Проверка технического состояния двигателя

Неисправности двигателя

К характерным неисправностям двигателей относятся ниже следующие.

Двигатель работает неустойчиво или останавливается на холостом ходу. Основные причины: неисправности системы питания, зажигания; повышенный износ кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения.

Двигатель развивает недостаточную мощность. Основные причины: плохое наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью; недостаточная компрессия; перегрев двигателя; неисправности системы питания, зажигания; повышенный износ кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения; прогорание прокладки головки блока.

Двигатель не запускается. Основные причины: переобогащение смеси из-за неправильных приемов запуска двигателя; отсутствие подачи топлива; неисправности системы зажигания.

Увеличенный расход топлива и повышенная токсичность отработавших газов. Основные причины: неисправности системы питания, зажигания и механизма газораспределения.

Дымный выхлоп. Основные причины: при черном выхлопе – переобогащение смеси, при синем – сгорание масла в выпускной системе из-за повышенного уровня в картере двигателя или износа цилиндропоршневой группы.

“Выстрелы” в глушителе. Основные причины: неплотное закрытие выпускного клапана или его подгорание; богатая смесь.

Хлопки во впускном трубопроводе. Основные причины: неплотное закрытие впускного клапана; бедная смесь.

Повышенный расход масла. Основные причины: износ или закоксовывание поршневых колец; износ поршней и стенок цилиндров; маслоотражательных колпачков и направляющих втулок клапанов; засорение системы вентиляции картера.

Недостаточное давление масла в двигателе. Основные причины: износ коренных и шатунных шеек и подшипников коленчатого вала; неисправности системы смазки.

Стуки и шумы при работе двигателя. Основная причина: износ деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя.

Проверка технического состояния двигателя

Внешними признаками, определяющими необходимость ремонта двигателя, являются: повышенный расход топлива и масла; появление в отработавших газах сизого дыма; снижение давления масла в системе смазки; увеличение количества газов, попадающих в масляный картер; снижение компрессии в цилиндрах; падение мощности двигателя.

Для более точного определения технического состояния цилиндропоршневой группы, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя существует несколько методов, большинство из которых реализуется с помощью приборов и диагностических стендов.

Увеличение зазоров в коренных и шатунных подшипниках, между втулкой и поршневым кольцом, в механизме газораспределения и других деталях двигателя приводит к росту амплитуды вибрации, вызывает в блоке цилиндров стук, который прослушивается при работе в соответствующих зонах и на определенных режимах.

Одним из наиболее простых методов определения места возникновения стука двигателя, является выключение отдельных цилиндров. Если после этого стук уменьшается, то вероятнее всего, его причина – от износа шатунных подшипников или втулки верхней головки шатуна, вследствие чего уменьшается нагрузка на шатун.

Рис. 4.1. Стетоскопы:

а, в – обычный; б – электронный; 1 – наушник; 2 – элемент питания; 3 – транзистоный

усилитель; 4, 5 стержни; 6 – наконечники.

Зоны прослушивания шумов и стуков в двигателе приведены на рис.4.2. В нижней части блока цилиндров (зона I) прослушивают стук коренных подшипников коленчатого вала, в верхней части блока цилиндров (зона II) – стук шатунных подшипников, а также поршней и цилиндров. На боковых поверхностях в головке цилиндров (зона III) прослушивают стук клапанов и клапанных седел, на боковых стенках крышки клапанов (зона II) – стуки подшипников распределительного вала, а на стенке крышки распределительных звездочек и шестерен (зона V) – шум цепи и звездочек или шум распределительных шестерен.

Рис. 4.2. Зоны прослушивания шумов в двигателе:

I, II – нижняя и верхняя части блока цилиндров; III – головка блока цилиндров; IV – крышка клапанов; V – крышка распределительных звездочек (клапанов)

С т у к к о л е н ч а т о г о в а л а возникает при повышенном износе шеек и вкладышей коренных и шатунных подшипников, а также из-за осевого перемещения коленчатого вала при повышенном износе упорных полуколец. Стук коренных подшипников бывает глухой, низкого тона, а шатунных – более высокий и резкий. Эти стуки хорошо прослушиваются на холостом ходу при резком открытии дроссельных заслонок. Частота стуков увеличивается с повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя. Чрез­мерный осевой зазор коленчатого вала вызывает звуки более рез­кого тона с неравномерными промежутками, особенно заметны­ми при плавном увеличении или уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

С т у к ю б к и п о р ш н е й появляется в результате увеличения зазо­ров между поршнями и цилиндрами, а также между пор­шневыми пальцами и канавками в поршне. Стук поршня из-за увеличения зазора между ним и цилиндром обычно приглушен­ного тона. В отличие от остальных стуков он лучше всего прослу­шивается на непрогретом двигателе при малой частоте вращения коленчатого вала и работе двигателя под нагрузкой. По мере про­грева двигателя стук поршней уменьшается.

С т у к п о р ш н е в ы х п а л ь ц е в возникает в результате увеличения зазоров между пальцем и отверстиями в бобышках поршня, а также втулкой верхней головки шатуна. Стук поршневых пальцев обычно звонкий, хорошо слышный на холостом ходу.

С т у к и к л а п а н о в появляется при увеличенных зазорах в клапанном механизме из-за нарушения регулировки зазоров клапанов, а также поломки клапанной пружины и износа кулачков распределительного вала. Стук клапанов хорошо прослушивается на минимальной частоте вращения коленчатого вала. Он происходит обычно с равномерными интервалами с меньшей по сравнению с другими стуками двигателя частотой, поскольку распределительный вал, приводящий в действие клапа­ны, вращается в два раза медленнее коленчатого вала.

С т у к р а с п р е д е л и т е л ь н о г о в а л а слышен в верхней части двигателя и появляется при повышенном износе его шеек и подшипников. Этот стук лучше прослушивается на прогретом двигателе при малой частоте вращения коленчатого вала.

На практике наиболее распространен метод определения технического состояния цилиндропоршневой группы по давлению в цилиндрах в конце такта сжатия (т. е. определение компрессии). Основные признаки снижения компрессии: затрудненный пуск двигателя, что особенно характерно для бензиновых двигателей; неустойчивая работа двигателя на всех режимах; отказ одного или нескольких цилиндров; хлопки во впускной или выпускной тракт; увеличение расхода топлива; появления дыма в отработавших газах. Причинами, приводящими к снижению компрессии, являются: износ стенок цилиндра и компрессионных колец; закоксовывание или разрушение поршневых колец; сквозное прогорание или частичное разрушение поршня; сквозная трещина в головке блока цилиндров; коробление посадочной поверхности головки блока; неправильная регулировка клапанов; повреждение гидротолкателей; износ направляющих втулок; деформация стержня клапана; прогорание клапана; нагар на стенках камеры сгорания и о днище поршня.

Компрессия измеряется с помощью компрессометра или компрессографа (рис. 4.3). Компрессометр и компрессограф представляют собой манометр с рукояткой, трубкой, наконечником и золотниковым устройством. В комплект компрессометра или компрессографа для бензиновых двигателей могут входить адаптеры для подсоединения к свечным отверстиям, а для дизельных двигателей – к отверстиям форсунок или свечей накаливания. Для того чтобы приборы были универсальными, они снабжаются несколькими адаптерами разных размеров для выполнения измерений в различных типах двигателей. Некоторые изготовители приборов предусматривают и то, что при выворачивании свечей зажигания велика вероятность повреждения резьбы свечного отверстия. Для исправления резьбы в набор входят метчики с наиболее распространенными размерами резьб.

Компрессограф обеспечивает запись показаний на специальных покрытых воском карточках, на которых остается информация о компрессии в каждом цилиндре. Он может иметь кнопку и электропроводку для подсоединения к реле включения стартера, что позволяет проверять компрессию самостоятельно, без помощника. Компрессографы удобны в работе, повышают культуру труда и облегчают сбор информации о двигателе.

Компрессографы и компрессометры для бензиновых двигателей имеют шкалу с пределом измерений 15…20 кгс/см², для дизельных двигателей - 40…70 кгс/см².

Рис.4.3. Компрессометр (а) и компрессограф (б):

1 – наконечник; 2 – трубка; 3 – манометр; 4 – рукоятка; 5 – карточка с записью компрессии в конце такта сжатия; 6 – цилиндр с поршневым приводом самописца

Компрессию в бензиновых двигателях проверяют при прогретом двигателе и снятых свечах зажигания. Наконечник компрессографа или компрессометра вставляют в свечное отверстие и предохраняют двигатель от запуска. В целях исключения запуска двигателя отсоединяют от прерывателя-распределителя провод подачи низкого напряжения на катушку зажигания. У двигателей, оборудованных только распределителем зажигания, отсоединяют центральный провод от крышки распределителя и соединяют его с “массой”. Для соединения с “массой” используют провод, имеющий зажимы в виде “крокодильчика”. Если на двигателе установлена система впрыска топлива, обесточивают топливный насос снятием соответствующего предохранителя и проворачивают коленчатый вал стартером с частотой 200…250 об/мин, что обеспечивается полностью заряженным аккумулятором.

При проверке компрессии в бензиновых двигателях воздушная заслонка должна быть всегда открыта, а дроссельная может быть как открыта, так и закрыта. Вследствие различного объема воздуха, поступающего в цилиндры, измерение компрессии с полностью открытой дроссельной заслонкой позволяет обнаруживать:

· поломки и прогары поршней;

· зависание (закоксовывание) колец в канавках поршня;

· деформацию или прогар клапанов;

· задиры поверхности цилиндров.

Измеряя компрессию с закрытой заслонкой, можно определить:

· плохое прилегание клапана к седлу;

· зависание клапана (для клапанных механизмов с гидротолкателями);

· дефекты профиля кулачка распределительного вала в конструкциях

· с гидротолкателями (например, износ, биение тыльной стороны кулачка).

Для определения различных дефектов и неисправностей бензинового двигателя при открытой и закрытой дроссельной заслонке можно использовать табл. 4.1.

* Для конструкций с гидротолкателями.

** При условии нормального состояния маслоотражательных колпачков, клапанов и направляющих втулок.

Компрессию в дизельных двигателях проверяют как при прогретом, так и при холодном двигателе (температура 20° С). Для этого топливные трубки высокого давления отсоединяют от форсунок, предварительно ослабив их крепление и соблюдая осторожность, так как в трубках может быть остаточное высокое давление. После этого от форсунок отсоединяют трубку для слива топлива и выворачивают их. Затем в отверстие проверяемого цилиндра с помощью переходника подсоединяют компрессометр или компрессограф и отсоединяют разъем от электромагнитного клапана прекращения подачи топлива (для исключения подачи топлива в процессе проверки). Выполнив все это, до отказа нажимают педаль акселератора и с помощью стартера проворачивают коленчатый вал двигателя.

Проверка компрессии должна производиться по возможности быстро, не более 10 с, при этом необходимо, чтобы произошло не менее семи тактов сжатия.

При измерениях величины компрессии следует учитывать динамику нарастания давления. Если на первом такте компрессия низкая (3…4 кгс/см²), а при последующих тактах резко возрастает, это свидетельствует об износе поршневых колец. Напротив, если на первом такте достигается умеренное давление (7…9 кгс/см²), а при последующих тактах оно практически не увеличивается, это косвенно свидетельствует о наличии утечек через клапаны, прокладку головки блока, трещины в блоке и его головке. Пониженное давление в двух соседних цилиндрах, не повышающееся при повторной проверке, указывает на пробой прокладки головки цилиндров. Если компрессия у одного цилиндра ниже, чем у других, на 20 %, а двигатель неравномерно работает на холостом ходу, это может свидетельствовать о износе кулачков распределительного вала. Увеличение компрессии является причиной образования нагара в головке камеры сгорания.

Компрессия в цилиндрах является индивидуальным параметром для каждого двигателя и составляет 9…12 кгс/см² для бензиновых двигателей и 26…34 кгс/см² для дизельных. Разница в показаниях между отдельными цилиндрами не должна превышать 1…2 кгс/см² для бензиновых двигателей, и 2…5 кгс/см² для дизельных. Величина компрессии для наиболее распространенных бензиновых двигателей указана в табл. 4.2, а для дизельных – в табл. 4.3. Если данные о величине компрессии для конкретного двигателя отсутствуют, а известна степень сжатия, для приблизительной оценки величины компрессии можно использовать коэффициент 1,3. Степень сжатия умножают на этот коэффициент и получают приблизительную величину компрессии для данного конкретного двигателя.

Для более полной оценки технического состояния двигателя при снижении давления в конце такта сжатия нужно залить в проверяемый цилиндр 10 г моторного масла и произвести повторное измерение. При этом следует помнить, что для двигателей с небольшим объемом камеры сгорания и дизельных двигателей количество заливаемого масла должно строго контролироваться, потому что избыток масла может привести к гидравлическому удару. Если давление в конце такта сжатия возросло, это указывает на износ поршневых колец, если же оно осталось прежним, - на неплотное прилегание клапанов к седлам или подгорание клапанов.

Относительную величину компрессии можно измерить мотор-тестером. Компрессия при этом определяется по амплитуде пульсаций тока, потребляемого стартером при прокрутке коленчатого вала. Чем лучше состояние цилиндра, тем больше будет сила тока, потребляемого стартером. К преимуществам данного метода относятся быстрота, одновременное измерение по всем цилиндрам, отсутствие необходимости выворачивать свечи. Недостаток метода – получение только относительной величины компрессии. При этом за 100 % принимается наибольшая компрессия в одном из проверяемых цилиндров, соответствующая наибольшей силе тока, и с ней сравнивается компрессия в остальных цилиндрах.

Оценка технического состояния цилиндропоршневой группы с большей точностью может быть определена с помощью пневмотестера типа К-272 (рис. 4.4), который состоит из блока питания 4, указателя 6, быстросъемной муфты 8 и гибких воздухопроводов 5, 7.

Рис. 4.4. Пневмотестер:

1,8 – муфты; 2 – контргайка; 3 – колпачок; 4 – блок питания; 5,7 –воздухопроводы; 6 – указатель; 9 – корундовая втулка

Блок питания представляет собой редуктор давления с фильтром тонкой очистки; указатель объединяет манометр и корундовую втулку 9 с калиброванным отверстием диаметром 1,2мм. Втулка завальцована во входном штуцере указателя.

Быстросъемная муфта 8 служит для подключения пневмотестера к проверяемому цилиндру. Для предотвращения расхода воздуха в отключенном состоянии она снабжена запорным клапаном. Муфта 1 служит для подвода сжатого воздуха к блоку питания. С ее помощью сжатый воздух может подаваться непосредственно в проверяемый цилиндр.

Герметичность надпоршневого пространства цилиндра двигателя проверяются путем измерения в цилиндре давления воздуха, подаваемого через калиброванное отверстие корундовой втулки 9. При наличии утечки воздуха из надпоршневого пространства происходит снижение давления, которое пропорционально расходу воздуха через неплотности в цилиндре.

Так как давление воздуха до корундовой втулки поддерживается редуктором на постоянном уровне (0,16 МПа), снижение давления, наблюдаемое по манометру, будет характеризовать износ цилиндропоршневой группы, состояние клапанов и прокладки головки блока.

Для подсоединения шлангов к двигателю служит универсальный составной штуцер (рис. 4.5), состоящий из ниппеля 4, штуцера 3 и наконечника 1. Наконечник используется для дизельного двигателя, крепление штуцера в этом случае производится с помощью упора 2. Соединение штуцера с ниппелем уплотняется прокладкой 5, а сдвигателем – прокладками 6…8. Сигнализатор 9 представляет собой свисток и предназначен для контроля начала такта сжатия в цилиндре.

Рис. 4.5. Составной штуцер:

1 – наконечник; 2 – упор; 3 – штуцер; 4 – ниппель; 5…8 – прокладки; 9 – сигнализатор; 10 – контрольный дроссель

Контрольный дроссель 10 служит для проверки исправности пневмотестера и представляет собой корундовую втулку с отверстием диаметром 1,2 мм, завальцованную в штуцер.

При подготовке к работе блок питания монтируется на рабочем месте в вертикальном положении.

Магистраль соединяется с входом блока питания пневмотестера шлангом, внутренний диаметр которого равен 8мм. Длина шланга должна быть достаточной для подачи воздуха непосредственно в проверяемый цилиндр двигателя. На конец шланга следует установить быстросъемную муфту, находящуюся на входном штуцере блока питания. Для снятия штуцера необходимо сдвинуть наружный корпус муфты по отношению к остальным ее частям и удалить муфту со штуцера.

Во избежание перегрузки манометра пневмотестера перед подачей давления необходимо отвернуть колпачок 3 редуктора (см.рис. 4.4) предварительно ослабив контргайку 2. Редуктором блока питания пневмотестера устанавливается рабочее давление 1,6 кгс/см² и проверяется герметичность соединений. Затем в муфту 8 пневмотестера вставляется контрольный дроссель и снимаются показания манометра. Если они превышают (1,1±0,1) кгс/см², устанавливается меньшее давление с помощью редуктора блока питания пневмотестера. Измерение будет выполнено правильно, если поршневые кольца в момент снятия показаний будут прижаты к нижней плоскости поршневых канавок. Поэтому определять герметичность в положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) или после нее нельзя. При измерении давления шкала манометра должна находиться в вертикальном положении.

Проверку герметичности надпоршневого пространства цилиндров следует производить на прогретом двигателе.

При определении герметичности проверяют соответствие установленного момента зажигания (или впрыска топлива) меткам согласно инструкции по эксплуатации автомобиля, для того чтобы поршень был установлен на небольшом расстоянии от ВМТ и поршневые кольца были прижаты к нижней плоскости поршневых канавок. У бензинового двигателя выворачивают все свечи, у дизельного снимают форсунки.

Собирают составной штуцер, устанавливают его на место свечи или форсунки проверяемого цилиндра и укрепляют на нем сигнализатор. Поворачивают коленчатый вал до начала такта сжатия (до начала звукового сигнала сигнализатора). Снимают сигнализатор. Устанавливают поршень в положение момента зажигания или впрыска топлива, включают прямую или повышенную передачу, подключают муфту пневмотестера к штуцеру, установленному на цилиндре. При этом в цилиндр начнет поступать воздух. Производят отсчет давления по манометру пневмотестера.

Герметичность надпоршневого пространства бензиновых и дизельных двигателей считается удовлетворительной, если давление будет не менее 1,1 кгс/см².

Утечку воздуха определяют прослушиванием. Для более точного определения мест утечки в цилиндр двигателя подают воздух непосредственно от сети сжатого воздуха. Для этого муфту отсоединяют от блока питания пневмотестера и присоединяют к штуцеру цилиндра.

Места утечки определяются по месту выхода: в глушитель (негерметичность выпускного клапана), карбюратор (негерметичность впускного клапана), маслоналивную горловину (неплотности поршневых колец), наливную горловину радиатора (прогорание прокладки блока ) и т. д.

Перед подачей в цилиндр двигателя воздуха от сети необходимо принять меры для удержания поршня в верхней части цилиндра. Для этого под колеса автомобиля ставят противооткатные колодки, включают прямую или повышенную передачу и затягивают стояночный тормоз.

Косвенным методом, определяющим техническое состояние двигателя, является расход масла. Повышенный расход масла при нормальном состоянии маслосъемных колпачков свидетельствует об износе цилиндропоршневой группы.

Диагностирование плохо доступных полостей автомобиля, например проводки и разъемов, внутренних полостей цилиндров требует зачастую необоснованных затрат времени и средств. Известные методы, такие как зеркальце на штанге, вследствие ограниченной доступности, не всегда позволяет произвести необходимый осмотр. Для качественного осмотра таких полостей применяется миниатюрная цвет­ная видеокамера с лампой подсветки, соединен­ную через USB-разъем с диагностическим тесте­ром (монитором) (рис.).

Рис. Видео камера для осмотра внутренних труднодоступных полостей