Как понять что цилиндр изношен
Как понять что цилиндр изношен
ИЗНОС ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА
Но сначала, что бы было понятно о чем будем говорить, посмотрим на детали ЦПГ (рисунок ниже) :
И что бы далее понимать друг друга, давайте определимся с некоторыми понятиями, терминами и определениями.
Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом. Рабочий цикл четырёхтактного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода (расширения) и выпуска.
Поршень, движущийся в цилиндре, проходит расстояние равное расстоянию между верхней и нижней мёртвыми точками.
Сумма рабочего объёма цилиндра (Vр) и объёма камеры сгорания (Vксг) равняется полному объёму (Vп).
Литраж двигателя (рабочий объём) указывается в технической характеристике автомобиля.
Чем больше литраж двигателя, тем выше его мощность и удельный расход топлива.
Камерой сгорания называют объём цилиндра над поршнем, при положении поршня в верхней мёртвой точке. Топливно-воздушная смесь в цилиндре сжимается поршнем как раз до этого объёма и сгорает в этом объёме после воспламенения. Отношение объёма смеси, поступившей в цилиндр на такте впуска, к объёму смеси, сжатой до объёма камеры сгорания при такте сжатия, называют степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз в цилиндре сжимается смесь и определяется по формуле n = Vп/Vксг.
Степень сжатия бензиновых двигателей лежит в пределах 8 – 12, дизельных – в среднем 18 – 22. От степени сжатия зависит топливная экономичность и мощностные характеристики двигателя. Степени сжатия двигателей ограничиваются, у бензиновых двигателей – свойством применяемого топлива (бензина), у дизельных – конструктивными особенностями применяемых материалов, из которых изготавливаются детали двигателя и которые с повышением степени сжатия должны выдерживать большие нагрузки. Свойства бензинов описываются октановым числом бензина, характеризующим его антидетонационную стойкость. Антидетонационная стойкость топлива тем выше, чем больше его октановое число (А –80, 93, 95, 98 и др.). Конструкция двигателя предполагает применение бензина со строго заданным октановым числом (регламентируется заводом изготовителем). Применение бензина с меньшим октановым числом приведёт к работе двигателя с детонацией и, как следствие, к преждевременному износу, или поломке двигателя. Высокооктановые бензины при сгорании выделяют больше тепла.
Детонационное сгорание рабочей смеси (детонация) предполагает нехарактерно быстрое сгорание (взрыв) топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, приводящее к повышению нагрузок, в первую очередь на детали цилиндропоршневой группы. Скорость распространения фронта пламени, сгорающего в цилиндре топлива, может возрастать с 40 м/сек. до 2000 м/сек. и более. Признаком работы двигателя с детонацией являются характерные и хорошо прослушиваемые стуки, получившие название детонационных стуков. Детонационные стуки возникают вследствие вибрации стенок цилиндра и других деталей ЦПГ под воздействием «ударной волны». Причиной детонации может быть:
Работа двигателя с детонацией может сопровождаться перегревом двигателя, падением его мощности и высоким расходом топлива.
Следствием работы двигателя с детонацией могут быть поломки перемычек между кольцами на поршнях, поломки самих колец, оплавление кромки и/или прогорание днища поршня.
Причиной появления калильного зажигания может быть: повышенное нагароотложение на днищах поршней несоответствие свечей зажигания данному типу двигателя
На работающем двигателе, при движении поршня к нижней мёртвой точке силы, действующие на поршень, прижимают его к правой стенке цилиндра, а при движении к верхней мёртвой точке, к левой. При переходе поршня через мёртвые точки происходит изменение опоры поршня (перекладка поршня) с одной стенки цилиндра на другую.
Изменение направления действия сил в цилиндре приводит к неравномерному износу цилиндр а (под овал и под конус с образованием износного уступа в верхней части цилиндра).
Величина компрессии зависит от: степени сжатия двигателя состояния деталей цилиндропоршневой группы и клапанов.
Измеряя компрессию в цилиндрах двигателя, мы только косвенно можем судить о степени изношенности соответствующих деталей или об их неисправности.
Это моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мёртвых точек.
Как видите, существует достаточно много нюансов, из-за которых может происходить износ ЦПГ и снижаться свойства работы камеры сгорания и, значит, свойства двигателя в целом.
Он перестает «работать нормально», как обычно говорят.
О способах проверки износа ЦПГ говорилось уже много, но это не значит, что сказано уже всё и говорить больше не о чем.
Говорить о чем есть.
Например, о «степени сжатия».
Одни говорят, другие повторяют, что «степень сжатия двигателя не меняется на протяжении всей эксплуатации двигателя».
Например, от величины нагара в камере сгорания и на клапанах.
И после пробега автомобиля в сто или двести тысяч километров, после эксплуатации и обслуживании автомобиля «по-русски», степень сжатия будет отличаться от той, которая была вначале, когда автомобиль сошел с конвейера.
И если уж мы заговорили о нагаре, то надо обязательно упомянуть о другой его отрицательной стороне – уменьшении теплоотвода в стенки.
По этой причине температура топливо-воздушной смеси и давление в конце такта сжатия повышается, что может провоцировать возникновение детонации.
Косвенно наличие нагара в камере сгорания можно определить при помощи т.н. «калильного теста».
Это когда отключаем катушку зажигания (и не забываем про обязательные условия безопасного отключения) и запускаем двигатель.
Если завелся или сделал попытки завестись, то можно предположить о наличии нагара в камере сгорания.
На этом рынке приборов цена = качеству и возможностям устройства.
Состояние цилиндро-поршневой группы обычно проверяют при помощи компрессометра.
Однако эта проверка является весьма относительной, так как на её показания влияют разного рода причины, например:
— насколько сильно она может «раскрутить» двигатель при проведении теста
— разряженная или «полумертвая» батарея не даст возможность провести тест правильно
Невозможность установления точной причины пониженной или увеличенной компрессии: если компрессию измерить на холодном и горячем двигателе, то её величина будет разной. На «холодном» двигателе – меньше, на «горячем» больше. И причина здесь не только в величине сжатия холодного или горячего воздуха поступающего в цилиндры, а и в клапанах, имеющих разный коэффициент расширения при разных температурах.
Состояние дроссельной заслонки: при открытой или закрытой показания будут разными.
Состояние «обратного» клапана самого компрессометра: если он «пропускает», то показания будут неверными.
Нельзя провести тест, если стартер неисправен или двигатель снят с автомобиля для ремонта.
Нельзя определить состояние деталей группы поршня: поршень, поршневые кольца (компрессионные и масляные), стопорные кольца и заглушки. Эти детали определяют герметичность рабочей полости.
Кроме того, неточные показания компрессометра могут быть вызваны не только износом гильз цилиндров, поршней, компрессионных колец, но и другими причинами:
нарушение тепловых зазоров в клапанном механизме износ направляющих втулок клапанов
прогорание клапана или поршня негерметичность впускных и выпускных клапанов дефекты прокладки ГБЦ закоксовывание поршневых колец или их физическое разрушение
И не стоит забывать, что при проведении теста при помощи компрессометра, надо опираться не на «количественные» показания прибора ( цифры на шкале ), а обращать внимание на разность показаний между цилиндрами и выводы делать только из этих данных.
Что бы избежать таких погрешностей измерения и более точно определить состояние цилиндро-поршневой группы, применяется пневмотестер – « индикатор утечек в надпоршневом пространстве » .
 |  |
Устройство и принцип работы замечательно простой:
два манометра соединенных между собой через каллибровочное отверстие (стрелка на фото вверху) регулятор давления на входе соединительные шланги
При проведении измерений надо обращать внимание на инструкцию в прибору: каждый производитель делает свое каллибровочное отверстие и полученные данные необходимо интерпретировать через инструкцию к устройству.
Далее и обязательно:
прогреваем двигатель до рабочей температуры фиксируем коленчатый вал от проворачивания выставляем поршень проверяемого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия
Если показания двух манометров одинаковые – утечек нет.
По разности давлений (показаний прибора), можно судить о состоянии ЦПГ.
Вот так или приблизительно так звучал ответ на вопрос по износу ЦПГ и способах его проверки на курсах обучения автомобильной Диагностике преподавателем Козырой Андреем Николаевичем .
Информационный отдел компании BrainStorm
Как узнать степень износа двигателя автомобиля
Начнем с того, что общий пробег автомобиля далеко не всегда указывает на реальное состояние важнейших узлов и агрегатов (двигателя, трансмиссии, элементов рулевого управления, навесного оборудования и т.д.). Что касается силовой установки, в ряде случаев возникает необходимость определить износ двигателя, например, при покупке подержанного авто. Важно понимать, что не всегда мотор, который при этом сильно изношен, обязательно должен плохо заводиться и «тянуть», а также шуметь, стучать и т.д.
В этой статье мы поговорим о том, на какие признаки следует обращать внимание в рамках поверхностной проверки ДВС, а также как можно узнать износ двигателя без его разборки.
Определение степени износа мотора по косвенным признакам
Прежде всего, проверку ДВС необходимо начинать с анализа работы двигателя. Как уже было сказано, в норме не допускаются затруднения при запуске, троение во время работы, стуки, шумы и другие посторонние звуки, вибрации и т.д. Однако даже наличие тех или иных отклонений не обязательно указывает на то, что двигатель износился.
Если опыта недостаточно, чтобы точно определить источник шума или другие причины сбоев, тогда, в первую очередь, следует обращать внимание на технические жидкости и их состояние. Начинать проверку следует с моторного масла. Важным показателем является расход смазки. Если двигатель начал «есть» масло, при этом нужно доливать около 1.0 литра на тысячу километров, тогда вполне вероятен сильный износ ЦПГ (при учете того, что мотор сухой, нет течей сальников и прокладок).
Дополнительно следует проверить и выхлоп, так как наличие сизого или синего масляного дыма из выхлопной трубы также укажет на причину повышенного расхода смазки. Параллельно следует открутить крышку маслозаливной горловины на заведенном моторе. Если явно виден дым, тогда это еще один признак проблем с поршневой группой и цилиндрами.
Все перечисленные выше признаки могут указывать на то, что в двигателе имеются проблемы с поршневыми кольцами, могут быть изношены стенки цилиндров. Также возможен вариант, когда масло расходуется в результате того, что необходима замена сальников клапанов (маслосъемных колпачков).
При этом становится понятно, что в одних случаях мотор еще можно в дальнейшем «оживить» с минимальными вложениями (раскосовка колец или их замена, установка новых маслосъемных колпачков, переход на более вязкую смазку), тогда как в других силовой агрегат необходимо разбирать и делать капремонт (расточка/гильзовка блока, замена поршней и т.д.).
Проверка поршневой и шатунной группы двигателя
Естественно, бeз cпeциaльнoгo oбopудoвaния, то есть «на глаз», описанными выше методами изнoc двигaтeля определить сложно. Можно выявить наличие проблемы, но точную причину установить может быть затруднительно. Учитывая эти особенности, следующим этапом при проверке становятся наиболее распространенные действия:
При этом важно понимать, что компрессия в двигателе зависит от многих факторов и условий. Например, снижение показателя может происходить не только по причине проблем с ЦПГ, но и в результате неполадок, которые связаны с ГРМ. Если точнее, компрессия падает в том случае, когда возник прогар клапана, к снижению компрессии приводят проблемы с ceдлами клaпaнoв.
Для замера манометр подключается к вытяжнoй тpубкe в пoддoне. Параллельно очень важно максимально гepмeтичнo перекрыть остальные отверстия и щели как в пoддoнe, так и в двигaтeлe. Еще понадобится иметь специальную насадку для манометра, а также техническую документацию для конкретной модели ДВС.
Естественно, на многих мелких СТО такую операцию выполнять не будут. Если же речь идет о проверке б/у авто перед покупкой, скорее всего продавец также ответит отказом на просьбу провести диагностику указанным способом. В итоге остается только выполнять замер кoмпpeccии, учитывая все возможные погрешности и различные нюансы для получения максимально точных результатов.
Затем полученные результаты по давлению масла сравниваются с теми, которые указаны в технической документации для конкретного двигателя. При этом максимально точные данные не так важны, вполне допускается определенная погрешность по манометру. Дело в том, что на износ двигателя и его шатунной группы указывает достаточно значительное отклонение от нормы (около 15-20 %). Если это так, тогда силовой агрегат в скором времени будет нуждаться в дорогостоящем ремонте.
Что в итоге
Итак, теперь вы не знаете, как определить износ двигателя. Более того, оптимально воспользоваться не одним, а сразу несколькими методами, описанными выше. Выполнять ряд проверок можно даже одновременно (например, замер компрессии совмещают с проверкой свечей зажигания). Главное, чтобы все операции были выполнены правильно.
Если же возникает необходимость ремонта ДВС, точно оценить его состояние только по косвенным признакам (потеря тяги, стуки, шумы) или путем замера компрессии и давления масла, не получится. Для того чтобы точно узнать степень износа двигателя, потребуется в обязательном порядке разбирать силовой агрегат. Далее выполняется дефектовка двигателя, после чего осуществляется последующая переборка или выполняется капитальный ремонт мотора.
Компрессия в двигателе автомобиля: на что влияет и как проверить. Как делается проверка компрессии без компрессометра, замер показаний при помощи прибора.
Как самому определить прогар клапана двигателя. Основные симптомы погоревшего клапана, точное выяснение причин троения мотора. Диагностика, полезные советы.
Высокая компрессия в двигателе и основные причины повышения компресссии. Почему также происходит снижение компресссии по цилиндрам. Советы и рекомендации.
Особенности и порядок самостоятельного измерения точной компрессии дизеля и бензинового двигателя. Компрессиия «на холодную» и «горячую», неисправности.
Показатель компрессии дизельного двигателя. Главные причины и основные признаки снижения компрессии. Запуск мотора с недостаточным давлением в цилиндрах.
Проблемы с запуском дизеля. Признаки низкой компрессии и причины неисправности: ГРМ, зеркало цилиндров, поршень и кольца. Производим замер компрессии.
Оценка уже бывших в работе отверстий цилиндров
Блестящие рабочие поверхности цилиндров (цилиндры из серого чугуна)
Блестящие, гладкие как зеркало поверхности цилиндров, на которых нет больше никаких рисок от обработки хонингованием, являются либо результатом естественного износа после длительного срока эксплуатации, либо после недолгого использования из-за загрязнений и полусухого трения.
Тот факт, что все риски от обработки хонингованием исчезли благодаря износу, является надёжным признаком того, что диаметр цилиндра изношен. Повторное измерение соответствующими измерительными приборами становится излишним. Такие отверстия цилиндров нужно в любом случае обновить (гильзы цилиндра) или вновь рассверлить и обработатьхонингованием (блоки цилиндров двигателя).
Блестящие места на рабочей поверхности цилиндра, ограниченные локально, по прошествии сравнительно короткого срока эксплуатации (структура хонингования в этом месте также полностью удалена) являются доказательством того, что в области блестящего места присутствовало смешанное трение и, вследствие этого, произошёл повышенный износ стенки цилиндра. Для таких локально ограниченных блестящих мест есть две главные причины.
Локально ограниченные блестящие места по причине перекоса цилиндра
Из-за перекоса диаметр цилиндра в неопределённых местах теряет круглость (Abb.l). Блестящее место появляется, при этом, на месте возникновения перекоса. Поршневые кольца двигаются в этих сужениях и преимущественно там снимают слой материала. В месте повышения сужения при скольжении поршневого кольца, а также при связанном с этим скольжением точечном контакте со стенкой цилиндра отсутствует достаточное количество смазки и появляется смешанное трение.
Причины:
• Термический перекос из-за перегрева в некоторых местах. Оно происходит по причине плохой передачи тепла (загрязнения) в охлаждающую среду.
• Несоблюдение предписанных моментов затяжки, использование ошибочныхуплотнительных колец круглого сечения или прочие перекосы от напряжения,
Меры по устранению неисправности:
• Основательная чистка и, при необходимости, чистовая обработка глухого отверстия цилиндра у мокрых и сухих внутренних диаметров цилиндра.
• Точное соблюдение инструкции по затяжке при монтаже головки блока цилиндров.
• Регулярная чистка рёбер охлаждения у цилиндров с рёбрами, имеющих воздушное охлаждение.
• Обеспечение предписанного функционирования системы охлаждения (скорость циркуляции, чистота).
• Использование предписанныхуплотнительных колец (размеры, состав материала).
Блестящие и отполированные места в верхней части цилиндра («Bore Polishing»)
В верхней части рабочей поверхности цилиндра, в месте движения жарового пояса (рис. 1), находятся полированные места. Причиной для этого являются твёрдые отложения на жаровом поясе, которые образуются из-за нерегулярного сгорания, плохого качества масла или низких температур сгорания, обусловленных частыми фазами холостого хода или режимом частичной нагрузки. Слой масляного нагара (рис. 2) приводит при этом к абразивному износу на стенке цилиндра, к повреждению масл? ной плёнки, к пулусухому трению, повы шенному износу поршневых колец и, в свою очередь, к чрезмерному pacxoflv масла.
Меры поустранению неисправности:
• Предписанный режим двигателя.
• Использование моторного масла предписанного качества.
• Использование фирменного топлива
• Предписанное техническое обслуживание, проверка и регулирование системы впрыска.
Износ пазухи
Износ пазухи (рис. 1) появляется после длительной эксплуатации в точках возврата поршневых колец, в верхней и нижней мёртвых точках. В этом районе скорость поршня меньше, а в точке возврата поршень даже на короткое время останавливается. Вследствие этого смазка становится хуже, так как поршневое кольцо из-за отсутствия относительной скорости какой-то момент больше не плывёт по масляной плёнке в направлении стенки цилиндра и, в связи с этим, появляется металлический контакт кольца со стенкой цилиндра. Это можно пояснить на примере водных лыж. Как только скорость лодки больше недостаточна, воднолыжник погружается в воду.
Благодаря конструкции, износ пазухи в районезоны возврата поршневого кольца, у верхней мёртвой точки поршня, самый большой, так как здесь поверхность цилиндра подвержена горячему сгоранию и, вследствие этого, ухудшена смазка,
Размер износа пазухи решает вопрос о повторном использовании гильзы цилиндра и, соответственно, блока цилиндров двигателя. Если износ пазухи превосходит указанные в таблице значения, то гильза цилиндра должна быть заменена, а блок цилиндров двигателя, соответственно, должен быть обработан хонингованием. Если на другом месте внутреннего отверстия цилиндра тоже появился сильный износ, то, само собой разумеется, также и в этом случае действуют ниже названные пределы износа.
Предел износа пазухи «X»
Рис. 2
Рис. 3
На рисунках 2 и 3 показано, что может случиться, если новый поршень вмонтировать в изношенное внутреннее отверстие цилиндра. Вследствие того, что кольцевые канавки нового поршня ещё не имеют никакого износа, а у поршневых колец ещё острые края, при эксплуатации кромка поршневого кольца ударяется об изношенный край цилиндра. Результат: большие механические силы, сильный износ и вибрация поршневого кольца вместе с высоким расходом масла.
Геометрические характеристики цилиндра и круглость
Предпосылкой для наилучшего уплотнения поршневого кольца являются превосходные геометрические характеристики цилиндра. Отклонения от цилиндрической формы, некруглость, ошибочные раз
меры и перекосы в диаметрах цилиндра являются причиной проблем суплотнением у поршневых колец. Вследствие этого усиливается просачивание масла в цилиндр и газов из камеры сгорания в картер двигателя, появляются проблемы с температурой и мощностью. Всё это опять-таки является причиной раннего износа и, не в последнюю очередь, также и повреждения поршня.
Классификация отклонений цилиндров от круглости
Размер отклонения от круглости может вариировать между нулём и несколькими сотыми долями миллиметра. Поэтому у некоторых двигателей по причине незначительного зазора, возникающего при сборке поршня и, соотв., рабочего зазора поршня, перекосы, составляющие больше чем одну сотую долю мм (0,01 мм), могут быть уже слишком большими. Поршневые кольца могут уплотнять лишь незначительные отклонения от круглости 2-го порядка, т.е., немного овальные диаметры цилиндра и лёгкие трапециевидные формы в осевом направлении. Отклонения от круглости 3-го и 4-го порядков, которые часто возникают из-за перекосов винтов и/или ошибок, возникающих при обработке, очень скоро доводят поршневые кольца до пределов ихуплотняющих способностей. Особенно у конструкций поршня более новых моделей, у которых высота поршневого кольца равна приблизительно 1 мм или и того меньше, проблема герметизации при некруглых диаметрах цилиндра всё больше обостряется. Конструктивное уменьшение высоты поршневого кольца служит сокращению потерь на трение внутри двигателя и, вместе с этим, сокращению расхода топлива. Уменьшение поверхностей прилегания таких колец к стенке цилиндра требует от них меньшей упругости. Иначе специфическое давление на поверхность колец было бы слишком большим и тогда ухудшились бы трибологические свойства. При правильной геометрии отверстия это конструктивное уменьшение упругости поршневого кольца не имеет неблагоприятного воздействия. Кольца очень хорошо уплотняют, вызывают только незначительные потери на трение и имеют продолжительный срок службы. Тем не менее, при некруглых и перекошенных цилиндрах более низкая упругость поршневых колец приводит к тому, что кольца совсем или только очень медленно пригоняются к стенке цилиндра и, таким образом, не могут, как это предписано, уплотнять.
Причины отклонений от круглости и перекосов во внутренних диаметрах цилиндра
Отклонения от круглости и перекосы во внутренних диаметрах цилиндра могут иметь следующие причины: • Температурные деформации, которые происходят в режиме эксплуатации по причине плохого теплоотвода, происходящего из-за ошибки в
системе циркуляции охлаждающего вещества, или у двигателей с воздушным охлаждением из-за загрязнённых, замасленных рёбер охлаждения и/или по причине возникновения проблем с вентиляцией. Локальные перегревы рабочей поверхности цилиндра приводят к чрезмерному тепловому расширению в этой области и, вместе с тем, к отклонениям от идеальной цилиндрической формы.
• Температурные деформации конструктивного вида, которые происходят из-за различных тепловых расши-
рений при работе двигателя.
• Температурные деформации, которые происходят из-за плохого смазывания и недостаточного охлаждения во время обработки цилиндра.
• Отклонения от круглости из-за слишком высокого давления, возникающего при обработке, или из-за применения неправильных инструментов при хонинговании.
• Перекосы диаметров цилиндра от напряжения из-за погрешностей формы и затяжка болтов, не отвечающая правилам.
1. Мощность болтов крепления головки блока цилиндров
2. Сила прижатия головки цилиндра и её прокладки
3. Деформация цилиндра (сильно преувеличено)
На рисунке показан перекос поршня 4-го порядка, который часто происходит при (также отвечающей правилам) затяжке болтов крепления головки блока цилиндров.
Рис. 1
Дополнительная обработка уже бывших в работе внутренних отверстий цилиндров
Часто на практике при замене поршня или при смене поршневых колец работают с так называемыми хонинговальными щётками или с рессорными хонинговальными брусками (рис. 2 и 3). Тем не менее, с хонингованием эта акция имеет мало общего.
ри этом более или менее изношенная рабочая поверхность цилиндра подвергается лишь чистке и делается немного шероховатой. Этим нельзя добиться улучшения геометрических характеристик цилиндра. Вследствие того, что шлифовальные инструменты нагружены усилием пружины, они точно следуют за каждым отклонением от круглости и каждым перекосом, но, всё-таки, без улучшения при этом геометрии цилиндра. Благодаря меньшему давлению прижима можно едва ли достичь достаточной высоты неровностей поверхности, которая могла бы способствовать улучшению смазки. Вследствие этого появляется большее сопротивление трения для новых поршневых колец, которые немного быстрее прирабатываются к стенке цилиндра. Таким образом,данный износ поверхности цилиндра невозможно предотвратить или уменьшить. Если поршневые кольца изношены, то, исходя из опыта, также и стенка цилиндра изношена в равной мере. Замечательный вид внутреннего отверстия цилиндра не должен вводить в заблуждение, так как здесь речь идёт больше о «косметической операции», чем о имеющих смысл методах ремонта.