Повреждения деталей ЦПГ и их причины

При работе ДВС в системе поршень-гильза происходят обратно-поступательные движения с высокими значениями скоростей, а также огромными нагрузками. Ненадлежащее техническое обслуживание может привести к ускоренному износу элементов и вызвать частичную техническую неисправность двигателя или вовсе полный отказ.

В большинстве случаев диагностика позволяет выявить лишь малую часть проблем. Определить техническое состояние и причины поломки можно при осмотре отдельных компонентов, что поможет сделать приведенная ниже информация.

Повреждения гильзы цилиндра

Деформация цилиндра

• Неравномерная или ненадлежащая затяжка головки блока
• Ненадлежащее состояние поверхностей головки и блока
• Грязная или повреждённая резьба крепежа головки блока
• Несоответствующая прокладка головки блока
• Отложения в системе охлаждения
• Некачественная посадка бурта гильзы, несоответствующее выступание гильзы, ненадлежащее состояние нижнего посадочного места гильзы
• При сухих гильзах слишком слабая посадка гильзы так же вредна, как и слишком тугая
• В посадочных местах блока при сухих гильзах возникает контактная коррозия, посадочное место должно быть тщательно обработано для обеспечения прилегания гильзы по всей площади.
• Отдельно стоящие цилиндры воздушного охлаждения должны быть строго параллельны блоку и головке, при единой головке цилиндры должны быть одинаковой высоты, очень важна исправность воздуховодов.

Отрыв бурта гильзы цилиндра

• Некачественно обработано посадочное место гильзы в блоке
• Не соблюдены предписанные порядок и моменты затяжки
• Применены прокладки несоответствующей толщины

Кавитация

• Не соблюдён зазор поршень/цилиндр (установлены б/у поршни)
• Ненадлежащая посадка гильзы в блоке
• Пониженное давление в системе охлаждения
• Ненадлежащее качество охлаждающей жидкости

Повреждения поршня

Эрозия материала на днище поршня (дизельный двигатель)

• Неисправная форсунка
• Неисправный нагнетательный клапан в топливном насосе высокого давления
• На форкамерных двигателях — дефект форкамеры

Эрозия на днище и жаровом поясе поршня (бензиновый двигатель)

Качество топлива не соответствует степени сжатия двигателя, бензин в дизельном топливе, масло в камере сгорания

• Ненадлежащий угол опережения зажигания Негерметичные выпускные клапаны
• Значительное количество нагара в камере сгорания
• Слишком высокая температура впускного воздуха, общий перегрев

Прихват от перегрева, в основном на головке поршня

• Эксплуатация необкатанного двигателя с высокими нагрузками
• Повышенная температура в камере сгорания из-за неисправности системы питания
• Неисправность системы охлаждения

Разрушение перемычек между канавками поршневых колец (дизельный двигатель)

• Неисправная форсунка
• Низкая компрессия в цилиндре
• Дефект форкамеры
• Неправильное или чрезмерное пользование пусковыми средствами
• Цилиндр при неработающем двигателе заполнился водой или топливом (гидроудар)

Трещины на днище и вокруг камеры сгорания в поршне

• Неисправность системы питания
• Дефект форкамеры
• Перегрев двигателя
• Неисправность моторного тормоза

Износ поверхностей из-за избытка топлива в камере сгорания

• Избыток топлива в камере сгорания в дизеле из-за неисправности топливной системы
• Пониженная компрессия
• На дизелях ненадлежащий зазор между поршнем и головкой

Задиры при недостаточном зазоре между поршнем и цилиндром

• Ненадлежащая обработка блока при ремонте — диаметр цилиндра меньше допустимого размера
• Головка блока перетянута или затянута неравномерно, повреждена или загрязнена резьба на элементах крепления головки к блоку цилиндров, не смазаны опорные места для гаек и болтов в головке
• Имеются повреждения привалочных поверхностей блока цилиндров и головки блока
• Некачественная прокладка головки блока
• Деформация цилиндров из-за неравномерного охлаждения — накипь или грязь в системе охлаждения
• Не подготовлены посадочные места для гильз в блоке
• Нагружение двигателя без предварительного прогрева

Задиры на боковой поверхности поршня рядом с бобышками

• Нагружение двигателя без предварительного прогрева
• Деформация цилиндра при перегреве двигателя
• Недостаточный зазор между пальцем и бобышкой поршня

Сухой прихват на юбке (недостаток масла)

• Неисправность системы смазки или полное отсутствие масла в двигателе
• Недостаточное разбрызгивание масла из-за малого зазора в шатунных вкладышах

Задиры на поршне только с одной стороны

• Воздушные и паровые пробки в системе охлаждения из-за выхода из строя термостата или водяного насоса, а также загрязнения в полости охлаждения в блоке, приводят к местному перегреву и прекращению охлаждения

Задиры на боковой поверхности (сухой прихват)

• Неисправности системы охлаждения

Признаки неисправности цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) двигателя

Основные неисправности цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) карбюраторных двигателей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 следующие.

— Износ, поломка, залегание поршневых колец

— Износ, задир цилиндров

— Повреждение перемычек между кольцами на поршнях

— Износ или прогорание поршней

Все эти неисправности приводят к заметному ухудшению работы двигателя автомобиля. Более-менее точно диагностируют эту проблему при помощи компрессометра. Так же оценить состояние ЦПГ двигателей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 можно по внешним признакам и показателям их работы.

Перечень признаков неисправности ЦПГ двигателя автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Сильное дымление из шланга вентиляции картера двигателя автомобиля (сапуна)

Оценить состояние ЦПГ можно по одному этому признаку. Сильное хлопающее дымление из сапуна на прогретом двигателе свидетельствует об износе или залегании поршневых колец, износе цилиндров или того и другого вместе.

— Наличие моторного масла в корпусе воздушного фильтра двигателя

Фильтрующий элемент воздушного фильтра также будет забит маслом. При износе ЦПГ повышается давление в картере двигателя за счет прорыва туда газов из камер сгорания. Масло начинает выбрасывать в систему вентиляции и далее в корпус воздушного фильтра. В такой ситуации зачастую начинают течь сальники двигателя, постоянно забиваются воздушные жиклеры карбюратора. На большинстве двигателей с такой проблемой шланг с сапуна опущен вниз.

— Повышенный расход моторного масла двигателем

Более чем 1 литр на 10.000 км.

— Сильный нагар на свечах зажигания. Замасливание свечей

Нарушение смесеобразования в камерах сгорания, в связи с износом колец и цилиндров, приводит к повышенному образованию черного маслянистого нагара на электродах свечей зажигания. Помимо этого резьбовая часть свечей будет покрыта маслом. Аналогичные симптомы наблюдаются при износе или повреждении маслосъемных колпачков.

— Повышенное дымление из выхлопной трубы

Сине-сизый, временами черный дым из глушителя указывает на износ поршневых колец и (или) цилиндров. Схожие симптомы проявляются при износе маслосъемных колпачков (синий выхлоп при перегазовке), неисправности системы зажигания (момент зажигания неверен, «пробиты» высоковольтные провода, крышка трамблера, бегунок и пр.), нарушении регулировок карбюратора.

— Повышенный расход топлива двигателем автомобиля

Более 10-12 литров по городу (летом) и более 7-8 литров на 100 км по трассе.

— Вибрация и шум при работе двигателя

Разная компрессия в цилиндрах часто приводит к вибрации двигателя при работе.

— Двигатель «троит»

Постоянное загрязнение карбюратора, замасливание свечей приводит к перебоям в работе двигателя – «троению» — неустойчивому холостому ходу. Попытки отрегулировать обороты холостого хода зачастую ни к чему не приводят.

— Падение мощности и приемистости двигателя автомобиля

Неисправная цилиндро-поршневая группа двигателя не позволяет ему развивать былую мощность и приемистость, так как компрессия в цилиндрах снижена. Возможны «провалы» при нажатии на педаль «газа».

Примечания и дополнения

— Ремонт ЦПГ карбюраторных двигателей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 сводится к замене колец, поршней, расточке цилиндров. В ряде случаев можно обойтись раскоксовкой поршневых колец, так как при их залегании симптомы неисправности ЦПГ могут быть схожи.

— Так же в первую очередь проверяем и прочищаем систему вентиляции картера двигателя так как она так же отвечает за повышение давления картерных газов.

Причины износа цпг двигателя

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.

Это расстояние называется ходом поршня . Двигатели, у которых ход поршня меньше его диаметра, носят название «короткоходных». За один ход поршня кривошип коленчатого вала проходит расстояние равное двум его радиусам, т.е. совершает полуоборот (180°)

Объем цилиндра , заключённый между крайними положениями поршня в цилиндре (между мёртвыми точками) называют рабочим объёмом цилиндра (Vр). Сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя, равняется рабочему объёму двигателя, называемому иначе как «литражом двигателя».

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:

применение топлива с октановым числом ниже рекомендованного инструкцией производителя перегрев двигателя , перегрузка двигателя по оборотам или крутящему моменту чрезмерно раннее зажигание, а также та или иная совокупность перечисленных явлений.

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.

Калильное зажигание — самопроизвольное и несвоевременное воспламенения смеси от сильно нагретых деталей двигателя (юбки свечи, кромки поршня, кромки клапана, тлеющего нагара и т.п.).

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).

Давление, создаваемое поршнем в цилиндре в конце такта сжатия называется компрессией .

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».

Неправильно . Меняется. Пусть по-разному, больше или меньше, но меняется.

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.

Более точную проверку по нагару можно провести при помощи автомобильного эндоскопа, например, такого: http://www.autodata.ru/autodata.ru/endoscope.pdf. Или других, коих существует великое множество.

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 » .

Надо сразу отметить, что пневмотестер не заменяет компрессометр , это совершенно другой прибор с другими целями и задачами.

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.

Если разные – есть.

По разности давлений (показаний прибора), можно судить о состоянии ЦПГ.

Можно косвенно определить состояние ЦПГ по звуку, назовем это — «по шипению», что будет означать утечку в том или ином месте, к примеру, если мы слышим звук из: клапанной крышки: неплотное прилегание поршневых колец, прорыв газов в картер выхлопной трубы: негерметичность выпускного клапана пузыри в расширительном бачке охлаждающей жидкости: прокладка ГБЦ перетекание воздуха в соседний цилиндр – прокладка между цилиндрами

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