Диагностика бензиновых двигателей

Наступает момент, когда, кажется, что машина едет как-то не так. И зачастую горячие головы бросаются во все тяжкие, чтобы увеличить объем двигателя, поставить длинноходный коленвал, зачиповать, установить нитрос... И результат? Хорошо, если хуже не станет. В первую очередь, необходимо грамотно диагностировать состояние двигателя. Здесь уже слово специалистам, так как существует немало способов, а важно выбрать один, но наиболее эффективный. Рассказывает Кириченко Валерий Владленович - генеральный директор фирмы «ЭлитМоторсДизайн», уже более двадцати лет занимающийся доработкой самых разных автомобилей, кстати, не только автомобилей. Любую работу по доводке автомобильного двигателя необходимо начинать с оценки его технического состояния. Часто на автомобилях даже с небольшим пробегом обнаруживаются отклонения параметров от нормальных значений, обусловленных, как качеством изготовления, так и эксплуатацией техники на отечественном топливе и маслах сомнительного производства. Настоящим бедствием стало залегание поршневых колец, влекущее крайне негативные последствия для всего двигателя. Этому в определенной степени способствует общая тенденция мировых производителей к снижению высоты поршневых колец (для уменьшения потерь на трение), что ведет к снижению упругости и способности кольца к само очистке. Определить такой дефект обычными методами практически невозможно. Впрочем, известные инструментальные методы диагностирования цилиндро-поршневой группы можно свести к трем основным: 1. интегральная оценка пневмоплотности сопряжения «гильза—компрессионное кольцо—канавка поршня» по расходу газов, прорывающихся в картер; 2. оценка пневмоплотности конкретного цилиндра путем принудительной его опрессовки сжатым воздухом (принцип пневмокалибратора); 3. оценка пневмоплотности конкретного цилиндра по максимальному давлению в конце такта сжатия (компрессометр). В каждом из рассмотренных методов объективно заложен ряд недостатков, известных любому специалисту по ТО и ремонту ДВС. Но все-таки главное— это принципиальная неспособность определить конкретную причину потерь пневмоплотности ЦПГ. Мы используем для этой цели принципиально новый вакуумный метод диагностики разработанный к.т.н. Чечетом В.А. Надеемся, что предлагаемая вниманию читателей информация будет интересна и полезна не только специалистам-профессионалам, но и всем, кто связан с любой авто-, мото и авиатехникой. Представляемый вакуумный метод диагностирования ЦПГ позволяет в целом свести к минимуму отмеченные недостатки и достаточно достоверно оценить поэлементное состояние ЦПГ и, соответственно, определить вид и объем необходимых ремонтных воздействий. Сущность метода заключается в следующем: в процессе прокручивания коленчатого вала стартером или пусковым двигателем измеряют разрежение в над поршневом пространстве на рабочем такте расширения посредством вакуумного клапана (см. рис. 1 а, б). При этом, на предыдущем, такте сжатия осуществляется полная продувка цилиндра через редукционный клапан малого давления (10 3 мПа). Полученная величина полного вакуума (-Р,) характеризует состояние гильзы цилиндра (качество поверхности и степень износа) и плотность сопряжения «клапан-седло». При этом важно отметить, что измерение полного вакуума осуществляется с минимальной трудоемкостью, так как не требует жесткого крепления ПУ перед измерением. Однако величина полного вакуума практически не несет информацию о состоянии колец. Чтобы понять этот «феномен» обратимся к таблице 1, где представлены сравнительные результаты измерения вакуума и компрессии в цилиндрах ДВС, имеющих типовые неисправности. Таблица1 Итак, анализируя примеры 7—9,12, 4—20 таблицы 1, мы наблюдаем высокий полный вакуум (-Р,) в отдельных или всех цилиндрах при неудовлетворительном состоянии поршневых колец. Разгадка этого «явления» достаточно проста — при «круглой» гильзе и «плотных» клапанах наличие масляного клина всегда обеспечит высокий вакуум. Перекроем редукционный клапан, то есть, изолируем над поршневое пространство. Теперь на такте сжатия давление повышается до максимального значения в момент достижения поршнем ВМТ. При этом часть сжимаемого воздуха прорывается через поршневые кольца в картер двигателя. После достижения ВМТ поршень идет вниз (такт расширения), возвращаясь в исходную ординату начала такта сжатия (см. рис. 1 в). Рисунок 1Б В этом случае вакуумный клапан «запоминает» остаточный вакуум (-Р2), величина которого пропорциональна той части давления (компрессии), которая была «потеряна» при прорыве части воздуха через компрессионные кольца. При мало изношенных и не закоксованных (подвижных) кольцах величина остаточного вакуума весьма незначительна. При изношенных, закоксованных или поломанных компрессионных кольцах значение -Р2 существенно возрастает. Теперь рассмотрим гильзу. Известно, что в сечении изношенная гильза имеет форму эллипса. При большой степени износа(более 60 %) наличие зазора между эллипсным сектором зеркала цилиндра и круглым сектором компрессионного кольца обуславливает появление подсоса воздуха из картера на такте разрежения (расширения), который невозможно остановить масляным клином (примеры 4—6 табл I) Аналогичная картина наблюдается при наличии на поверхности гильзы сильной выработки или вертикальных глубоких борозд (пример 13 — 3-й цилиндр). В приведенных примерах рассмотрены классические (естественные) износы и механические дефекты гильз и колец. Между тем в практике эксплуатации ЦПГ гораздо более часто встречаются неисправности субъективной природы возникновения, в основе которой лежит неполное сгорание топлива в камере сгорания и попадание туда масла из-за негерметичности колпачков л направляющих втулок клапанов. Это закоксовка цилиндров и наличие масла. Как известно, наличие масла в цилиндре значительно влияет на достоверность оценки пневмоплотности ЦПГ любым из перечисленных выше методов. Однако вакуумный метод и здесь позволяет распознать причину возникновения неисправности. В примерах 18, 21 завышенные показатели -Р, свидетельствуют о наличии в цилиндрах дополнительного источника пневмоплотности в результате закоксовки колец, потерявших свою подвижность, и тем самым усиливших насосный эффект поршней. В примерах 22—24 показано влияние на вакуумные показатели не герметичности колпачков. В целом на основе большого статистического материала можно сформулировать общее правило — если значение -Р, отдельного цилиндра (или всех) превышает среднее значение остальных или среднестатистическое для установленной наработки или пробега на 0,04 кгс/смг, то это превышение свидетельствует о наличии в цилиндре свободного масла. Разумеется, кроме масла в цилиндр может попадать топливо (пример 3, 5) или охлаждающая жидкость (пример 29, 30), где уменьшение показателей -Р1 связано с разжижением масляного клина. Наконец, для дизелей большегрузных автомобилей, автобусов и другой техники иностранного производства, имеющих повышенный ресурс (так называемых «миллионников»), характер износа гильзы отличается от отечественного, то есть гильза изнашивается практически «кругло». В результате даже при больших износах и закоксовках (примеры 31, 32) в большинстве случаев показатели Рк, -Р,, -Р2 будут удовлетворительными (эффект гидроцилиндра), несмотря на повышенный расход масла. В таких случаях приведенного выше правила для оценки состояния ЦПГ явно недостаточно, и требуется привлечение других методов. Особое место в классификации неисправностей ЦПГ отводится клапанному механизму. Теоретически, в случаях небольшого нарушения пневмоплотности сопряжения «клапан-седло» значения -Р,, -Р2 (например, для дизеля) будут близки (пример 6, 3—4-й цилиндр). И тогда, естественно, возникает зона информационной неопределенности, преодолеть которую возможно только с привлечением дополнительной диагностической информации (в данном случае используя пневмокалибратор). Практически неисправность указанного сопряжения проявляется в виде внезапного отказа (прогар, скол, трещина), приводящего к потере работоспособности данного цилиндра. Образование условного отверстия («дыры») в камере сгорания приводит к резкому уменьшению величины -Р так как никакой дополнительный источник пневмоплотности (лишнее масло, не прогоревшее топливо) не в состоянии его уплотнить (примеры 25—28). Рассмотренный вакуумный метод технология диагностики состояния ЦПГ в настоящее время реализованы в серийно выпускаемом приборе «Анализатор Герметичности Цилиндров (АГЦ)». Прибор снабжен сертификатом (во избежание подделок действителен сертификат, имеющий печать предприятия-владельца ТУ), защищен патентом № 2184360. В следующей статье читайте о практической работе по диагностике дизельной топливной аппаратуры, определения необходимости снятия ТНВД и форсунок для ремонта. Будут рассмотрены ожидаемые топливные потери дизельных двигателей при наиболее часто встречающихся неисправностях и отказах дизельной топливной аппаратуры.