Диагностика дизельных двигателей: топливная система, цилиндропоршневая группа и другие элементы

Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя

Изнашивание трущихся частей цилиндров и внешнего края поршневых колец — это то, к чему со временем приходит двигатель в результате его эксплуатации.

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ) уже не обеспечивает нормальную компрессионость. Cледствием являются:

затруднённый запуск мотора,
снижение его мощности,
повышенный сверх нормы расход ГСМ,
высокая загрязнённость выхлопа (машина «коптит»).

Диагностика позволяет оценить новые параметры двигательной системы и определить способы для её нормализации.

Методы диагностики

Измерение давления внутри цилиндров.

Самый распространённый метод среди диагностов.

Давление сжатия, которое развивают поршни, определяется компрессометром. Прибор представляет собой полую металлическую трубку. На один её конец навинчен манометр. На другом может быть:

резиновый переходник под отверстия дизельных форсунок;
резьбовая нарезка для ввинчивания в гнёзда свечей зажигания (у карбюраторов).

Существуют и универсальные аппараты. Они предназначены для использования в обоих вариантах.

Как производятся измерения

запускается двигатель, прогревается до средней температуры (75-90С);
снимаются все свечи (форсунки),
в их гнёзда (поочерёдно) вставляется компрессометр,
коленчатый вал с закреплённой на нём ЦПГ прокручивается стартером,
замеряется давление в камере сгорания (преимущественно на такте «сжатия» и «рабочего хода»),
данные сравниваются с нормативами.

Недостатки метода

Замеривание давления внутри цилиндров констатирует следствия, но не объясняет причин их возникновения.

Типичные причины снижения давления в цилиндрах

Проблемы в клапанной системе:
— изношенность втулок;
— прогорание давящей оконечности поршня;
— появление излишнего зазора между сёдлом и прилегающей к нему частью клапана.
Дефекты в районе головки, сопряжённой с блоком Цилиндров (БЦ):
— искривление геометрии плоскости, примыкающей к блоку;
— повреждение или недостаточная затянутость прокладки.
Поршневые кольца:
— изнашивание,
— поломка на мелкие фрагменты,
— утрата гибкости («закоксовывание»).
Внутренняя поверхность цилиндра:
— выработка в рабочей зоне,
— механические повреждения «зеркала» поломанными кольцами.

Вспомогательные методы оценки работоспособности ЦПГ

По расходу картерных газов

Показания снимаются индикаторными приборами типа КИ-13761.

Таким образом, оценивается работоспособность цилиндропоршневой группы. Причём — только ориентировочно, без выявления конкретных причин тех или иных дефектов.

Пневмотестирование

Определение локализации цилиндра, дающего сбои в работе:

выворачиваются свечи зажигания (или форсунки у дизеля);
поршни поочерёдно выставляются в верхнее и нижнее положение;
через уплотнитель внутрь полости компрессором закачивается воздух,
подача прекращается,
замеряется время, в течение которого давление падает; показатели сравниваются с нормой.

Определить степень изношенности ЦПГ с помощью пневматики нельзя.

Вакуумная диагностика

Для проведения вакуумного анализа применяется специальный анализатор, определяющий герметичность цилиндра.

Это прибор, который позволяет определить техническое состояние:

ЦПГ,
уплотнительных и маслосъёмных колец,
распределительной клапанной группы, обеспечивающей впусковой и выпускной моменты работы мотора.

Как пользоваться анализатором

прогреть мотор,
снять все свечи зажигания (или форсунки),
отключить разъёмы коммутатора,
стартером прокрутить несколько раз двигатель (выдуть грязь из всех цилиндров),
через переходное устройство, адаптированное под гнёзда свечей (форсунок), подключить анализатор,
замерить величину полного и остаточного вакуумного разрежения при стартерной прокрутке коленвала.

Что позволяет выяснить вакуумное разрежение

Полное:
— изношенность гильзы,
— «притёртость» клапана к седлу;
Остаточное разрежение:
— эффективность маслосъёмных и компрессионных колец.

Ремонт ЦПГ производится после сопоставления показателей по всем диагностическим методикам. Уровень его может быть:

капитальным (в случае полного износа цилиндропоршневой группы),
частичным (например, просто замена колец).

Вакуумный метод на практике показал себя наиболее точным в диагностике работы мотора.

Технология капитального ремонта

Работа начинается с разборки всего двигателя.

Последовательность разборки

Сливаются тосол, масло
Отсоединяются:
— выхлопные патрубки («штаны»);
— термостат, радиатор, отопитель салона, помпа
Отвинчиваются:
— картер,
— головка БЦ,
— КПП,
— Масляный насос и задняя крышка коленчатого вала,
— шатуны с поршнями,
— сам коленвал;
Освобождаются шатуны (выбиваются пальцы из поршней).

Выявление дефектов

Износ ЦПГ определяется визуально, а также при посредстве микрометра. Наиболее частые изъяны:

в кольцах:
— поломка,
— истончение (увеличен зазор в стыках);
в поршнях:
— прогар в верхней части,
— поломка межколечных перегородок;
на гильзе:
— выработка,
— механическое повреждение (от сломанных колец, осколков перегородок).

Устранение неполадок

Замена поршневой группы является главным, но не единственным звеном в капитальном ремонте двигателя. Её сопровождают:

Расточка блока цилиндров под один из стандартных размеров (больший, чем предыдущий);
Подборка комплектов:
— ремонтных колец,
— поршней с монтажными пальцами для шатунов ;
Растачивание под ремонтный стандарт коленвала;
Покупка соответствующих вкладышей.

Сборка ДВС осуществляется в порядке обратном разборке:

Собирается поршневая группа:
— поршни с шатунами,
— надеваются маслосъёмные, затем компрессионные кольца (зазоры не должны совпадать);
Поршни погружаются в цилиндры через специальное приспособление, вжимающее оба кольца в поршневые пазы;
Устанавливается коленвал;
Шатуны с вкладышами один за одним закрепляются на нём дугообразными накладками с болтами;
Возвращаются на место:
— головка блока (с обязательно новой прокладкой),
— масляный насос, задняя крышка коленчатого вала,
— коробка передач,
— картер,
— выхлопные и охладительные патрубки;
Заливаются:
— свежее масло (с установкой нового масляного фильтра),
— тосол;
Двигатель прокручивается вручную (толканием автомобиля) или кратковременным запуском стартера. При этом происходит смазывание трущихся поверхностей цилиндров, исключающее задиры от трения сухой ЦПГ.
Вкручиваются свечи (форсунки);
Выставляется зажигание.
Запускается мотор.
В режиме «холостого хода» выявляются:
— равномерность работы поршневой группы,
— наличие посторонних звуков (например, недостаточно притянутого впускного коллектора),
— утечки масла через сальники и прокладки,
— герметичность патрубков охладительной системы.

Отсутствие претензий по оценочным параметрам свидетельствует, что двигатель полностью исправен и готов к использованию.

Заключение

Критичный износ вашего двигателя зависит от многих обстоятельств. Основные из них:

превышение номинальной величины километража, установленного производителем;
запуск мотора в холодную погоду, особенно в мороз (снижение ресурса может достигать 1000 км на каждый пуск);
качество масла.

Последний пункт особенно важен. Засор ЦПГ продуктами отработки в применяемой смазке увеличивает изношенность двигателя.

Назначение качественных масел не только в устранении трения в соприкасающихся частях мотора, но и в продлении его эксплуатации при любых температурах.

Остаётся только добавить, что масло и масляные фильтры нужно менять своевременно.

Андрей Гончаров, Эксперт рубрики «Ремонт автомобилей»

Диагностика дизельного двигателя автомобиля: тонкости и нюансы

Дизельный двигатель является достаточно надежным и проверенным временем типом ДВС. Однако, как и любой другой сложный механизм, дизели также имеют ряд определенных проблем. Как правило, большинство распространенных неполадок связаны не с самим мотором, а с его топливной системой.

Также хорошо известно, что дизельный агрегат является более выносливым и «ходит» дольше бензиновых аналогов до капитального ремонта. При этом на ресурс дизельного двигателя сильно влияет именно топливоподающая аппаратура, которая определяет качество его работы и общий срок службы.

Далее мы поговорим о том, для чего нужна и что показывает диагностика дизельного двигателя, как часто и в каких случаях ее проводить, а также почему регулярная диагностика топливной системы дизельных двигателей позволяет значительно продлить жизнь такому мотору.

Проверка дизельного двигателя и его систем: на что обратить внимание

Итак, на начальном этапе или в комплексе с проведением диагностических процедур следует обращать особое внимание на признаки, которые могут точнее указать на характер неисправности.

Другими словами, необходимо точно зафиксировать, как проявляется проблема. Например, если дизельный двигатель плохо заводится, тогда возможными причинами могут оказаться:

изношенные элементы внутри ТНВД;
неверно выставленный угол опережения впрыска;
изношены распылители на дизельных форсунках;
снижение давления впрыска дизтоплива;
завоздушивание топливной системы;
топливо подается в малом объеме из-за проблем с регулятором;
происходят сбои в работе подкачивающего топливного насоса;
неполадки свечей накаливания;
горючее парафинизируется в системе;

Если заметно снижение мощности дизеля, тогда также необходимо обратить внимание на следующие возможные причины:

износ плунжерных пар ТНВД и/или регулятора давления;
неправильная регулировка топливного насоса;
ненастроенный угол опережения впрыска;
неполадки или износ распылителей на форсунках;
низкое давления впрыска дизтоплива (неисправности системы питания или засорение фильтров);
проблемы с подкачивающим насосом;
воздух в топливных магистралях или других элементах;

Также добавим, что высокий расход топлива, жесткая работа дизеля или троение, черный, белый, сероватый выхлоп, рывки, провалы при разгоне, высокие обороты холостого хода или плавающие обороты, солярка в масле и другие симптомы и признаки также часто указывают на:

неправильный угол опережения впрыска;
износ плунжерных пар насоса высокого давления;
загрязнение или повреждение форсунок и распылителей;
грязный воздушный и/или топливный фильтр;
завоздушивание системы топливоподачи;
ранний или поздний впрыск дизтоплива;
нарушение смесеобразования;
пробой прокладки ГБЦ;
сбои в работе клапанного механизма и фаз ГРМ;
низкую компрессию по цилиндрам;

Еще в процессе диагностики нужно проверить состояние «обратки», так как сливной топливопровод от насоса к топливному баку может быть забит. Параллельно проверяется и давление картерных газов, система EGR.

Диагностика топливных систем дизельных двигателей

Как видно, хотя в дизельном моторе вполне могут выйти из строя клапана ГРМ, поршни или кольца, большинство неисправностей дизеля связаны именно с системой питания.

По этой причине проверка узлов и элементов топливной системы является первостепенной задачей.

Изношенными могут оказаться и нагнетательные клапаны, а еще распространенной ситуацией является нарушение правильной регулировки ТНВД. Как правило, к таким неполадкам приводят тяжелые условия эксплуатации, нарушение или игнорирование базовых рекомендаций по обслуживанию двигателя, а также использование дизтоплива низкого качества.

Среди основных методов диагностики специалисты выделяют три:

Визуальный осмотр и анализ шумов во время работы ДВС.
Замеры определенных параметров (давление топлива и т.п.).
Компьютерная диагностика дизельного двигателя.

В первом случае можно быстро выявить серьезные неисправности, которые приводят к явным сбоям в работе силовой установки. Если мастер опытный, тогда одного визуального осмотра будет достаточно для оценки состояния двигателя, ответственных узлов топливоподающей аппаратуры и т.д.

Сделать выводы о состоянии ДВС позволяет воздушный фильтр, звук работы дизеля и ТНВД на ХХ и под нагрузкой, цвет выхлопных газов, внешний вид свечей накала и осмотр других элементов.

Во втором случае предполагается, что мастер локализовал проблему, однако необходимо более точное определение неполадки при помощи замеров ряда параметров, которые укажут на отклонения в работе той или иной системы или самого мотора.

Такая диагностика топливной системы дизельных двигателей и других узлов обычно проводится на машинах, где электронная диагностика при помощи сканеров невозможна (старый дизель с механическим ТНВД). В этом случае потребуется снять форсунки для их проверки, замерить компрессию, давления наддува, давление картерных газов, проверить фильтры, фазы газораспределения, установку приводных ремней, провести диагностику калильных свечей и т.д.

Например, замер компрессии в цилиндрах часто проводится, если дизель троит. Троение может указывать как на проблемы в системе питания, так и на неисправности в силовом агрегате. В ситуации, когда компрессия низкая, топливо не горит и цилиндр попросту не работает. Это значит, ремонтировать нужно не элементы топливоподачи, а сам двигатель.

Третий способ позволяет выявить сбои и поломки как в электронной системе управления двигателя (ЭСУД), так и целый ряд «механических» проблем. Компьютерная диагностика позволяет проверить работу датчиков и управляющей электроники, а также на основании анализа показаний от датчиков определить другие неисправности.

Что касается диагностики топливной аппаратуры дизельных двигателей, на начальном этапе производится анализ работы «электрической» части форсунок, также компьютерное сканирование определяет показатели температуры, производится замер параметров во время работы вакуумных устройств и т.д.

Далее все собранные показания оцениваются, после чего компьютер выводит данные об ошибках, что позволяет приступить к устранению обнаруженных дефектов. Главным плюсом такой диагностики является простота, скорость работы, а также отсутствие необходимости разбирать двигатель и проводить дополнительные манипуляции.

Советы и рекомендации

Как уже было сказано выше, срок службы дизельного мотора сильно зависит от качества работы системы питания. Нарушения и сбои в работе указной системы не только влияют на эксплуатационные характеристики, но и могут привести к быстрой поломке ДВС.

При этом важно понимать, что ремонт дизеля является достаточно дорогим по сравнению с аналогами на бензине. С учетом вышесказанного становится понятно, что диагностика топливной системы дизельного двигателя должна проводиться не только уже после появления неисправностей, но и в профилактических целях.

Дело в том, что обнаружение проблем на начальной стадии позволяет избежать более серьезных поломок и дорогого ремонта. Обычно незначительные неисправности топливной системы быстро прогрессируют, что приводит к ремонту дизельных форсунок и топливного насоса высокого давления.

На многих СТО и сервисах по обслуживанию и ремонту дизелей имеется необходимое диагностическое оборудование для дизельных двигателей (механотестер, сканер и т.д.), что позволяет быстро проверить дизельную систему питания, производительность ТНВД при частичных и полных нагрузках, замерить давление топлива.

Что в итоге

Итак, хорошо известно, что дизельные двигатели обладают достаточно высоким уровнем надежности. Если владелец регулярно обслуживает мотор и следит за состоянием ДВС, своевременно меняет расходники и оперативно устраняет неисправности, тогда риск неожиданного выхода агрегата из строя минимален.

Как правило, прекращение эксплуатации и незамедлительная диагностика необходимы в таких случаях:

когда дизельный мотор начал дымить;
возникли малейшие проблемы с запуском;
отмечена жесткая и шумная работа;
пропала тяга и мощность;
агрегат начал троить или работать неустойчиво;

Напоследок также отметим, что мелкие поломки дизеля также возможны, однако они зачастую не могут быстро и значительно повлиять на ресурс и общее состояние агрегата данного типа.

Например, частой неполадкой подобного рода является некорректная работа клапана ЕГР, загрязнение сажевого фильтра, снижение пропускной способности топливного фильтра и т.д. В таких случаях диагностика и последующий ремонт могут быть выполнены самим владельцем автомобиля в условиях гаража.

Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы.

Черный цвет выхлопа дизельного двигателя. Сажа из выхлопной трубы дизеля, причины неполного сгорания топлива. Определение основных неисправностей.

Синий выхлоп дизельного мотора, неисправности и причины появления сизого выхлопа дизеля. Износ цилиндропоршневой группы, компрессия, подача дизтоплива.

Почему дизельный двигатель дымит белым выхлопом. Белый выхлоп дизеля «на холодную» и после прогрева мотора. Основные причины, диагностика неисправностей.

Появление стуков на разных режимах работы дизеля. Диагностика неисправностей. Характер стуков кривошипно-шатунного механизма, ГРМ, топливной аппаратуры.

Признаки неработающего цилиндра (троение и вибрации) дизельного двигателя. Поиск неисправности: компрессия, дизельные форсунки, свечи накала, ТНВД и другие.

Проверка цилиндропоршневой группы. Проверка сжатым воздухом.

Состояние цилиндропоршневой группы (ЦПГ) определяется по величине давления сжатия или разрежения, результатам измерений неплотностей в камере сгорания и сопряжении гильза-поршень по величине утечек воздуха и прорыва газов в картер, а также по угару масла во время работы двигателя.

Диагностирование ЦПГ дизеля проводят при ТО-3 и перед ремонтом или поступлении заявки от машиниста. Основные косвенные признаки неисправного состояния ЦПГ — повышенный расход масла на угар и прорыв газов в картер, трудный пуск, снижение мощности двигателя.

Наибольшее распространение для оценки ЦПГ получил способ измерения количества газов, прорывающихся в картер. Количество газов измеряют индикатором КИ-13671. Для измерения количества газов двигатель прогревают до температуры жидкости в системе охлаждения 70 — 90°С, закрывают пробками отверстие сапуна, отверстие под масломерную линейку и подключают индикатор с помощью переходника к заливной горловине картера двигателя. Измерение расхода газов проводится при номинальной частоте вращения коленчатого вала. Прорвавшиеся в картер газы проходят через индикатор и поднимают поршень 2 сигнализатора В верхнее положение. Поворачивая плавно крышку 5 и, тем самым закрывая дроссельное отверстие индикатора, добиваются, чтобы риска на колеблющемся поршне 2 совпала с риской на трубке 1. По лимбу на крышке 5 против указателя определяют расход газов.

Если расход газов более 170 л/мин, открывают одно или два дополнительных отверегия, вывинтив заглушки 4.

Рис. Определение расхода картерных газов индикатором КИ-13671: 1 — трубка сигнализатора; 2 — поршень сигнализатора; 3 — удлинитель; 4 — заглушка; 5 — крышка; 6 — корпус; 7 — переходник

В этом случае необходимо прибавить к показанию индикатора соответственно 100 или 200 л/мин.

При ресурсном диагностировании тракторов перед ТО-3, которое предшествует плановому текущему или капитальному ремонту, полученное значение расхода газов сравнивают с их допустимыми значениями и принимают решение о возможности дальнейшей эксплуатации двигателя.

Сравнительную оценку технического состояния цилиндров можно дать по разряжению в надпоршневом пространстве.

Чтобы измерить разряжение, снимают с двигателя форсунки, устанавливают в отверстие для форсунки наконечник вакуум-анализатора КИ-5315 и прокручивают с помощью пускового устройства коленчатый вал. При движении поршня вниз на такте расширения в надпоршневом пространстве создается разряжение, под действием которого открывается впускной клапан прибора. По вакуумметру фиксируют максимальное значение разряжения. Номинальное значение разряжения в цилиндре — 0,088, допустимое — 0,07, предельное — 0,068 МПа.

В случае, когда расход газов не превышает допустимого значения, но разряжение в цилиндрах ниже допускаемого, необходимо восстановить герметичность клапанов механизма газораспределения. Если расход газов превышает допустимое значение, необходимо заменить кольца или цилиндропоршневую группу.

Состояние ЦПГ автомобильных двигателей оценивают по прорыву газов в картер или по утечке воздуха из надпоршневого пространства (компрессии). Компрессию в каждом цилиндре измеряют компрессометром КИ-861 (для дизельных двигателей) или модифицированым прибором КИ-179 (для карбюраторных двигателей).

Диагностика цилиндропоршневой группы двигателя

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ) уже не обеспечивает нормальную компрессионость. Cледствием являются:

затруднённый запуск мотора,
снижение его мощности,
повышенный сверх нормы расход ГСМ,
высокая загрязнённость выхлопа (машина «коптит»).