Убираем стук поршня и шатуна

Симптомы стука ДВС

• При работе двигателя вы обнаружили похожий на частые удары звук, который вы не слышали раньше.
• Стук меняется в зависимости от того на холостых оборотах работает двигатель или под нагрузкой.
• Звук меняется в зависимости от температуры двигателя – стук «на холодную» отличается от стука в прогретом двигателе.

Что делать? Можно ли разобраться в проблеме самостоятельно? Как определить стук поршня ли это, или «шумят» другие узлы?

Диагноз

Стук поршней в двигателе может происходить по разным причинам. Попробуйте определить характер стука по перечисленным ниже признакам и посмотрите, что можно сделать:

• Случай первый – стук при перекладке поршня. В этом случае звук доносится из области верхней части блока двигателя.Стук глухой, лучше всего слышен на холостых оборотах при горячем двигателе. Решение.
• Случай второй – стук поршневого пальца по шатуну. Резкий короткий стук из области блока двигателя. Решение.
• Случай третий – шатунный стук. Звук ударов низкий, доносится из нижней части блока двигателя. Лучше всего слышен, когда автомобиль на подъемнике или на эстакаде. Решение.

Что надо исправить?

«Перекладка поршня» — это момент, когда поршень перестает двигаться вверх и начинает двигаться вниз. В этот момент его скорость в продольном направлении цилиндра становиться нулевой, а боковая нагрузка значительной. В нормальном случае перекладка происходит мягко, поршень упирается в масляную пленку, его не перекашивает. Стучать поршень начинает в следующих ситуациях:

• Значительная выработка цилиндра в верхней части. Появляется зазор, который не уплотняется масляной пленкой, и при перемене направления поршень в этом зазоре смещается в боковом направлении и перекашивается, ударяясь о стенку цилиндра.

• Произошла выработка в поршне гнезд крепления поршневого пальца. При этом поршень начинает смещаться относительно пальца и задевает стенки цилиндра.

• Искривление штока поршня. В этом случае поршень движется не строго по оси цилиндра, теряется симметричность механизма. Дополнительным признаком искривления штока является повышенная вибрация при работе двигателя, его ощутимо трясет.

С помощью чего это исправить?

В последнем из описанных случаев поможет только ремонт с заменой поршневой группы.

В случае если проблемой является стук поршня в цилиндре или выработка посадочных гнезд поршневого пальца — поможет применение триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой.

• Слой восстанавливает геометрию цилиндра, оптимизирует зазоры и предотвращает качание и перекосы поршня.

• Слой восстанавливает форму посадочных гнезд, предотвращая люфт поршневого пальца.

У Вас машина с нефорсированным бензиновым двигателем до 1,6 л?

У Вас машина с двигателем более 1,6 л?

Важно! Трибосостав окажет воздействие и восстановит изношенные поверхности. Однако он не способен восстановить детали при механических повреждениях.

Состав безопасен для вашего автомобиля. Он химически нейтрален и не меняет свойств моторного масла.
Состав работает в двигателях любых конструкций, поскольку активируется в зонах трения металлических деталей.
Активные частицы состава в десятки раз мельче ячеек масляных фильтров и не способны его забить.
Состав восстанавливает изношенные поверхности, что позволяет деталям работать в рамках заводских допусков даже после замены масла и удаления состава из двигателя.

Бонус! Триботехнический состав оптимизирует зазоры трения. Это выравнивает и поднимает компрессию, снижает потери энергии, и в конечном счете приводит к снижению расхода топлива. Автомобиль вернет вам стоимость состава через 15-18 000 километров пробега.

Что надо исправить?

В случае выработки, износа втулки шатуна, она получает возможность смещаться относительно поршневого пальца, когда шатун идет вверх, в самой высокой точке поршня, между втулкой и пальцем образуется зазор. При начале движения шатуна вниз этот зазор сокращается, и втулка бьет по поршневому пальцу.

С помощью чего это можно исправить?

На ранних этапах решить эту проблему можно с помощью триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой. Этот слой способен компенсировать возросшие зазоры, смягчить контакты втулки и пальца и существенно замедлить последующий износ.

У вас машина с бензиновым двигателем?

У вас машина с дизельным двигателем?

При значительной выработке, а значит при более громком и выраженном звуке ударов, необходимо произвести ремонт поршневой.

Что надо исправить?

Шатунный стук возникает по двум причинам:

• Износ вкладышей коленчатого вала. В этом случае появляется зазор и поршень начинает двигаться не синхронно с коленвалом, ударяясь об него при перемене направления движения.

• Недостаточное давление масла в системе. Это может произойти из-за загрязнения масляных каналов, фильтра или износа масляного насоса. В этом случае масло не образует сплошной пленки между вкладышем и коленвалом и позволяет им двигаться относительно друг друга.

С помощью чего это можно исправить?

В случае, если износ вкладышей не является критическим, на них нет повреждений поверхности, поможет триботехнический состав «Актив Плюс». Состав производит очистку всех агрегатов, которые смазываются моторным маслом, в частности он очищает шейки коленвала и детали масляного насоса. Затем под действием состава на поверхностях трения образуется защитный металлический слой, который восстанавливает форму деталей и способен прочнее удерживать более плотную пленку масла.

Как отсрочить смерть двигателя: тест пяти присадок к моторному маслу

Немецкий препарат Liqui Moly Ceratec заявлен как состав, содержащий «специальную микрокерамику». Бельгийский Bardahl Full Metal, намекающий названием на металлоплакирующий эффект, обещает наличие фуллеренов С60 (каждый фуллерен С60 — это стабильное соединение 60 атомов углерода, наносфера, имеющая размер ангстремного порядка). За геомодификаторы трения выступил российский Suprotec Active Plus. Украинский ХАDО 1 Stage Atomic Metal Conditioner производитель назвал «ревитализантом и кондиционером». Какой принцип действия — из названия не поймешь, но фирма знаменита своими геомодификаторами. Да и «ревитализант» из этой породы. Кондиционеры металла представлял американский SMT Oil Treatment.

Присадки к маслам (точнее, триботехнические составы) — самая спорная группа автохимии. Обещано многое — увеличение мощности, уменьшение трения и расхода топлива, рост ресурса и снижение токсичности. А еще способность лечить «больные» моторы. Теоретически от этих снадобий должен быть прок (ЗР, 2015, № 5 и 9). Что ж, проверим теорию на практике. И посмотрим, не испортят ли присадки масло.

Внимание! Мотор!

Для испытаний мы подготовили пять идентичных, предварительно обкатанных и обмеренных по всем статьям моторов. Четыре присадки просто залили в масляные горловины, а инструкция к Супротеку просит сделать это дважды — перед началом обкатки и через тысячу километров пробега.

Атомарный кондиционер металлов с ревитализантом ХАDО 1 Stage Atomic Metal Conditioner, Украина

Ориентировочная цена 2800 руб.

Заявлено восстановление поверхности деталей и компенсация износа, выравнивание и увеличение компрессии, снижение расхода топлива, увеличение мощности и приемистости двигателя, увеличение ресурса.

+ Обещания подтвердились, но результаты средние по всем позициям.

— В терминах и описании разобраться непросто. Дорого. Эффект проявляется лишь спустя некоторое время.

Отдельно проверяли способность лечить двигатель: это вторая стадия испытаний — еще по 60 моточасов на стенде. Для приведения моторов в нужное состояние на рабочие поверхности новых вкладышей и поршневых колец наносили идентичные риски, имитирующие значительный износ. Состояние «пациентов», естественно, существенно ухудшилось: из-за нарушения условий смазывания снизилась несущая способность подшипников и увеличились протечки рабочих газов из камер сгорания. Процедуры испытаний повторяли для каждого триботехнического состава и оценивали, насколько восстановятся ухудшившиеся параметры.

table-01

Мощность

Прирост мощности проверяли только на «здоровых» моторах. Двигатели с поврежденными деталями выводить на номинальный режим страшновато.

Все пять составов подняли мощность, но в разной степени — прирост составил от 1,3% (SMT) до 4,0% (Suprotec). Результаты не фантастические, тем не менее максимальные показатели сравнимы с прибавками, которые дает простейший тюнинг мотора.

Но важнее другое — увеличение крутящего момента и его рост в зоне низких и средних оборотов. Именно это обеспечивает улучшение динамики автомобиля, заметное для большинства водителей.

Механические потери

Первая причина роста мощности — уменьшение механических потерь. Их измеряли на стенде методом прокрутки. Двигатель прогревали до рабочей температуры и отключали подачу топлива — заданные обороты поддерживал электродвигатель стенда. Потребляемая им мощность приблизительно равна мощности механических потерь мотора.

И снова эффект дали все препараты. Лучшие показатели — у средств Suprotec и Bardahl, снизивших потери на трение относительно базовых испытаний «чистых» двигателей на 8–9% на высоких оборотах и на 13–15% в пусковых режимах и при минимальных оборотах холостого хода. Кстати, рост крутящего момента двигателя, полученный на внешней скоростной характеристике, близок к величине снижения момента механических потерь.

Компрессия

Вторая причина, влияющая на рост мощности двигателя, — увеличение компрессии. Ее измеряли до испытаний и после их окончания на полностью прогретом двигателе, поддерживая постоянную частоту вращения (300 об/мин) электромотором стенда.

На «здоровом» моторе наблюдается не просто рост компрессии, а еще и ее выравнивание по цилиндрам. В среднем плюс 0,2–0,3 бара. Больший рост на исправных двигателях должен настораживать, ведь он обычно наблюдается на фоне значительных отложений в камере сгорания.

Расход топлива

Обещанного многими кудесниками снижения расхода на 20–30% нет, но и полученные 3–7% — тоже результат. Очень важно, что экономия существенно зависит от режима работы.

Наибольшая экономия, превышающая 10%, наблюдается на холостом ходу и при малых нагрузках, когда влияние механических потерь максимально. В режиме номинальной мощности эффект практически исчезает. Значит, в городских заторах расход топлива будет ощутимо меньше, а на трассе экономия составит не более 2–3%.

Триботехнический состав Suprotec Active Plus для бензиновых двигателей, Россия

Ориентировочная цена 1450 руб.

(требуется два флакона на обработку) Обещано снижение шумов, облегчение холодного пуска, увеличение ресурса двигателя и защита от износа.

+ При обработке мотора в относительно благополучном состоянии дал наибольший эффект. Результаты держатся долго, потому можно верить заявленному сроку действия до 50 000 км.

— Применение препарата в две стадии не очень удобно. При лечении «больного» мотора проявил себя не столь эффективно, как на первом этапе испытаний. И дороговато.

Токсичность

Изменение показателей спорит с погрешностью измерений. На стареньких карбюраторных машинах выигрыш был бы заметнее: у них при снижении трения улетают вверх обороты холостого хода, а чтобы их понизить, обедняют смесь. Там зависимость токсичности от степени обогащения очень крутая — вот выбросы СО и падали с 3–4% до 1% и ниже. Электроника же поддерживает постоянный состав смеси, да еще нейтрализатор дополнительно очищает выхлоп, поэтому эффект минимален. А снижение показателей по остаточным углеводородам на нынешних моторах происходит благодаря уменьшению расхода масла на угар. Наши замеры показали, что двигатели после обработки препаратами стали расходовать масла на 15–45% меньше.

Износ

Мы оценивали содержание продуктов износа в пробах масла, отобранных по окончании испытаний, а также взвешивали поршневые кольца и вкладыши подшипников.

Эффекты для препаратов разных групп неодинаковые. Составы Bardahl и Liqui Moly лучше защищают подшипники коленчатого вала, а Suprotec и XADO — поршневые кольца и цилиндры, судя по содержанию железа в пробах отработанного масла. Видимо, подшипники, работающие при более низких контактных давлениях и более благоприятных условиях смазывания, частично компенсируют износ, забирая «строительный материал» из препаратов Liqui Moly и Bardahl. А кольца, работающие в условиях ограниченной смазки, при более высоких температурах и высоких контактных давлениях, лучше защищены слоями, формируемыми геомодификаторами трения.

В целом продуктов износа у всех обработанных двигателей меньше, чем у контрольного мотора, на 12–60%, в зависимости от вида состава. Косвенно это намекает на увеличение ресурса двигателя.

Как здоровье больных?

Предыдущая часть испытаний подтвердила то, что мы видели и раньше. А вот лечить искусственно «испорченный» мотор, насколько нам известно, никто не пробовал, тем более в сравнительном режиме. Напоминаем: на вкладышах подшипников и рабочих поверхностях поршневых колец мы нарезали риски фиксированной глубины. Давление масла резко упало, снизилась мощность, выросли расход топлива и токсичность отработавших газов. Помогут ли теперь присадки?

tribo1

Они отработали еще по 60 моточасов на каждом моторе. Двигателям явно стало лучше, хотя и в разной степени: совсем чуть-чуть — при использовании SMT, значительно — после препаратов Bardahl, Liqui Moly и Suprotec.

Давление масла подросло, мощность механических потерь снизилась, но до уровня «здорового» мотора показатели не дошли. Поскольку начальные данные всех «больных» моторов немножко разные (идентично «испортить» двигатели крайне сложно), то и сравнивали мы не абсолютные, а относительные значения.

Механизм работы каждого препарата тоже сказывается на эффективности лечения. А еще результат зависит от режимов работы, в которых могут реализовываться разные режимы трения. В принципе их два: граничный, когда толщина разделяющего слоя масла сопоставима со средней суммарной высотой шероховатостей на поверхностях трущихся деталей, и гидродинамический, когда толщина этого слоя существенно (минимум в три раза) больше высоты шероховатости. Геомодификаторы существенно поднимают показатели в зоне холостого хода и малых нагрузок. Они эффективнее там, где преобладают режимы граничного трения и недостаточно работает гидродинамика. А вот в режимах средних и высоких оборотов, где бал правит гидродинамика, эффективнее составы типа Bardahl. Почему? Мы объясним это чуть ниже, когда рассмотрим структуру поверхностей деталей, обработанных разными составами.

Компрессия в цилиндрах тоже увеличилась. Причем если для исправных двигателей рост компрессии составлял всего 0,2–0,3 бар, то здесь результат более значительный: до 1,0–1,5 бар. Всё это повлияло на расход топлива и уровень токсичности отработавших газов.

Под микроскопом

Чтобы разобраться, что делают трибологические составы с двигателем, мы провели дополнительные исследования. Во‑первых, до и после испытаний простучали шейки всех коленчатых валов динамическим твердометром, чтобы оценить, изменилась ли твердость поверхностей. Ведь чем выше твердость, тем выше износостойкость узла трения.

Единственный состав, который дал небольшое (на 4–6%) увеличение твердости поверхностей коренных и шатунных шеек, — Suprotec. При использовании остальных препаратов устойчивого эффекта мы не обнаружили.

А еще мы пожертвовали несколькими вкладышами, сделав из них образцы для машины трения, чтобы измерить коэффициенты трения в паре вкладыш — вал. Масло, в котором работала пара трения, также содержало испытуемые препараты. Изучили динамику изменения этого параметра по мере наработки 250 тысяч циклов нагружения.

Антифрикционная присадка в моторное и трансмиссионное масла Liqui Moly Ceratec, Германия

Ориентировочная цена 1700 руб.

Заявлено снижение трения и износа на протяжении 50 000 км пробега. Использованы специальные микрокерамические частицы совместно с «дополнительным химически-активным» элементом, заполняющим микронеровности.

+ Положительный результат по всем проверявшимся позициям — не самый большой, но видимый и устойчивый. Применять просто. Сравнительно недорого.

— А есть ли сохраняемость эффекта на заявленные 50 000 км? Испытания показали, что снижение коэффициента трения не столь значительно, как у других препаратов

У составов Bardahl и Liqui Moly, наоборот, коэффициент трения вначале падает, а потом снова начинает расти! Похоже, формируемый этими составами слой с определенного момента начинает срабатываться. Значит, он требует постоянной подпитки — следовательно, эти составы должны постоянно присутствовать в масле, в отличие от составов группы геомодификаторов.

Кроме того, мы сравнили микропрофили поверхностей вкладышей «больных» моторов в зонах специально нанесенных рисок — до и после процедуры исцеления.

Присадка к моторному маслу SMT Oil Treatment, США

Ориентировочная цена 700 руб.

Заявлено снижение расхода масла и дымности отработавших газов, повышение подвижности поршневых колец, рост мощности и снижение расхода топлива, увеличение компрессии.

+ Цена привлекательная, но в продаже встречается редко. Прослеживается общая тенденция повышения параметров двигателя.

— Полученные эффекты немного выше погрешности измерений — почувствовать их в процессе эксплуатации автомобиля будет сложно.

Геомодификаторы дают такой же эффект, но он менее выражен — процесс напоминает полирование. Насколько стоек будет эффект восстановления, мы сказать не можем. Ведь предыдущая часть испытаний, выполненная на машине трения, показала, что для металлоплакирующих составов требуется их постоянное присутствие в масле.

Присадка к моторному маслу Bardahl Full Metal, Бельгия

Ориентировочная цена 2500 руб.

Позиционируется как присадка нового поколения на базе фуллеренов С60, которая снижает трение, восстанавливает компрессию и сокращает расход топлива.

+ Состав хорошо отработал по всем позициям. Снижение трения получилось самым значительным, отсюда видимый эффект по расходу топлива и по мощности.

— Эффект большой, но не «долгоиграющий»! Состав требует повторного использования при каждой смене масла. Окупится ли?

Итоги большого пути

Итак, все составы положительно влияют на рабочие поверхности узлов трения. Высота микронеровностей уменьшается, а условия работы подшипников улучшаются, поскольку сокращается зона граничного трения и, соответственно, растет зона гидродинамического трения. Дефекты поверхностей трения уменьшаются или полностью залечиваются — восстанавливается несущая способность подшипниковых узлов двигателя. Формируются антифрикционные слои, существенно уменьшающие силы трения. Геомодификаторы даже твердость поверхностей чуть-чуть повышают! В итоге снижаются мощности механических потерь и скорость износа. В итоге это означает снижение расхода топлива, увеличение мощности мотора и его ресурса.

А не навредят ли составы маслу? Тесты показали, что физико-химические показатели масел при совместной работе с трибосоставами изменяются почти так же, как и при обычном старении. Вывод: не навредят.

Испытания показали, что проверенные составы существенно облегчают жизнь моторам. Какой состав применять, зависит от начального состояния двигателя. Для повышения характеристик и увеличения ресурса новых или несильно изношенных моторов предпочтительнее составы из группы геомодификаторов. Тем более что их используют по принципу «залил — забыл», без постоянных повторных обработок. А вот двигателям в «предынфарктном» состоянии нужны сильнодействующие средства — типа Liqui Moly и Bardahl. Такая терапия должна быть пожизненной, но она отсрочит кончину, уменьшит масляный аппетит и повысит надежность мотора, снизив вероятность его неожиданного отказа.