Чем оценивается состояние цилиндропоршневой группы двс
Чем оценивается состояние цилиндропоршневой группы двс
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
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ
Цилиндропоршневая группа двигателя работает в наиболее тяжелых условиях: газовая среда, высокая температура, большие циклические нагрузки. При этом происходит интенсивный износ поршневых колец и поверхности тела цилиндра, что естественно приводит к изменению условий воспламенения в надпоршневом пространстве и влияет на работу большинства систем двигателя.
Вследствие износа, падает компрессия в цилиндрах и двигатель теряет мощность, хуже запускается, увеличивается расход масла и топлива материалов, а за машиной стелется густой шлейф сизого дыма, загрязняя атмосферу.
Для оценки текущего состояния цилиндропоршневой группы двигателя применяют четыре метода «механической» диагностики:
Замер компрессии является самым распространенным методом диагностирования цилиндро-поршневой группы по давлению сжатия (компрессии) в цилиндрах двигателя. Для этого используют, компрессометры различных конструкций, в том числе универсальный компрессометр КИ-861 (для дизельных и карбюраторных двигателей). Прибор представляет собой стержень с внутренним каналом. В верхней части стержня закреплен манометр, а нижняя часть заканчивается резиновым наконечником для подсоединения к форсуночным отверстиям двигателя.
Измерение давления сжатия производят на прогретом двигателе. Снимают все форсунки и двигатель прокручивают пусковым двигателем или стартером. В период прокручивания двигателя компрессометр устанавливают поочередно на все цилиндры в форсуночные отверстия и измеряют максимальное давление воздуха на такте сжатия.
Один этот прибор (компрессометр) не в состоянии оценить истинное состояние в ЦПГ двигателя. Ведь снижение давления сжатия может быть вызвано не только износом гильз цилиндров, поршней, компрессионных колец, но и другими разнообразными причинами, основные из которых:
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, их поломка и.т.д.
Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов. Этот метод имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.
Кроме того, данный метод не позволяет выявить отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройство КИ-13761 вполне справедливо было названо индикатором.
Диагностика ЦПГ при помощи пневмотестера (пневмокалибратора), позволяет оценить величину утечек из камеры сгорания при полностью закрытых клапанах.
Этот метод позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по времени падения давления оценивается пневмоплотность цилиндра. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора).
Диагностика «пневмотестером» (определение величины утечек через камеру сгорания) позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при полностью закрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице давления на входе и внутри камеры сгорания оценивается пневмоплотность. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора) и подъемника.
Необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции – на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП, такой автомобиль уже просто вперед-назад не потолкаешь, потребуется подъемник.
При проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, вследствие утечки к моменту проверки части масла с поверхности гильзы в картер.
Достоверно можно оценить только утечки через клапана. О текущем состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.
Этот метод довольно трудозатратен, так как диагностика каждого цилиндра занимает довольно много времени.
Все рассмотренные выше методы диагностирования цилиндро-поршневой группы обладают разной чувствительностью. Большей чувствительностью обладают методы измерения утечки сжатого воздуха и прорыва газов в картер.
Двигатель внутреннего сгорания. Часть 2. «Ремонт двигателя внутреннего сгорания. Диагностика.» Учебное пособие. Некоммерческое образовательное учреждение «Русская техническая школа»
Суранов Г. И. Снижение износа деталей машин. Ухта Ухт. индустр. ин-т 1999.- 224 с.
Диагностика цилиндропоршневой группы бензиновых и дизельных двигателей
Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя: быстро и достоверно определить неисправность в его работе. Правильно поставленный диагноз это даже не половина дела, во многих случаях постановка точного диагноза и есть львиная доля всего ремонта. Сам ремонт может состоять просто из замены «копеечного» датчика или, к примеру, восстановлении закисшего контакта и займет считанные минуты.
Главное разобраться в причине «болезни»: неисправна электрика или же виновато «железо» двигателя, в следствии его износа или загрязненности.
Электронные д иагностические комплексы (сканеры, мотор-тестреры) позволяют эффективно выявлять неисправность в следующих системах:
Система зажигания
Система топливной подачи
Система газораспределения
Система питания и зарядки
В самом деле, сканер, мотортестер или газоанализатор не могут помочь мотористу определить состояние и степень изношенности цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя, дать ему объективную картину качества проведенного ремонта или же снабдить мастера информацией, позволяющей спрогнозировать остаточный ресурс ЦПГ.
Способы диагностики ЦПГ
Замер компрессии по цилиндрам — самый распространенный из диагностирования двигателя. Конечно, ни один моторист не обходится без старого, доброго компрессометра. 
Информация, получаемая с помощью этого нехитрого прибора, безусловно, важна и необходима, но все-таки недостаточна для выявления причин, вызывающих отклонения величины компрессии в цилиндрах от номинальных значений.
Недостатки компрессометра известны, у прибора большая погрешность (до 10%). Кроме того, его нетрудно обмануть: масло, которое остается на стенках цилиндра при изношенном скребке маслосъемного кольца, уплотняет компрессионные кольца, а излишнее количество топлива размывает масляный клин, уменьшая величину компрессии. В таких случаях показания прибора могут не совпадать с реальностью.
Также, на показатели компрессии влияют пусковые обороты коленчатого вала и температура двигателя. При разряженном (севшем) аккумуляторе, потеря компрессии составляет в среднем 1-1,5 атм. Кроме того, на показатели компрессии изношенной ЦПГ сильное влияние будут оказывать такие факторы, как сопротивление во впускном патрубке, температура масла, паразитный объем переходного устройства (ПУ) и т.д.
Вот два типовых примера: компрессия в карбюраторном двигателе с большим пробегом составила 11-12 атм, что соответствует норме нового двигателя. В то же время расход масла на угар превысил 1.2-2,0кг на 1000 км пробега. В другом примере двигатель машины с малым пробегом имел компрессию около 7 атм вследствие неисправности системы подачи топлива – в цилиндры поступало большое количество топлива, которое смывало масло со стенок цилиндров.
Недостаток диагностической информации влечет неоправданные потери времени, следовательно, снижает прибыльность авторемонтной мастерской. Нередко случается, что из-за «закоксовывания» колец или неплотной посадки двигатель разбирают целиком, не сумев определить причину нарушения его нормальной работы. Хотя достаточно заменить маслосъемные колпачки или попробовать «размочить» кольца специальными присадками.
Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов
Этот метод имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера, для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.
Кроме того, данный метод не позволяет отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройства оценивающие состояние ЦПГ по расходу картерных газов вполне справедливо были названы индикаторами.
Диагностика «пневмотестером»
Определение величины утечек через камеру сгорания позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. 
Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при полностью закрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице давления на входе и внутри камеры сгорания оценивается пневмоплотность. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора) и подъемника.
Недостатки метода:
В-первых: необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции – на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП, такой автомобиль уже просто вперед-назад не толкнешь, потребуется подъемник.
Во-вторых: при проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, вследствие утечки к моменту проверки части масла с поверхности гильзы в картер.
В-третьих: достоверно можно оценить только утечки через клапана. О текущем состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.
В-четвертых: этот метод довольно трудозатратен, так как диагностика каждого цилиндра занимает довольно много времени.
Вывод: многие методы диагностирования цилиндропоршневой группы дают очень скудную информацию!
ВАКУУМНЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЦПГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПРИБОРОМ АГЦ или АПЦ
С помощью Анализатора Герметичности Цилиндров (АГЦ) или Анализатора Пневмоплотности Цилидров (АПЦ) возможно достоверно точно (без разборки двигателя) оценить по отдельности техническое состояние всего клапанного механизма, гильзы цилиндра, компрессионных и маслосъемных колец.
Диагностика цилиндропоршневой группы этим прибором не отличается от замера компрессии. Все измерения проводятся в процессе «прокрутки» двигателя стартером или пусковым устройством через свечные или форсуночные отверстия. Преимущества АГЦ — в простоте процесса диагностики и одновременно в высокой информативности результатов измерения. Достоинства прибора в том, что не важно в каком состоянии аккумуляторная батарея, ее состояние не скажется на качестве диагностики. Нет необходимости знать номинальную величину компрессии для каждого двигателя, чтобы сравнить ее с результатами диагностики. Необходимо знать только марку топлива, на котором ездит данный автомобиль.
Диагностируемые параметры сверяются по диагностическим диаграммам для данного вида топлива, и происходит оценка состояния ЦПГ. Разработаны диагностические диаграммы для АИ-76-80, АИ-92-95-98, и дизельного топлива. А если автомобиль чередует работу на бензине и газе, то следует применять диаграмму для данной марки бензина.
За счет своевременного выявления дефектов составных элементов ЦПГ Анализатор герметичности цилиндров (АГЦ) позволяет избежать необоснованного проведения ремонта ЦПГ, полнее использовать ресурс двигателя, качественно проводить регламентные работы. Работа с АГЦ не требует специальной технической подготовки, анализатор вполне по силам как диагностам со стажем, так и начинающим. Комплектация прибора АГЦ описана в статье: «Анализатор Герметичности Цилиндров (АГЦ)». АПЦ это бензиновый вариант прибора АГЦ (им можно диагностировать только бензмновые ДВС в силу его конструкции).
ПРИНЦИП ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРИБОРОМ АГЦ и АПЦ
Наличие в АГЦ двух оригинальных клапанов позволяет при «прокрутке» двигателя стартером измерить с помощью вакууметра два значимых параметра: Р1 и Р2. Тут требуются пояснения. Замер значения полного вакуума (Р1) производится в надпоршневом пространстве во время такта впуска через вакуумный клапан.
Перед измерением, во время предыдущего такта сжатия через редукционный клапан низкого давления (0,01 бар) происходит продувка цилиндра. Полученное значение полного вакуума позволяет оценить износ стенки цилиндра (гильзы) и плотность в сопряжении клапана и седла.
Однако параметр Р1 не дает возможности оценить состояние поршневых колец; наличие масляного «клина» позволяет сохранить достаточно высокий вакуум в надпоршневом пространстве. Степень изношенности поршневых колец оценивается путем измерения второго параметра — остаточного вакуума (Р2).
Для измерения его величины надпоршневой объем изолируется перекрытием редукционного клапана. При этом во время такта сжатия давление повышается до максимального значения (величина компрессии) и часть сжимаемого воздуха «прорывается» через зазоры в сопряжениях поршневых колец в картер двигателя.
Измерение значения разрежения при расширении в этом случае (опять-таки через вакуумный клапан) позволяет определить остаточный вакуум (Р2), величина которого пропорциональна потерям компрессии при утечке воздуха. При нормальном состоянии колец значение величины Р2 крайне невелико и существенно возрастает при их износе, поломке или закоксовывании.
Легко проверить и газораспределительный механизм. Если клапан неплотно сидит в седле, точно определить причину разности Р1 и Р2 затруднительно. Но если на нем трещина, скол или прогар, Р1 резко уменьшается и лишнее масло или несгоревшее топливо уже не в состоянии закрыть щель.
Сверка результатов замеров полного вакуума (Р1) и остаточного вакуума (Р2) с диаграммой состояния ЦПГ для данного вида топлива и дает оценку о состоянии ЦПГ.
ПОРЯДОК ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АНАЛИЗАТОРОМ АГЦ и АПЦ
Присоедините АГЦ к свечному (форсуночному) отверстию. Полностью выкрутите и уберите заглушку. Включите пусковое устройство для вращения коленчатого вала на 3-4 с. Зафиксируйте величину (-Р1) полного вакуума. Измерения в остальных цилиндрах проводятся аналогично. Запишите показание вакууметра и нажатием на кнопку клапана сброса удалите замер Р1.
7. Замер остаточного вакуума (Р2):
Перекройте редукционный клапан заглушкой, закрутив ее до упора, чтобы уплотнительное кольцо заглушки плотно прилегало к крышке редукционного клапана. Присоедините АГЦ к свечному (форсуночному) отверстию. Включите пусковое устройство для вращения коленчатого вала в течение 5-8 секунд, при этом в течении прокрута необходимо три раза нажимать кнопку сброса, после фиксации вакууметром параметра Р2. В первый раз параметр остаточного вакуума будет неверный (т.к. неизвестно в каком положении находился поршень в начале прокрута), второй и третий раз показания вакууметра должны совпадать. Это и есть величина остаточного вакуума (Р2). Зафиксируйте величину Р2 остаточного вакуума. Измерения в остальных цилиндрах производятся аналогично.
8. Проведите анализ состояния ЦПГ по диаграмме состояния, соответствующей данному типу топлива, на котором работает двигатель.