Азбука диагностики

При эксплуатации двигателя происходит изменение технического состояния деталей по причине их износа: механического, абразивного, коррозийного и усталостного. Механический износ возникает вследствие сминания, выкрашивания или стирания частиц с поверхности деталей. Абразивный износ – это результат царапающего или режущего действия более твердых частей одной из сопряженных деталей, частиц пыли, внесенных воздухом или попавших вместе со смазкой. Коррозийный износ является следствием воздействия кислот, щелочей, кислорода. Усталостный износ вызывается воздействием многократных переменных нагрузок. Большинство деталей автомобиля подвергается одновременному воздействию нескольких видов износа.

Работающие вместе детали имеют определенные зазоры, устанавливаемые при конструировании механизмов и узлов. В период приработки износ трущихся деталей интенсивен. В результате износа неровности поверхностей уменьшаются, растет площадь контакта, удельные нагрузки снижаются, скорость износа замедляется и переходит в нормальную степень. Вследствие износа деталей зазоры постепенно увеличиваются. До определенной степени износ практически не влияет на нормальную работу механизма. Но со временем размеры деталей достигают предельно допустимых, нормальная работа сопряженной пары деталей нарушается, возникают дополнительные нагрузки, ускоряющие износ. Зазоры прогрессивно возрастают, что может привести к поломке деталей или к разрушению механизма. Важно починить узел до наступления аварийного износа – при этом затраты на ремонт будут ниже.

В зависимости от условий эксплуатации необходимость ремонта двигателя может возникнуть и после 50, и после 100, и после 200 тыс. км пробега – многое зависит от условий эксплуатации и качества обслуживания. Следует помнить, что обещанный заводом срок пробега до капитального ремонта двигателя рассчитывается для средней нагрузки в эксплуатации. Средняя же нагрузка «Жигулей» – всего около 200 кг, включая вес водителя, пассажиров и груза. Если автомобиль большую часть времени эксплуатируется с полной нагрузкой (400 кг), пробег до капитального ремонта будет вдвое меньше. Если же двигатель работает на пределе возможностей из-за высоких скоростей движения, бездорожья или излишних грузов, капитальный ремонт может требоваться часто. Вспомните спортивные автомобили – их ремонтируют почти перед каждыми соревнованиями, так как они исчерпывают ресурс на предыдущих гонках и на тренировках.

Диагностирование работающего двигателя без приборов возможно по косвенным признакам: акустическим, визуальным и эксплуатационным. Характерные признаки дефектов двигателя и возможные неисправности приведены ниже. Если к этому перечню добавить записи из личного опыта, получится солидная база данных о причинах неисправностей конкретного автомобиля и диагностика не будет представлять проблем.

Акустические признаки неисправностей и возможные причины

Стук клапанов:

♦ увеличенные зазоры в клапанном механизме;

♦ поломка клапанной пружины;

♦ чрезмерный зазор между клапаном и направляющей втулкой;

♦ износ кулачков распределительного вала.

Стук коренных подшипников коленчатого вала:

♦ слишком раннее зажигание;

♦ недостаточное давление масла;

♦ ослаблены болты крепления маховика;

♦ увеличенный зазор между коренными шейками и вкладышами;

♦ увеличенный зазор между упорными полукольцами и коленвалом.

Стук поршней:

♦ увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами;

♦ чрезмерный зазор между поршневыми кольцами и канавками.

Стук шатунных подшипников:

♦ недостаточное давление масла;

♦ чрезмерный зазор между шатунными шейками коленчатого вала и вкладышами.

Детонационные стуки в двигателе:

♦ нагар на стенках камер сгорания и днищах поршней;

♦ смесь воспламеняется при незакрытых клапанах: неплотное прилегание клапанов к седлам, отсутствие зазоров между кулачками распределительного вала и рычагами.

«Выстрелы» в глушителе, «чихание» в карбюраторе горячего двигателя:

♦ образование нагара на стенках камеры сгорания;

♦ нарушение фаз газораспределения;

♦ нарушение зазоров в клапанном механизме;

♦ пониженная компрессия в цилиндрах.

Шум в приводе распределительного вала:

♦ ослабление цепи вследствие износа;

♦ поломка башмака натяжителя цепи или успокоителя;

♦ заедание штока плунжера натяжителя цепи;

♦ ослабление натяжения зубчатого ремня;

♦ увеличение зазоров между рычагами и кулачками распредвала;

♦ поломка клапанной пружины;

♦ чрезмерный зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой;

♦ износ кулачков распределительного вала;

♦ отворачивание контргайки регулировочного болта.

Стуки слышны без приборов, но для лучшего восприятия их прослушивают стетоскопом с металлическим стержнем или обыкновенным врачебным фонендоскопом, приложив его диафрагму к деревянному стержню толщиной 1–3 см, а другой конец стержня прижимая к соответствующим зонам блока цилиндров (рис. 3). Стуки можно прослушивать и только через деревянный стержень, без фонендоскопа.


Рис. 3. Зоны прослушивания стуков в двигателе: 1 – стук пальцев; 2 – стук поршней; 3 – стук шатунных шеек коленчатого вала; 4 – стук коренных шеек коленчатого вала


Стук (глухого тона) коленчатого вала в изношенных коренных подшипниках хорошо слышен вблизи разъема с картером. Частота стука зависит от количества оборотов коленчатого вала. При чрезмерном износе упорных полуколец коленчатого вала появляется неритмичный стук резкого тона от осевых перемещений вала, особенно заметный при увеличении или снижении оборотов.

Стук в изношенных шатунных подшипниках – резкий. Лучше всего он слышен чуть выше разъема с картером – в зоне верхнего положения шатунной шейки коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу и усиливается с увеличением числа оборотов. Стук в шатунных подшипниках можно легко определить, отключая поочередно свечи зажигания. В неработающем цилиндре шатун болтается без нагрузки и стучит громче.

Стук изношенных поршней об изношенный цилиндр – приглушенный. Лучше всего он слышен на малых оборотах коленчатого вала и под нагрузкой, в районе цилиндров, ближе к середине хода поршня.

Стук поршневых пальцев в изношенных гнездах – резкий, иногда звонкий. Лучше всего он слышен на холостом ходу, при резком нажатии на педаль газа, при раннем зажигании в районе цилиндров, ближе к головке.

Визуальные признаки неисправностей и возможные причины

Повышенный расход масла:

♦ течь масла через уплотнения двигателя;

♦ износ поршневых колец или цилиндров двигателя;

♦ засорение системы вентиляции картера;

♦ закоксовывание прорезей в маслосъемных кольцах или пазов в канавках поршней из-за применения нерекомендованного масла;

♦ износ или повреждение маслоотражательных колпачков клапанов;

♦ повышенный износ стержней клапанов или направляющих втулок.

Низкое давление масла на холостом ходу прогретого двигателя:

♦ попадание посторонних частиц под редукционный клапан;

♦ заедание редукционного клапана;

♦ износ шестерней масляного насоса;

♦ большой зазор между вкладышами и коренными шейками коленвала;

♦ большой зазор между шейками и корпусами подшипников распредвала;

♦ применение моторного масла несоответствующей марки и качества;

♦ износ упорных полуколец коленчатого вала.

Чрезмерное давление масла на прогретом двигателе:

♦ заедание редукционного клапана;

♦ большая жесткость пружины редукционного клапана.

Исчезновение охлаждающей жидкости:

♦ повреждение радиатора;

♦ повреждение шлангов или прокладок в соединениях, ослабление хомутов;

♦ течь жидкости из крана или радиатора отопителя;

♦ течь жидкости через сальник насоса охлаждающей жидкости;

♦ повреждение прокладки головки блока цилиндров;

♦ течь жидкости через микротрещины в блоке или в головке цилиндров;

♦ течь жидкости через микротрещины в корпусе насоса;

♦ деформация фланца подводящей трубы насоса охлаждающей жидкости;

♦ низкое давление открытия клапана пробки расширительного бачка.

Повышенный расход топлива:

♦ неполное открытие воздушной заслонки карбюратора;

♦ повышенное сопротивление в трансмиссии;

♦ неправильная установка момента зажигания;

♦ неисправность вакуумного регулятора датчика распределителя зажигания;

♦ высокий уровень топлива в карбюраторе;

♦ использование бензина, не рекомендованного инструкцией;

♦ грязные стекла салона и фар – из-за плохой видимости водитель вынужден двигаться на пониженных передачах;

♦ изношенный двигатель «слабеет», вынуждая водителя прибавлять газ или включать пониженные передачи;

♦ раннее или позднее зажигание – снижается мощность двигателя и увеличивается расход топлива;

♦ течь топлива в неплотных соединениях трубопроводов;

♦ переобогащенная или обедненная топливная смесь;

♦ пробита диафрагма бензонасоса;

♦ загрязнение воздушного фильтра;

♦ двигатель не прогревается до 80–90 °C – топливо сгорает не полностью;

♦ перегрев двигателя – уменьшается наполнение цилиндров смесью, снижается мощность;

♦ торможение двигателем, если не установлен карбюратор с системой, отключающей подачу топлива при торможении двигателем.

Металлические опилки в масле: задиры цилиндров, поршней или вкладышей.

При большом износе поршневых колец и цилиндров газы при рабочем ходе из камеры сгорания прорываются в картер, оттуда отсасываются во впускной трубопровод, ухудшая качество рабочей смеси и эффективность ее сгорания, отчего и снижается мощность двигателя. Для достижения необходимой скорости приходится увеличивать подачу топлива. При движении по городу расход бензина может увеличиться вдвое. Одним из показателей необходимости ремонта двигателя считают увеличение расхода топлива до 15 л на 100 км пробега.

Большой износ колец и цилиндров заметен по выбрасыванию из шланга вентиляции картера газов в такт с рабочими ходами в цилиндрах. На новом двигателе газы из шланга выходят ровной струей.

Нормальный расход масла – около 0,6 % от расхода топлива. Предельным ориентировочно считают снижение уровня масла в картере от верхней до нижней метки на щупе за 1000 км пробега. На значительный угар масла указывает дымный выхлоп голубоватого цвета и нагар на свечах зажигания. Если после замены маслоотражательных колпачков расход масла остается большим, это свидетельствует об износе поршневых колец.

Эксплуатационные признаки неисправностей и возможные причины

Двигатель не запускается:

♦ засорение топливопроводов или фильтров;

♦ засорение фильтров карбюратора и топливного насоса;

♦ неисправность топливного насоса;

♦ неисправность карбюратора;

♦ неисправность системы зажигания.

Двигатель не развивает полной мощности и не обладает достаточной приемистостью:

♦ неполное открытие дроссельных заслонок карбюратора;

♦ загрязнение фильтрующего элемента воздушного фильтра;

♦ неисправность системы зажигания;

♦ неисправность топливного насоса;

♦ неисправность карбюратора;

♦ неполное открытие воздушной заслонки;

♦ засорение вентиляционной трубки топливного бака;

♦ нарушение зазоров в клапанном механизме;

♦ нарушение фаз газораспределения;

♦ поломка или залегание поршневых колец;

♦ плохое прилегание клапанов к седлам;

♦ чрезмерный износ цилиндров и поршневых колец.

Двигатель перегревается:

♦ недостаточное количество жидкости в системе охлаждения;

♦ неправильная установка момента зажигания;

♦ сильное загрязнение наружной поверхности радиатора;

♦ неисправность термостата;

♦ отказ в работе электродвигателя вентилятора;

♦ неисправность насоса охлаждающей жидкости;

♦ нагар на стенках камер сгорания и днищах поршней;

♦ повреждение прокладки головки блока цилиндров.

Двигатель продолжает работать после выключения зажигания:

♦ перегрев двигателя;

♦ нагар на стенках камеры сгорания, днищах поршней, тарелках клапанов.

Двигатель не развивает полной мощности – ухудшение динамики разгона, невозможность снизить токсичность двигателя, трудности с запуском, повышенный расход топлива и масла, повышенный пропуск газов в картер двигателя, неравномерная работа двигателя на малых оборотах:

♦ пробита прокладка головки цилиндров;

♦ износ, потеря упругости, поломка и пригорание поршневых колец;

♦ прогорание поршней;

♦ неплотное закрытие клапанов из-за отсутствия зазоров между кулачками распредвала и рычагами;

♦ обгорание фаски выпускных клапанов;

♦ зависание клапанов в направляющих втулках;

♦ плохое прилегание клапанов к седлам;

♦ износ направляющих втулок и стержней впускных клапанов;

♦ закоксовывание прорезей в маслосъемных кольцах и в канавках поршней из-за применения масла ненадлежащего качества.

Падение мощности двигателя заметно по ухудшению динамики разгона, снижению максимально достижимой скорости на каждой передаче. Снижение компрессии заметно по легкости проворачивания коленчатого вала пусковой рукояткой и более высоким оборотам стартера.

Степень падения мощности определяют по степени снижения компрессии в цилиндрах прогретого двигателя. Вставив наконечник компрессометра в отверстие для свечи (рис. 4), вращают коленчатый вал стартером до момента стабилизации показаний компрессометра. После проведения замера выпускают воздух из компрессометра и замеряют компрессию в других цилиндрах.

Отличное давление – 13–12 кгс/см2, нормальное давление – 12–10 кгс/см2, необходимость ремонта возникает при 9–8 кгс/см2. Различие давления в цилиндрах допустимо не более чем на 1 кгс/см2

Рис. 4. Компрессометр


При большом износе поршневых колец и цилиндров величина компрессии во всех цилиндрах примерно одинакова. Если компрессия в цилиндрах отличается более чем на 1 кгс/см2, определяют причину различия. Залив в цилиндр с пониженной компрессией 20–25 см3 моторного масла, компрессию замеряют снова. Если показание компрессометра возрастет, значит, поршневые кольца сломаны или пригорели. Масло заполнило увеличенные зазоры между кольцами и цилиндром, что поспособствовало временному повышению компрессии. Если показание компрессометра не изменится, пониженная компрессия в этом цилиндре может быть следствием износа клапанов и седел или повреждения прокладки головки блока.

Чтобы выяснить причину снижения компрессии, устанавливают поршень одного из цилиндров в ВМТ[2] при такте сжатия и подают в отверстие для свечи сжатый воздух под давлением 2–3 кгс/см2. Утечка воздуха через карбюратор указывает на неплотность посадки впускного клапана, а утечка в глушитель – на неплотность посадки выпускного клапана (рис. 5). Повреждения прокладки головки цилиндров обнаруживаются по характерному шипящему звуку, издаваемому воздухом, проходящим в соседний цилиндр.


Рис. 5. Дымит двигатель – горят деньги


Инструментальная диагностика проводится с помощью специальных приборов – мотор-тестеров, газоанализаторов и мультитестеров.

Мотор-тестером определяют:

♦ динамическую компрессию на основе затрат энергии стартера – чем меньше затраты энергии, тем ниже компрессия. Результаты теста автоматически оцениваются и распределяются по цилиндрам, рассчитывается относительная компрессия в каждом цилиндре. Разница в значениях расценивается как критерий наличия механических неисправностей;

♦ реальную производительность каждого цилиндра методом статистической обработки информации, поступающей в цифровой анализатор;

♦ фактический угол опережения зажигания;

♦ напряжение на лямбда-зонде, состав выхлопных газов;

♦ неисправности генератора.

Инфракрасным газоанализатором измеряют концентрацию газов (CO, CH, CO2, O2, NOx), на основании чего компьютер делает заключение о качестве рабочей смеси, сгорания, установки зажигания.

Мультитестер применяют для диагностирования системы впрыска топлива.