальца и т.д.

Сопряжение поршневое кольцо–канавка проверяют на уровне НМТ хода поршня (зона 8) на средней частоте вращения KB — слабый стук высокого тона свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и канавками поршней, либо о чрезмерном износе или поломке колец.

Сопряжение поршневой палец-втулка верхней головки шатуна проверяют на уровне ВМТ (зона 3) при малой частоте вращения KB с резким переходом на среднюю. Сильный стук высокого тона, похожий на частые удары молотком по наковальне, говорит о повышенном износе деталей сопряжения.

Работу сопряжения коленчатый вал-шатунный подшипник прослушивают в зонах 7 на малой и средней частотах вращения КВ. Глухой звук среднего тона сопровождает износ шатунных вкладышей. Стук коренных подшипников KB прослушивают в этих же зонах (чуть ниже) при резком изменении частоты вращения KB (максимальным открытием или прикрытием дроссельной заслонки) — сильный глухой стук низкого тона свидетельствует об износе коренных подшипников. Стук в клапанных механизмах прослушивают в зонах 2, наличие износа шеек распредвала — в зонах 5, а износа распределительных шестерен — в зоне 6.

Широко используемым методом диагностирования технического состояния КШМ и ГРМ двигателей является замер компрессии в цилиндрах двигателей в конце тактов сжатия с помощью различного типа компрессометров и компрессо-графов с самописцами.

Рис 4. Компрессометры:

a — для карбюраторных двигателей; б — для дизелей; 1 — корпус; 2 — манометр; 3 — штуцер; 5 — контргайки; 6 — трубка; 7 — резиновый наконечник; 8 — золотник; 10 — выпускной клапан; 11 — шланг; 12 — переходник; 13 — зажимная гайка; 14 — клапан; 15 — пружина клапана; 16 — седло; 17 — наконечник

На рис.4, а изображен компрессометр мод. 179 с рукояткой пистолетного типа, манометром, наконечником для установки в свечное отверстие, кнопкой клапана сброса давления (от предыдущего показания) и т.д.

Несколько отличается по конструкции компрессометр для дизелей (рис. 4, б). В нижней части он снабжен жестким металлическим корпусом с зажимной гайкой и наконечником, которые вместе с корпусом устанавливаются на место форсунок в головке блока с последующим креплением болтом и скобой форсунки.

Перед началом проверки компрессии следует прогреть двигатель, вывернуть все свечи и полностью открыть воздушную и дроссельную заслонки. Затем наконечник прибора вставляется в отверстие для свечи первого цилиндра и плотно прижимается к гнезду. Коленчатый вал проворачивается при проверке стартером (частота вращения должна быть не менее 200–250 мин -1 ) не менее 10–12 оборотов. После этого следует проверить по манометру (или по отрывной карточке) показания прибора и сравнить его с нормативным. Аналогично проверяют компрессию в других цилиндрах двигателя. Отклонение показаний от нормативных для данной модели двигателя более чем на 25% свидетельствует о серьезной неисправности двигателя и необходимости прекращения его эксплуатации.

Проверка компрессии производится при полностью закрытых клапанах проверяемого цилиндра.

При значительном снижении компрессии следует попытаться определить место негерметичности. В этих целях в свечное отверстие заливают иногда до 20 см 3 моторного масла для временного уплотнения колец. Если после этого показания прибора не увеличатся, то это свидетельствует о негерметичности клапанов. Компрессия для карбюраторных двигателей с пониженной степенью сжатия составляет обычно 0,7–0,8 МПа, для двигателей с повышенной степенью сжатия — 0,9–1,5 МПа, для дизелей различных моделей 3,5–5 МПа. Причем даже при допустимом снижении компрессии разница в показаниях для отдельных цилиндров карбюраторных двигателей не должна превышать 0,1 МПа, а для дизелей — 0,2 МПа.

Одним из методов поэлементной диагностики является измерение зазоров в кривошипно-шатунном механизме с помощью прибора мод. КИ-11140-ГОСНИТИ (рис.5,а). Он состоит из корпуса 2 с закрепленным на нем индикатором 1 часового типа (с ценой деления 1 мк), пневматического приемника 3, фланца 4 для крепления устройства в головке цилиндров вместо форсунки или свечи зажигания, уплотнителя 5, направляющей 6 и штока 7, жестко соединенного с ножкой индикатора. На рис.5, б показана

Рис.5. Устройство КИ-11140-ГОСНИТИ для измерения зазоров в кривошипно-шатунном механизме:

А – общий вид прибора; б – установка прибора на двигатель

установка прибора на двигателе с подсоединенным шлангом от компрессорно-вакуумной установки мод. КИ-13907.

Суммарную величину зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике определяют при неработающем двигателе, предварительно сняв с него свечу зажигания или форсунку (если диагностируется дизель), и на их место устанавливают уплотнитель 5 с прибором. К боковой трубке с помощью быстросъемной муфты 9 подсоединяют шланг компрессорно-вакуумной установки. Затем устанавливают поршень на 0,5-1,0 мм ниже ВМТ на такте сжатия, стопорят коленчатый вал двигателя от проворачивания и попеременно создают в цилиндре через трубку 6 давление в 200 кПа и разрежение в 60 кПа, отчего поршень поднимается или опускается, устраняя зазоры в вышеперечисленных сопряжениях. Суммарный зазор при этом фиксируется индикатором. Например, суммарный зазор для двигателя ЗИЛ-130 не должен превышать 0,25–0,3 мм. Этот метод используется в основном в лабораториях (в учебном процессе) при испытаниях двигателей на долговечность.

Диагностирование технического состояния КШМ и ГРМ можно производить не только с помощью компрессометров: в последнее время стали использовать для этой цели вакуум-анализатор мод. КИ-5315ТОСНИТИ (рис.6). Наконечник 1 прибора вставляется на место свечи. При опускании поршня в цилиндре создается разрежение, фиксируемое вакуумметром 9. После чего показания сравнивают с нормативными.

Рис.6. Вакуум-анализатор КИ-5315-ГОСНИТИ:

1 — наконечник; 2,5 — клапаны; 3,4 — пружины клапанов; 6 — регулировочный винт; 7 — корпус; 8 — вентиль;9 — вакуумметр

Диагностирование КШМ

Стук и шумы в двигателе возникают в результате износа его основных деталей и появления между сопряженными деталями увеличенных зазоров. Стуки в двигателе прослушиваются при помощи стетоскопа, что требует определенного навыка. Обычно при большом износе вкладышей происходит выплавление его антифрикционного слоя, что сопровождается резким падением давления масла. В этом случае двигатель должен быть немедленно остановлен, так как дальнейшая его работа может привести к поломке деталей. Повышенный расход масла, перерасход топлива, появление дыма в отработавших газах (при нормальном уровне масла в картере) обычно появляются при залегании поршневых колец или износе колец цилиндров. Залегание кольца можно устранить без разборки двигателя, для чего в каждый цилиндр горячего двигателя следует залить на ночь через отверстие свечи зажигания по 20 г смеси равных частей денатурированного спирта и керосина. Утром двигатель следует пустить, дать поработать 10-15 мин, после чего заменить масло.

Перед диагностированием двигатель следует прогреть до температуры охлаждающей жидкости (90+-5) С. Прослушивание стетоскопом проводят, прикасаясь острием наконечника звукочувствительного стержня в зоне сопряжения проверяемого механизма. Работу поршень-цилиндр прослушивают по всей высоте цилиндра при малой частоте вращения коленчатого вала с переходом на среднюю – стуки сильного глухого тона, усиливающиеся с увеличением нагрузки, свидетельствует о возможном увеличении зазора между поршнем и цилиндром, об изгибе шатуна, поршневого пальца и т.д. Сопряжение поршневое кольцо – канавка проверяют на уровнеНМТ хода поршня на средней частоте вращения КВ – слабый стук высокого тона свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и канавками поршней, либо о чрезмерном износе или поломке колец. Сопряжение поршневой палец – втулка верхней головки шатуна проверяют на уровне ВМТ при малой частоте вращения КВ с резким переходом на среднюю. Сильный стук высокого тона, похожий на частые удары молотком по наковальне, говорит о повышенном износе деталей сопряжения. Работы сопряжения коленчатый вал – шатунный подшипник прослушивают на малой и средней частотах вращения КВ(ниже НМТ).

Читайте также:  Верхне- клапанная головка цилиндров

Глухой звук среднего тона сопровождает износ шатунных вкладышей. Стук коренных подшипников КВ прослушивают в этих же зонах (чуть ниже) при резком изменении частоты вращения КВ : сильный глухой стук низкого тона свидетельствует об износе коренных подшипников.

Компрессию в цилиндрах определяют компрессометром, представляющим собой корпус с вмонтированным в него манометром. Манометр соединен с одним концом трубки, на другом конце которой имеется золотник с резиновым наконечником, плотно вставляемым в отверстие для свечи зажигания. Проворачивая коленчатый вал двигателя стартером или пусковой рукояткой, измеряют максимальное давление в цилиндре и сравнивают его с нормативными. Для бензиновых двигателей номинальные значения компрессии составляют 0,75. 1,5 (7 – 15 кгс/cм2). Падение мощности двигателя возникает при износе или залегании в канавках поршневых колец, износе поршней и цилиндров, а также плохой затяжке головки цилиндров. Эти неисправности вызывают падение компрессии в цилиндре.

Расход сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры

Для определения утечки сжатого воздуха из надпоршневого пространства применяют прибор К-69М. Воздух в цилиндры прогретого двигателя подают либо через редуктор 1 прибора, либо непосредственно из магистрали по шлангу 4 в цилиндр 7 через штуцер 6, ввернутый в отверстие для свечи или форсунки, к которому присоединяется шланг 3 при помощи быстросъемной муфты 5. В первом случае проверяют утечку воздуха или падение давления из-за не плотностей в каждом цилиндре двигателя. Для этого рукояткой редуктора 1 прибор настраивают так, чтобы при полностью закрытом клапане муфты 5 стрелка манометра находилась против нулевого деления, что соответствует давлению 0,16 М Па, а при полностью открытом клапане и утечке воздуха в атмосферу – против деления 100%. Относительную неплотность цилиндропоршневой группы проверяют при установке поршня проверяемого цилиндра в двух положениях: в начале и конце такта сжатия. Поршень от движения под давлением сжатого воздуха фиксируют, включая передачу в коробке передач автомобиля. Такт сжатия определяется свистком-сигнализатором, вставляемым в отверстие свечи (форсунки). Состояние поршневых колец и клапанов оценивают по показаниям манометра 2 при положении поршня в в.м.т., а состояние цилиндра (износ цилиндра по высоте) – по показаниям манометра при положении поршня в начале и конце такта сжатия и по разности этих показаний. Полученные данные сравнивают со значениями, при которых дальнейшая эксплуатация двигателя недопустима. Предельно допустимые значения утечки воздуха для двигателей с различными диаметрами цилиндров указаны в инструкции прибора. Чтобы определить место утечки (неисправность), воздух под давлением 0,45-06 МПа подают из магистрали по шлангу 4 в цилиндры двигателя. Поршень при этом устанавливают в конце такта сжатия в верхней мертвой точке. Место прорыва воздуха через неплотность определяют прослушиванием при помощи фонендоскопа. Утечка воздуха через клапаны двигателя обнаруживается визуально по колебанию пушинок индикатора, вставляемого в отверстие свечи (форсунки) одного из соседних цилиндров, где открыты в данном положении клапаны. Утечка воздуха через поршневые кольца определяется только прослушиванием при положении поршня в н.м.т. в зоне минимального износа цилиндров. Утечка через прокладку головки цилиндров обнаруживается по пузырькам в горловине радиатора или в плоскости разъема. Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике Измерение суммарных зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике является еще одним результативным методом проверки состояния кривошипно-шатунного механизма.

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КШМ И ГРМ

Техническое обслуживание и текущий ремонт кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов

1 Основные неисправности КШМ и ГРМ:


Рисунок 1 – Основные отказы, поломки, неисправности КШМ и ГРМ

Все неисправности обусловлены естественным изнашиванием или разрушением деталей.

В итоге повышается расход топлива и снижение мощности двигателя, дымной выхлоп.

Неисправности устраняются путем проведения текущих ремонтов (заменой или регулировкой).

Таблица 1 Распределение отказов по двигателю, возникающих в эксплуатации

Системы и механизмыРаспределение неисправностей, %
Цилиндропоршневая группа
Кривошипно-шатунный механизм
Газораспределительный механизм
Система зажигания и системы
электрооборудования
Система питания
Система охлаждения
Система смазки

2 Основные признаки неисправности КШМ:

1 Уменьшение компрессии в цилиндрах

2 Появление шумов и стуков при работе двигателя

3 Прорыв газов в картер и появление из маслоналивной горловины голубоватого дыма с резким запахом

4 Увеличение расхода масла

5 Разжижение масла топливом

6 Забрасывание свечей зажигания маслом

Признаки неисправностей служат:

1 Вспышки в карбюраторе

2 Хлопки в глушителе

3 Шумы и стуки при работе

4 Неустойчивая работа двигателя

Таблица 2 – Основные дефекты и поломки деталей двигателя


Продолжение таблицы 2


Продолжение таблицы 2


Продолжение таблицы 2


Окончание таблицы 2


3 Основные параметры двигателя, определяемые при их диагностике:

Предельные значения диагностических параметров, измеряемых на тяговом стенде модели К 485 Б легковых автомобилей.

Таблица 3 – Предельные значения диагностических параметров

Модель автомобиляВремя разгонаВремя выбега, секТяговая сила на колесах
«ВАЗ-2101»
«ВАЗ-2102»
«ВАЗ-2103»
«ВАЗ-2105»
«ВАЗ-2106»
«ВАЗ-2121»
«Москвич-2140»
«ГАЗ-3102»
«ГАЗ-31029 (402)»
«ГАЗ-31029 (4021)»
«ЗАЗ-968»
«ЗАЗ-966»

Примечание – Предельные значения параметров автомобилей приведены для режимов диагностирования:

– время разгона скорости 30 км/час до 90 км/час;

– время выбега измеряется со скорости 90 км/час до 30 км/час;

– тяговая сила на колесах измеряется при скорости 80 км/час.

Таблица 4

Марка автомобиля, двигателяВеличина компрессии в цилиндр кгc/см 2
«ГАЗ-66», «ГАЗ 3307»6,5 – 8,0
«ГАЗ-31029» с двигателями «4021» «402»6,5 – 8,0 9,0-10,0
«ЗИЛ 431410»6,5 – 8,0
«КамАЗ-740»18,0 – 24,0
«ЯМЗ-236» «ЯМЗ-238»20,0 – 27,0
«ВАЗ-2101-07»10,0-12,0
«ВАЗ 2108-2113»10,0-12,0

3 Количество картерных газов

Таблица 5 – Значение параметров количества газов, прорывающихся в картер двигателя

Марка двигателяНоминальное значение параметра, л/минПредельно-допустимое значение параметра, л/мин
«ЗИЛ-130»22-28
«ЗМЗ-53»22-25
«ЗМЗ-402.10»
«КамАЗ-740»

4 Давление масла, расход масла

5 Стуки, шумы, вибрации

6 Разряжение во впускном трубопроводе

Таблица 6 – Значение параметров разряжения во впускном трубопроводе на минимальных оборотах холостого хода двигателя

Марка двигателяНоминальное значение параметра, мм.рт.ст.Предельно-допустимое значение параметра, мм.рт.ст.
«ЗИЛ-130»560 (74,6 кПа)
«ЗМЗ-53-11»
«ЗМЗ 402.1», «402»

У исправного двигателя разряжение во впускном трубопроводе должно составлять 380-430 мм.рт.ст. при проворачивании двигателя стартером.

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КШМ И ГРМ

4.1 Определение компрессии

а) Определить величину компрессии в цилиндрах карбюраторного двигателя.

Компрессии характеризует состояние цилиндропоршневой группы, а также плотность прилегания клапанов к своим седлам. Компрессию в цилиндрах двигателя проверяют при помощи КОМПРЕССОМЕТРА или КОМПРЕССОГРАФА.

Порядок проверки величины давления (компрессию) в цилиндрах двигателя:

– пустить и прогреть двигатель (до70–80 0 С);

– проверить исправность аккумуляторной батареи;

– вывернуть все свечи зажигания;

– открыть полностью воздушную и дроссельную заслонки карбюратора;

– вставить резиновый наконечник компрессора в свечное отверстие и плотно прижать;

– провернуть коленчатый вал двигателя стартером 10-12 оборотов со скоростью 180–200 об/мин;

– записать показания и выпустить воздух из компрессора.

– таким же способом замерить компрессию в остальных цилиндрах.

Замер компрессии необходимо проделать для всех цилиндров по 3 раза и определить среднее арифметическое значение. Разница в величине компрессии по отдельным цилиндрам не должна быть более 1 кгс/см 2 . Для исправных двигателей компрессия должна быть (см. таблицу 6).

При определении компрессии в двигателях с бесконтактными системами зажигания датчиком «Холла» отсоединить коммутатор зажигания или датчик «Холла».

Таблица 7

Марка автомобиля, двигателяВеличина компрессии в цилиндр кгc/см 2
«ГАЗ-66», «ГАЗ 3307»6,5 – 8,0
«ГАЗ-31029» с двигателями «4021» «402»6,5 – 8,0 9,0-10,0
«ЗИЛ 431410»6,5 – 8,0
«КамАЗ-740»18,0 – 24,0
«ЯМЗ-236» «ЯМЗ-238»20,0 – 27,0
«ВАЗ-2101-07»10,0-12,0
«ВАЗ 2108-2113»10,0-12,0

Предельное изменение компрессии по цилиндрам двигателя допустимо:

– для карбюраторного двигателя 1,0 кгс/см 2 ;

– для дизельного двигателя 2,0 кгс/см 2 .

Для выявления причин пониженной компрессии залить в цилиндр 20–25 см свежего масла для двигателя и вновь измерить компрессию. Если величина компрессии при этом незначительно увеличится, то это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам, на обгорание фасок клапанов или на повреждение головки цилиндров. Если же компрессия увеличилась до нормы и выше, то это указывает на износ или пригорание поршневых колец, поршней.

б) Определить величину компрессии в цилиндрах дизельного двигателя.

– пустить и прогреть двигатель (до 70 0 – 80 0 С);

– установить компрессометр на место форсунки первого цилиндра, предварительно сняв форсунку;

– пустить двигатель и записать давление, показываемое манометром при работающем на холостом ходу двигателе (560 об/мин);

– зафиксировать показания компрессометра. Компрессия должна быть не ниже (см. таблицу 6). Таким способом замерить компрессию в остальных цилиндрах.

Разница в показаниях компрессометра по отдельным цилиндрам не должна превышать 2 кгс/см 2 .

При значительном понижении компрессии необходимо проверить состояние клапанов, свободно ли перемещается клапан, крепление головки цилиндров, состояние клапана, цилиндров и поршневых колец.

Недостатки этого метода:

1. Разрядка аккумуляторной батареи (карбюраторного двигателя)

2. Невозможность определения неисправности влияющей на герметичность

Кроме компрессометров можно определить компрессию с помощью компрессографа записывающим показания манометра.

Ссылка на основную публикацию