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).

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.

Проверка компрессии

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.

1

Неисправности кривошипно-шатунного механизма - самые серьезные неисправности двигателя. Их устранение очень трудоемкое и затратное, так как, зачастую, предполагает проведение капитального ремонта двигателя.

К неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся:

• износ коренных и шатунных подшипников;
• износ поршней и цилиндров;
• износ поршневых пальцев;
• поломка и залегание поршневых колец.

Основными причинами данных неисправностей являются:

• выработка установленного ресурса двигателя;
• нарушение правил эксплуатации двигателя (использование некачественного масла, увеличение сроков технического обслуживания, длительное использование автомобиля под нагрузкой и др.)

Практически все неисправности кривошипно-шатунного механизма (КШМ) могут быть диагностированы по внешним признакам, а также с помощью простейших приборов (стетоскопа, компрессометра). Неисправности КШМ сопровождаются посторонними шумами и стуками, дымлением, падением компрессии, повышенным расходом масла.

При каком "критическом" значении компрессии на двигателе нужно делать ремонт двигателя с заменой поршневой? Обычно замену поршневой откладывают до последнего.... И вот почему: Отсутствие уверенности в квалификации исполнителей; Значимая вероятность, что кроме «простой» замены колец, понадобится замена "колпачков", переднего или заднего сальников коленвала; Может оказаться, что "стоит поменять и ремень ГРМ"; Не дай бог, выяснится повышенная эллипсность гильз, как следствие или «перегильзовка» или их проточка (с заменой поршней); Вкладыши могут оказаться «уже с задирами» и т.д. и т.п. А это всё "выливается" в очень значимые деньги. Формально, допускается разница между компрессией в цилиндрах до 1 кг/см 2 , но в наших условиях соблюдать этот критерий - нереально.

Основными неисправностями газораспределительного механизма (ГРМ) являются:

• нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);
• износ подшипников, кулачков распределительного вала;
• неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);
• снижение упругости и поломка пружин клапанов;
• зависание клапанов;
• износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;
• износ зубчатого шкива привода распределительного вала;
• износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
• нагар на клапанах.

Можно выделить следующие причины неисправностей ГРМ (они, в основном, аналогичны причинам неисправностей кривошипно-шатунного механизма):

• выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов;
• нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного (жидкого), загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.

Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является т.н. зависание клапанов, которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае на высоких оборотах двигателя клапан не успевает сесть в «седло», искривляется и заклинивает (зависает) в направляющей втулке. К счастью, данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.

Отдельно необходимо сказать о неисправностях гидрокомпенсаторов. При использовании жидкого или сильно загрязненного масла гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию, а именно автоматически компенсировать зазоры в ГРМ. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.

Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.

Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, т.к. сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям. Зачастую конкретная неисправность устанавливается непосредственным осмотром конструктивных элементов ГРМ со снятием крышки головки блока цилиндров.

Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения, при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.

В данном учебном пособии рассказывается о методах диагностики и регулировки газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов.

Библиографическая ссылка

Волощенко В.Т., Ищенко А.Ю. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЗАЗОРОВ ГРМ И КШМ // Успехи современного естествознания. – 2010. – № 9. – С. 62-63;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8790 (дата обращения: 17.09.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

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.

Чертеж КШМ в разрезе

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.

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.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

6. Методы, средства и технология диагностирования КШМ и ГРМ двигателя

КШМ. Кривошипно-шатунный механизм включает цилиндро-поршневую группу (гильзы цилиндров, поршни и поршневые кольца), коленчатый вал с шатунными и ко­ренными подшипниками, шатуны со втулками, поршне­вые пальцы и маховик.

Основным показателем состояния цилиндро-поршневой группы считается расход картерного масла на угар. Чтобы с достаточной точностью определить угар масла, требует­ся несколько контрольных смен с точными замерами ко­личества доливаемою масла и топлива, что чрезвычайно трудоемко. При этом невозможно учесть утечки масла через не плотности сальников коленчатого вала и разъе­мов картера. Кроме того, угар масла в течение длительного времени работы двигателя изменяется незначительно и лишь при большом износе деталей цилиндро-поршневой группы, в частности поршневых колец, начинает резко возрастать. Такой характер изменения угара масла в за­висимости от наработки затрудняет прогнозирование по нему остаточного ресурса.

Об интенсивности изнашивания сочленений двигателя можно судить по концентрации продуктов износа в картерном масле, определяемой с помощью спектрографической установки. В этом случае для оценки степени изношенности основных деталей наряду с регулярным спект­ральным анализом проб масла, отбираемых через определенные промежутки работы двигателя, необходимо знать их химический состав и соотношение скоростей из­нашивания сочленений. О целесообразности разборки дви­гателя для ремонта или устранения неисправности судят по резкому возрастанию концентрации основных элемен­тов в работавшем масле.

Наибольшее распространение для оценки состояния цилиндро-поршневой группы получил способ определения количества газов, прорывающихся в картер. При измере­нии количества газов с помощью обычного прибора, на­пример ротаметра, из за высокого сопротивления выходу газов из картера и наличия в картере избыточного давления часть газов уходитв атмосферу через сальники ко­ленчатого вала и другие не плотности, минуя прибор.

Чтобы избежать этого, во время измерений необходи­мо отсасывать газы из картера, обеспечивая прохожде­ние их только через измерительное устройство.

Угар картерного масла и количество газов, прорываю­щихся в картер при работе двигателя на всех цилиндрах, являются интегральными (суммарными) оценочными по­казателями технического состояния цилиндре поршневой группы.

Чтобы оценить состояние каждого цилиндра в отдель­ности, их поочередно выключают. За­тем подсчитывают разницу между расходом газов, полученным при декомпрессировании проверяемого ци­линдра, и средним расходом газов, полученным при декомпрессировании каждого из остальных цилиндров. При одинаковом состоянии всех цилиндров указанная разница будет незначительной. Если же она окажется большой, то это свидетельствует об аварийном состоянии данного цилиндра.

Сравнительною оценку технического состояния цилиндров можно дать по компрессии в них (давлению конца сжатия). Однако при этом необходимо учитывать не плотности клапанов газораспределения. Разница в зна­чениях компрессии у нового и изношенного двигателей, возрастает с понижением частоты вращения коленчатого вала. Поэтому компрессию рекомендуется определять при пусковых оборотах коленчатого вала Чтобы дать правильную сравнительную оценку состояния цилиндров по компрессии, должно быть соблюдено равенство и по­стоянство частоты вращения коленчатого вала и темпе­ратуры стенок цилиндров при проверке каждого из них в отдельности. В связи с тем, что частота вращения коленчатого вала зависит от технического состояния пуско­вого устройства, а температура стенок цилиндров – от условий проверки двигателя (предварительного разогре­ва его, температуры окружающей среды), соблюдение отмеченных условии не всегда представляется возможным. Следовательно, компрессия является ориен­тировочным показателем технического состояния цилинд­ро-поршневой группы. Одним из признаков слабой компрессии является трудный пуск двигателя (особенно в холодною погоду), обусловленный чрезмерно низкой температурой сжатого воздуха, не обеспечивающей само­воспламенения дизельного топлива.

О состоянии подшипников коленчатого вала можно судить по зазорам в них. Эллипсность и конусность шеек вала до разборки двигателя на ремонт можно не прове­рять так как эти показатели являются следствием износа подшипников.

На протяжении ряда лет многими исследователями велись поиски безразборных методов оценки технического состояния подшипников коленчатого вала по диагности­ческим параметрам. Наибольшую известность получили способы, основанные на определении следующих показа­телей: давления масла в главной масляной магистрали, количества масла, протекающего через подшипники в единицу времени, шумов и стуков, возникающих от ударов в сопряже­ниях при работе двигателя, стуков, возникающих от соударения деталей в резуль­тате искусственного перемещения поршня и шатуна на величину зазоров в сопряжениях.

Широкое распространение получило прослушивание двигателя во время его работы. С увеличением зазоров в подшипниках появляются характерные стуки, прослу­шиваемые в определенных зонах и при соответствующих режимах работы двигателя. Однако эти стуки отчетливо прослушиваются при значениях зазоров, превосходящих допустимые. При этом количественная оценка зазоров зависит от слуховых качеств и опыта оператора.

ГРМ. Основными показателями технического состояния механизма газораспределения являются плотность при­легания клапанов к гнездам головки, зазоры между стержнями клапанов и бойками коромысел, фазы газо­распределения, степень изношенности кулачков, подшип­ников распределительного вала и шестерен распределе­ния, состояние прокладки и головки цилиндров, а также упругость клапанных пружин.

Наличие неплотностей в сопряжениях тарелок клапа­нов и гнезд головки можно определить по характерному шипению или свисту воздуха во впускных и выпускных каналах головки или трубопроводах, если прокручивать коленчатый вал вручную при снятых коромыслах и воздухоочистителе.

Разработан метод, позво­ляющий давать количественною оценку неплотностей клапанов по расходу воздуха, проходящего через каждый клапан в отдельности при подаче его в камеру сгорания неработающего двигателя.

Расположение тарелок клапанов относительно днища головки (утопание клапанов) можно определять двумя способами. При первом способе замеряют непосредствен­но расстояние между плоскостью днища головки и пло­скостью торца тарелки клапана при снятой головке. При втором способе указанное расстояние определяют кос­венно – по расстоянию между плоскостью торца стержня клапана и обработанной плоскостью головки со стороны клапанного механизма, замеряемому на двигателе при снятой крышке клапанной коробки. Первый способ обыч­но применяют при ремонте двигателя, а второй – при диагнос­тировании узлов и агрегатов при эксплуатации.

Степень изношенности кулачков распределительного вала оценивают по высоте кулачков, которую можно оп­ределить непосредственно на двигателе по величине перемещения клапанов с учетом зазоров между их стерж­нями и бойками коромысел.

Упругость клапанных пружин без снятия их с двига­теля можно определить по усилию прижатия клапанов к гнездам головки.

Неудовлетворительная работа механизма газораспре­деления, сопровождающаяся снижением мощности и эко­номичности двигателя, возможна из-за нарушения фаз газораспределения. При нарушении фаз вследствие не­правильного соединения шестерен распределения (не по меткам) начало открытия и конец закрытия клапанов смещаются на один и тот же угол по отношению к в. м. т. поршней всех цилиндров. Если же причиной смещения фаз является износ деталей механизма газораспределения, то из-за неравномерного износа узлов и деталей, главным образом кулачков распределительного вала, углы начала открытия и конца закрытия клапанов могут несколько отличаться друг от друга. Поэтому для сокращения трудоемкости фазы газораспределения у многоцилиндровых двигателей рекомендуется проверять по углу начала открытия впускного клапана первого и последнего цилиндров и оценивать их по среднему арифметическому значению, полученному от измерений.

Если происходят случаи скручивания распре­делительных валов, происходящего главным образом из-за заедания подшипников после ремонта двигателя. Эту неисправность можно обнаружить по результатам измерения углов начала открытия впускного клапана первого и последнего цилиндров. При нормальном со­стоянии вала эти углы будут одного и того же порядка. При проектировании и доводке двигателей рассчиты­вают и корректируют фазы газораспределения с учетом тепловых зазоров между клапанами и коромыслами, устанавливаемых также расчетным путем. Фактически открытие клапанов начинается после того, как будет пол­ностью выбран тепловой зазор. Отсюда следует, что фазы газораспределения нужно проверять при номиналь­ных зазорах клапанов.

Для ориентировочной оценки величин зазоров клапа­нов без снятия крышки пользуются обычным стетоскопом, наконечник которого прикладывают к клапанной коробке. При чрезмерно больших зазорах в области клапанного механизма прослушиваются четкие металлические стуки при малой частоте вращения коленчатого вала. Этот ме­тод является субъективным. При обнаружении стуков необходимо остановить двигатель, вскрыть кла­панную коробку и проверить зазоры путем непосредст­венных измерений.

Суммарный износ деталей механизма газораспреде­ления (шестерен газораспределения, подшипников и ку­лачков распределительного вала) можно определить по смещению фаз в сторону запаздывания. Ориентировочную оценку состояния шестерен распределения и подшипников распределительного вала можно дать по шуму и сту­кам, пользуясь стетоскопом.

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.

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. 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

а

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 устанавли вают 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