Диагностика двигателя

В процессе работы двигателя изменяется техническое состояние узлов и деталей, то есть происходит механический, абразивный, коррозийный и усталостный износ.

• Механический износ характеризуется смятием или стиранием деталей.
• Абразивный износ является результатом царапающих или режущих воздействий твёрдых частиц сопряженных деталей, а также результатом попадания на поверхность деталей пыли, внесённой воздухом или привнесённой со смазкой.
• Коррозийный износ образуется при химическом воздействии на поверхность деталей кислот, кислорода, щелочи.
• Усталостный износ – следствие многократных воздействий переменных нагрузок.

Как правило, на большую часть деталей автомобиля одновременно воздействует несколько видов износа. Детали, работающие сопряжено, имеют определенные зазоры, установленные при конструкторских разработках механизмов и узлов. Наиболее интенсивный износ трущихся деталей наблюдается в период их начальной приработки (притирки). В результате этого неровности на поверхности деталей уменьшаются, начинает расти площадь контакта, понижаются удельные нагрузки. Кроме этого происходит постепенное замедление износа, до состояния нормального износа. Процесс износа деталей, в итоге, приводит к увеличению зазоров. До определённого момента степень износа практически не влияет на работу механизмов, однако со временем габариты деталей достигают предельных значений, после чего нормальная работа сопряженных пар деталей становится невозможной, что приводит к возникновению дополнительных нагрузок, ускоряющих процесс износа. В процессе эксплуатации двигателя зазоры будут увеличиваться все больше и больше, что неизбежно приведет к поломке деталей и разрушению механизмов и узлов. Поэтому очень важно отремонтировать определенный узел или механизм еще до наступления критического износа, способного привести к аварийной ситуации – ремонт обойдётся гораздо дешевле!

В зависимости от эксплуатационных условий и качества обслуживания ремонт двигателя может потребоваться и после 50-ти тыс. пробега. Поэтому следует понимать, что заявленный заводом-изготовителем километраж до капитального ремонта двигателя рассчитан на среднюю эксплуатационную нагрузку. Например, средняя нагрузка для автомобиля «Жигули» составляет всего 200 кг вместе с водителем, пассажирами и грузом. Если указанный автомобиль наибольшую часть времени будет эксплуатироваться с нагрузкой в 400 кг, то километраж, после которого возникнет необходимость в капитальном ремонте, будет в два раза меньше. А для двигателя, постоянно работающего на пределе своих возможностей в условиях высокого скоростного режима, бездорожья или перегруза, капитальный ремонт будет требоваться ещё чаще. Вспомним хотя бы спортивные автомобили, которые капитально ремонтируются, чуть ли не перед каждым соревнованием, потому что вырабатывают свой ресурс на тренировках.
Работающий двигатель можно диагностировать и без использования специальных приборов, по косвенным признакам, которые можно подразделить на акустические, визуальные и эксплуатационные.

Акустическая диагностика неисправностей и причины их появления

Стучат клапана:

• увеличение зазоров в механизме клапанов;
• сломалась пружина клапана;
• увеличился зазор между направляющей втулкой и клапаном;
• износились кулачки распредвала.

Стучат коренные подшипники коленвала:

• более раннее, чем положено, зажигание;
• снизилось давление масла;
• ослабление крепёжных болтов маховика;
• увеличился зазор между вкладышами и коренными шейками;
• увеличился зазор между упорными кольцами и коленчатым валом.

Стучат поршни:

• увеличился зазор между стенками цилиндра поршнем;
• увеличился зазор между канавкой и поршневым кольцом.

Стучат шатунные подшипники:

• снизилось давление масла;
• увеличен зазор между шатунными шейками коленвала и вкладышами.

Детонационный стук в двигателе:

• в камерах сгорания и на днищах поршней образовался нагар;
• воспламенение смеси при незакрытых клапанах (клапана неплотно прижимаются к сёдлам или отсутствуют зазоры между рычагами и кулачками распредвала и).

«Выстрелы» из глушителя, «чихание» в карбюраторе при горячем двигателе:

• образовался нагар в камере сгорания;
• нарушилась фаза газораспределения;
• нарушение зазоров в механизме клапанов;
• низкая компрессия в цилиндрах.

Шумы в приводе распредвала:

• износилась и ослабла цепь;
• сломался башмак натяжителя цепи или успокоителя;
• заедает шток плунжера натяжителя цепи;
• ослабло натяжение зубчатого ремня;
• увеличился зазор между рычагами и кулачками распредвала;
• сломалась клапанная пружина;
• увеличился зазор между клапанным стержнем и направляющей втулкой;
• износились кулачки распределительного вала;
• отвернулась контргайка регулировочного болта.

Стуки можно услышать и без специальных приборов, однако для лучшей прослушки целесообразно использовать стетоскоп с металлическим стержнем или обычный врачебный фонендоскоп, прикладывая его диафрагму к стержню из дерева толщиной 1-3 см. (второй конец деревянного стержня прижимают к соответствующей зоне блока цилиндров). Кстати, в некоторых случаях прослушать стук можно и через один деревянный стержень, не используя фонендоскоп.

Стук коленвала в сильно изношенных коренных подшипниках отчетливо слышен возле разъёма с картером. Для данного стука характерен глухой тон, с частотой, зависящей от количества оборотов коленвала. Если упорные полукольца коленчатого вала чрезмерно изношены, то при осевом перемещении вала возможно появление неритмичного стука резкой тональности, усиливающегося при увеличении или снижении числа оборотов.

Стуки в чрезмерно изношенных шатунных подшипниках отличаются резкостью. Такие стуки лучше всего прослушиваются немного выше разъема с картером, непосредственно в зоне верхнего расположения шейки шатуна коленвала, при двигателе, работающем на холостом ходу (при увеличении числа оборотов стук усиливается). Стуки в шатунных подшипниках легко определяются при поочерёдном отключении свечей зажигания (в неработающем цилиндре болтающийся без нагрузки шатун будет стучать громче).

Стуки изношенных поршней об изношенные цилиндры – приглушённые, и лучше всего прослушиваются в области цилиндров, ближе к середине хождения поршня, на малых оборотах коленвала и при нагрузке. Стуки, исходящие от поршневых пальцев в чрезмерно изношенных гнездах – резкие, иногда звонкие. Лучше всего прослушиваются на холостом ходу в области цилиндров около головки, после резкого нажатия на педаль «газа» или при раннем моменте зажигания.

Визуальная диагностика неисправностей и причины их появления

Повышенный расход масла:

• утечка масла через уплотнения в двигателе;
• изношены поршневые кольца или цилиндры;
• засорилась вентиляционная система картера;
• закоксовались прорези в маслосъемных кольцах или пазы в канавках поршней, из-за того, что применялось не рекомендованное масло;
• изношены или повреждены маслоотражающие колпачки клапанов;
• чрезмерно изношены стержни клапанов или направляющие втулок.

Низкое давление масла на холостом ходу (двигатель прогрет):

• посторонние частицы попали под редукционный клапан;
• неисправен редукционный клапан;
• чрезмерная изношенность шестерен масляного насоса;
• увеличился зазор между вкладышами и коренными шейками коленчатого вала;
• увеличился зазор между шейками и корпусами подшипников распределительного вала;
  используемое моторное масло не соответствует марке и качеству;
• изношены упорные полукольца коленвала.

Давление масла при прогретом двигателе выше нормы:

• неисправен редукционный клапан;
• слишком жесткая пружина редукционного клапана.
• Утечка охлаждающей жидкости:
• повреждённый радиатор;
• повреждённые шланги или соединительные прокладки, ослабленные хомуты;
• утечка жидкости из крана или отопительного радиатора;
• жидкость протекает через сальник насоса, подающего охлаждающую жидкость;
• повреждена прокладка головки блока цилиндров;
• наличие микротрещин в корпусе насоса;
• деформирован фланец подводящей трубы насоса, подающего охлаждающую жидкость;
• не хватает давления открытия клапана пробки в расширительном бачке.

Расход топлива выше нормы:

• воздушная заслонка карбюратора не открывается полностью;
• чрезмерное сопротивление в трансмиссии.

Металлическая пыль в масле:

• образовались задиры в цилиндрах, на поршнях или вкладышах.

Сильно изношенные поршневые кольца и цилиндры позволяют газам прорываться в картер, с последующим засасыванием их во впускной трубопровод. В результате этого ухудшается качество рабочей смеси, что, в свою очередь, ведет к снижению мощности двигателя. Чтобы набрать нужную скорость водитель вынужден увеличивать подачу топлива. При езде по городу расход бензина может возрасти вдвое. Одним из верных показателей того, что двигателю требуется ремонт, является увеличенный расход топлива до 15 литров на 100 километров пробега.

О сильном износе колец и цилиндров свидетельствует хорошо заметный, визуально, выброс газов из вентиляционного шланга картера в такт с рабочим ходом в цилиндрах (на новом двигателе выход газов из шланга происходит ровным потоком).
Нормальным расходом масла считается показатель в 0.6% от общего расхода топлива. Предельно допустимым считается понижение уровня масла в картере до нижней отметки на щупе после 1000 км пробега. Признаками повышенного угара масла являются густые, голубоватые, дымные выхлопы и нагар на свечах зажигания. Если замена маслоотражающих колпачков не позволяет уменьшить расход масла, то это свидетельствует об изношенности поршневых колец.

Эксплуатационная диагностика неисправностей и причины их появления

Двигатель не запускается:

• засорились топливопроводы или фильтр;
• засорились фильтры карбюратора и топливного насоса;
• неисправен топливный насос;
• неисправен карбюратор;
• неисправна система зажигания.

Двигатель не может развить полной мощности и не показывает достаточной приёмистости:

• не полностью открываются дроссельные заслонки карбюратора;
• загрязнился фильтрующий элемент в воздушном фильтре;
• неисправна система зажигания;
• неисправен топливный насос;
• неисправен карбюратор;
• не полностью открывается воздушная заслонка;
• засорилась вентиляционная трубка топливного бака;
• нарушены зазоры в механизме клапанов;
• сбивка фаз газораспределения;
• сломались или залегли поршневые кольца;
• клапаны плохо прилегают к седлам;
• чрезмерно изношены цилиндры и поршневые кольца.

Перегрев двигателя:

• в системе охлаждения недостаточно охлаждающей жидкости;
• неправильно выставлен момент зажигания;
• сильно загрязнена наружная поверхность радиатора;
• неисправный термостат;
• неработоспособен электродвигатель вентилятора;
• не работает насос, подающий охлаждающую жидкость;
• стенки камер сгорания и днища поршней покрыты толстым слоем нагара;
• испорчена прокладка головки блока цилиндров.

Двигатель работает после выключения зажигания:

• двигатель перегревается;
• стенки камер сгорания, днища поршней, тарелки клапанов покрыты толстым слоем нагара.

Двигатель не может развить полную мощность, ухудшился разгон, не снижается токсичность двигателя, затруднен запуск, повышенное расходование топлива и масла, чрезмерное проникновение газов в картер, неравномерность работы двигателя при малых оборотах:

• пробитие прокладки головки цилиндров;
• поршневые кольца сильно изношены, потеряли упругость, сломались или пригорели;
• пригорели поршни;
• клапаны неплотно закрываются (отсутствуют зазоры между кулачками распределительного вала и рычагами);
• обгорели фаски выпускных клапанов;
• зависли клапаны в направляющих втулках;
• клапаны плохо прилегают к сёдлам;
• изношены направляющие втулок и стержней впускных клапанов;
• закоксовались прорези в маслосъемных кольцах и в канавках поршней из-за использования несоответствующего масла.

Снижение мощности двигателя существенно ухудшает динамику разгона и снижает максимальную скорость на каждой передаче. Падение компрессии не сложно определить по легкому проворачиванию коленвала с помощью пусковой рукоятки, а также по необычно высоким оборотам стартера.

Падение мощности можно определить по величине компрессии в цилиндрах при прогретом двигателе. Это можно сделать с помощью компрессометра – наконечник компрессометра вставляют в гнездо для свечи зажигания, после чего коленвал вращают стартером до момента, когда показания компрессометра стабилизируются. После того, как произведен замер компрессии, из компрессометра необходимо выпустить воздух, после чего можно производить поочередные замеры и в других цилиндрах. Отличным давлением считается 13-12 кгс/см , нормальным – 12-10 кгс/см , необходимость ремонта – 9-8 кгс/ см . Различие давлений в разных цилиндрах не должно превышать 1 кгс/см . Если поршневые кольца и цилиндры сильно изношены, то величина компрессии во всех цилиндрах будет примерно одинаковой. При различии показателей компрессии в разных цилиндрах более чем на 1 кгс/см , следует выяснить причину такого различия. После заливки в цилиндр с низкой компрессией (20-25 кгс/см ) моторного масла, компрессия замеряется снова. Увеличение показателя компрессии в компрессометре будет указывать на поломку или пригорание поршневых колец (залитое масло заполняет увеличенные зазоры между кольцами и стенками цилиндра, что даёт временное повышение компрессии). Если после заливки масла в цилиндр показания компрессометра не изменятся, значит причиной снижения компрессии в этом цилиндре, является износ клапанов и сёдел или поврежденная прокладка головки блока.

Причину снижения компрессии можно выяснить, если установить поршень цилиндра в положение ВМТ при такте сжатия. А в отверстие для свечи подать сжатый воздух под давлением 2-3 кгс/см. При этом утечка воздуха в карбюраторе будет указывать на неплотную посадку впускного клапана, а утечка в глушитель укажет на неплотную посадку выпускного клапана. Повреждённая прокладка головки цилиндров выдает себя характерным шипящим звуком, издаваемым прорывающимся воздухом, который проходит в соседний цилиндр.

Инструментальную диагностику проводят с использованием специальных приборов (мотор-тестер, газоанализатор, мультитестер).

С помощью мотор-тестера определяется:

Динамическая компрессия на основе затрат энергии стартера (чем меньше затрачивается энергии, тем ниже величина компрессии). Результаты тестирования будут автоматически оценены и распределены по цилиндрам с расчетом относительной компрессии по каждому цилиндру. Различные значения укажут на наличие механических неисправностей.

Реальная производительность отдельно взятого цилиндра (поступающая в цифровой анализатор информация будет статистически обработана).

Фактический угол опережения зажигания.

Величина напряжения на лямбда-зонде, анализ выхлопных газов.

Неисправность генератора.

Инфракрасный газоанализатор предназначен для измерения концентрации газов (СО, СН, СО2, О2, NOx). На основе этого измерения компьютером будет проанализировано качество рабочей смеси, качество сгорания и качество установки зажигания.
Мультитестер используется при диагностировании системы впрыска топлива.