Диагностирование кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Диагностирование, техническое обслуживание и ремонт кривошипно-шатунного механизма В чем заключается диагностирование кшм

Все больше применяют способы акустической диагностики, основанные на использовании вибрационных и шумовых характеристик диагностируемых сборочных единиц, в том числе и для определения технического состояния цилиндро поршневой группы двигателя.

Возникающие вибрации в зоне цилиндров вызваны ударами в поршневой группе, особенно мощными при прохождении поршня ВМТ и при перекладке поршня с одной стороны гильзы на другую. Величина ударного импульса зависит от зазора между гильзой, поршнем и кольцами и увеличивается с увеличением износа цилиндро поршневой группы. Возникающие шумы и вибрации позволяют определять техническое состояние цилиндро нательно использовать два метода диагностирования, причем второй является контрольным. Такой усиленный контроль особенно необходим в случае приближения технического состояния проверяемого объекта к предельно допустимому.

Кривошипно-шатунный механизм состоит Из коленчатого вала с шатунными и коренными подшипниками, шатунов, поршневых пальцев и маховика. Все эти детали работают в условиях больших знакопеременных нагрузок, при значительных колебаниях температуры (особенно в период запуска двигателя) и при большой частоте вращения коленчатого вала. При тяжелых условиях работы деталей кривошипно-шатунного механизма важнейшее значение для его работоспособности имеет поддержание стабильных условий смазки в подшипниковых узлах. В сопряжениях коленчатого вала с шатунными и коренными подшипниками поддерживаются условия жидкостного трения, которые зависят от величины радиального зазора. По мере износа подшипников и шеек коленчатого вала радиальный зазор увеличивается, что приводит к увеличению утечек масла сквозь зазор из главной магистрали, снижению давления в главной магистрали, ухудшению смазки поршневого пальца. Кроме того, при этом нарушаются условия жидкостного трения, что приводит к увеличению динамических нагрузок в подшипниковых узлах.

Давление масла

Следовательно, основным структурным параметром, характеризующим работоспособность кривошипно-шатунного механизма, является радиальный зазор подшипниковых узлов. Для оценки состояния используют диагностические параметры: давление масла в главной масляной магистрали; расход масла в единицу времени; шум и стук, возникающие в сопряжениях.

Давление масла в главной магистрали определяют приспособлением КИ-4940 или устройством КИ-5472. И то. и другое оборудование состоит из манометра, соединительного гибкого рукава, сменных штуцеров (переходников). В комплект КИ-4940 включен штуцер-тройник, позволяющий включать приспособление параллельно рабочему манометру двигателя.

При измерении давления в главной магистрали двигателя устройство подключают к корпусу фильтра па

При определении технического состояния цилиндро поршневой группы двигателя, работающей в наиболее тяжелых условиях, использование одного какого-либо метода диагностирования не всегда дает удовлетворительные результаты, а иногда приводит к совершенно неправильному диагнозу. Это объясняется влиянием на диагностические сигналы технического состояния других систем и сопряжений двигателя, оказывающих взаимное влияние на проверяемое сопряжение, поэтому при диагностировании цилиндро поршневой группы для постановки достаточно точного и обоснованного диагноза же параллельно с подключением рабочего манометра. При нормальном тепловом состоянии двигателя во время его работы определяют давление масла сначала при номинальной частоте вращения коленчатого вала, а затем при минимально устойчивой частоте. При номинальной частоте вращения номинальное давление масла для разных двигателей колеблется в пределах 0,2 ... 0,7 МПа, а предельные значения давления масла составляют 0,12...0,2 МПа. При минимальной частоте вращения коленчатого вала предельное значение давления масла составляет 0,08 ... О,11 МПа.

Давление в ресивере

Для уточнения диагноза двигатель прослушивают, выявляя стуки в различных сопряжениях, для чего используют стетоскопы. Наиболее характерные зоны прослушивания двигателя, в том числе зоны подшипников коленчатого вала, даны. Хорошо прослушиваются стуки в подшипниках при резком изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Для определения расхода масла через зазоры в подшипниках коленчатого вала используют масляные калибраторы. Измерения, производят на неработающем двигателе. Прибор подключают к главной масляной магистрали двигателя и при постоянном давлении нагнетают в магистраль масло, фиксируя количество масла, поступающего в магистраль для поддержания давления.

Одним из наиболее эффективных способов определения технического состояния кривошипно-шатунного механизма является прослушивание неработающего двигателя, камеры сгорания которого подключены к компрессорно-вакуумной установке. Компрессорно-вакуумная установка переменно создает в над поршневом пространстве разряжение и повышенное давление.

Для этих целей применяют установку КИ-4942 или КИ-13907. Установка КИ-4942 состоит из одноступенчатого поршневого компрессора, двух ресиверов (сжатого и разреженного воздуха), аппаратуры очистки и управления воздушным потоком, соединительных трубопроводов, электродвигателя привода компрессора и аппаратуры управления электродвигателем.

Давление в ресивере сжатого воздуха контролируют манометром, а в ресивере разреженного воздуха - вакуумметром. Ресиверы снабжены соответственно предохранительным клапаном и регулятором вакуума. Для создания разрежения в одном ресивере краном соединяют этот ресивер с компрессором и отключают от компрессора другой ресивер (сжатого воздуха).

В ресивере

При этом во время работы компрессора воздух выкачивается из ресивера разреженного воздуха и из компрессора выходит в атмосферу. Для создания давления в ресивере сжатого воздуха с ним соединяют нагнетательную полость компрессора, а всасывающую полость отключают от ресивера разреженного воздуха и соединяют с атмосферой. В этом случае воздух из атмосферы через компрессор нагнетается в ресивер сжатого воздуха.

В ресивере разреженного воздуха создается разрежение 0,06 ... 0,07 МПа, в ресивере сжатого воздуха создается давление 0,2 ... 0,25 МПа.

Для подключения установки снимают с проверяемого цилиндра двигателя форсунку, устанавливают поршень в ВМТ и включением передачи фиксируют положение поршня. После этого наконечник компрессорно-вакуумной установки вставляют в отверстие для форсунки и закрепляют его на двигателе. Во время установки наконечника к нему перекрыт доступ воздуха -из ресиверов. Стетоскоп устанавливают в зону наилучшего прослушивания стуков в сопряжении поршень поршневой палец - верхняя головка шатуна и затем при помощи воздухораспределителя попеременно соединяют над поршневую полость то с ресивером разреженного воздуха, то с ресивером сжатого воздуха. Возникающее в камере сгорания разрежение и сжатие перемещают поршень на величину зазоров в сопряжениях, что приводит к возникновению стуков как и верхней головке шатуна, так и в шатунных подшипниках. Для обнаружения стуков и шатунных подшипниках при работе компрессорно-вакуумнои установки наконечник стетоскопа прикладывают к торцу коленчатого вала.

После проверки одного цилиндра подобным образом

Результаты диагноза в этом случае во многом зависят от опытности оператора, поэтому для принятия окончательного решения о состоянии проверяемых сопряжений измеряют суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике индикаторным устройством К ГТ -11140 или приспособлением КИ-7329.

Устройство

Устройство КИ-11140 включает в себя: корпус со сменным фланцем для установки устройства в гнездо форсунки; индикатор часового типа, ножка которого соединена со штоком, проходящим через направляющую в корпусе устройства; пневматический приемник для подсоединения наконечника компрессорно-вакуумной установки.

Чтобы измерить зазоры кривошипно-шатунной группы при положении поршня в ВМТ и застопоренном коленчатом валу, устанавливают и закрепляют устройство в форсуночном отверстии проверяемого цилиндра. Подсоединяют к устройству компрессорно-вакуумную установку и создают давление в над поршневом пространстве, вводят шток до соприкосновения с днищем поршня и устанавливают индикатор на нулевую отметку. Затем медленно создают разрежение в над поршневом пространстве и по индикатору измеряют величины зазоров при двух остановках движения поршня. Перемещение от нулевой отметки до первой остановки соответствует зазору в сопряжениях верхней головки шатуна, а перемещение от первой остановки до второй соответствует зазору в шатунных подшипниках. Общее перемещение соответствует суммарному зазору в шатунных подшипниках и в верхней головке шатуна. Допускаемая величина суммарного зазора для разных двигателей составляет 0,6...0,75 мм, предельные значения зазора для верхней головки шатуна - 0,4...0,45 мм, а для шатунных подшипников - 0,45...0,55 мм. По величине измеренных зазоров судят о состоянии каждой кривошипно-шатунной группы и всего двигателя. При превышении допустимых значений зазоров хотя бы в одном цилиндре необходим ремонт двигателя. По результатам измерений прогнозируют остаточный ресурс двигателя (прогноз ведется с учетом максимального значения измеренных зазоров).

Компрессорно-вакуумную установку используют также при диагностировании кривошипно-шатунной группы по вибро акустическим параметрам.

При контролируемом сгорании топлива в ДВС автомобиля поршням придается возвратно поступательное движение. Для преобразования его в крутящий момент служит узел КШМ – кривошипно-шатунный механизм, шарнирно закрепленный к поршням и коленвалу . Основных неисправностей немного, но для устранения требуется полная разборка двигателя.

Конструкция КШМ

В отличие от прочих агрегатов автомобиля конструкция механизма кривошипно-шатунного условно включает в себя часть поршневой группы и коленчатый вал. Состоит КШМ из подвижных деталей и неподвижных элементов. Одну или несколько степеней свободы имеют:

шатун и поршень;
кольца компрессионные, стопорные и маслосъемные;
палец поршневой и кольцо стопорное;
вкладыши, болт крепежный и крышка шатуна;
маховик и коленвал;
противовес и шейки шатунные, коренные;
вкладыши.

К неподвижным элементам относятся головка и блок цилиндров.

В зависимости от конструкции ДВС и количества цилиндров кинематика кривошипно шатунного механизма несколько видоизменяется:

в рядном двигателе плоскость коленвала и цилиндров полностью совпадает;
в VR-образном моторе происходит смещение на угол 15 градусов;
в W-образном приводе величина смещения достигает 72 градусов.

Другими словами, в рядном двигателе рабочий цикл осуществляется поочередно 4-мя цилиндрами, что позволяет равномерно распределить нагрузки на коленвал. Для достижения компактных размеров ДВС модификации с большим количеством цилиндров размещаются V-образно. Что так же позволяет смягчить нагрузки на коленвал за счет гашения части энергии.

Чертеж КШМ в разрезе

Чтобы характеристика кривошипно шатунного механизма была стабильной в момент перегрузок (высокая температура, большое давление и обороты, трудности с подачей смазки), вместо шариковых/роликовых подшипников применяются элементы скольжения с шатунными и коренными вкладышами. Неравномерность угловых скоростей вала в отдельных циклах сглаживается массивным маховиком за счет инертности этой детали.

Принцип действия и назначение

В отличие от электродвигателя принцип действия КШМ в двигателях внутреннего сгорания значительно сложнее:

поршни поочередно выталкиваются из цилиндров при воспламенении топливной смеси;
внутри них шарнирно закреплены шатунные детали сложной конфигурации;
коленчатый вал имеет ответную посадочную поверхность П-образного типа для нижней головки шатуна, что обеспечивает смещение от оси вращения вала;
за счет фиксированного расстояния между поршнем и коленвалом шатун описывает амплитуду в виде восьмерки, за счет чего и преобразуется поступательное движение с цилиндров в крутящий момент на валу.

Основное назначение расходных элементов КШМ (вкладыши, втулки, кольца) заключается в увеличении эксплуатационного ресурса этого узла. Поскольку число цилиндров достигает 16 штук в современных авто, устройство и работа механизма КШ должна быть идеально сбалансирована.

Поломки и проблемы кривошипно-шатунного механизма

Практически все детали КШМ являются парами трения, что наглядно подтверждает схема кинематики привода автомобиля. Если диагностика данного механизма привода внутреннего сгорания выявила неисправности, необходим капитальный ремонт двигателя, так как производится его полная разборка.

Технические особенности неисправностей КШМ заключаются в износе деталей трения. Основными поломками являются:

залегшие кольца на поршнях – из-за высокой выработки металла появляется люфт, возникает перекос и поршень заклинивается внутри цилиндра;
износ пальцев поршневых – вместо фиксированного размера между коленвалом/поршнем расстояние получается плавающим, изменяются характеристики крутящего момента;
выработка поршневой группы – стачивается зеркало цилиндра или поверхность поршня, меняются характеристики ДВС;
износ подшипников – шатунные или коренные вкладыши сточились, возникают ударные нагрузки на вал.

Основными причинами неисправностей становятся длительные нагрузки, отсутствие ТО, низкое качество смазки или выработка ресурса привода.

Залегание колец поршневых

Указанные неисправности кривошипно шатунного механизма диагностируются по признакам:

перебои в работе мотора;
постоянное уменьшение в картере уровня смазки;
отработанные газы принимают синий оттенок.

Поломка не может устраняться в домашних условиях, так как необходима высокая квалификация мастера и полная разборка двигателя.

Износ поршней и пальцев

Эти конкретные неисправности кривошипно шатунного механизма выявляются по следующим признакам:

пальцы – независимо от режима работы мотора в верхней части блока цилиндров слышен звонкий стук, пропадающий при выкручивании свечи, увеличивающийся при наборе оборотов валом;
поршни – выхлоп синего цвета, аналогичный предыдущему случаю стук, но только на холостых оборотах, после прогрева обычно исчезает.

После диагностики этой неисправности в обязательном порядке требуется капремонт ДВС.

Износ подшипника шатунного и коренного

Неизбежно потребуется ремонт кривошипно шатунного механизма при выработке ресурса подшипников, о котором свидетельствуют следующие факторы:

подшипник шатуна – сигнальная лампа извещает о недостаточном давлении смазки, стук глухой, плавающий, идет из средней части блока цилиндров;
подшипник коренной – сигнальная лампа горит, свидетельствуя о низком давлении масла, в нижней части блока цилиндров возникает глухой стук.

По аналогии с предыдущими вариантами без капремонта обойтись не получится.

Способы диагностики КШМ

Вышеуказанные методики выявления причин не являются высокоточными. Служат поводом для поездки на СТО, где может быть произведено квалифицированное диагностирование кривошипно комбинированного механизма мастерами, обладающими необходимым опытом и практикой работ. Они имеют чертеж кинематики с точными размерами, допусками и посадками. Обладают необходимым для этого оборудованием.

Предварительная на определение стуков

Поскольку ремонт кривошипно шатунного механизма относится к дорогостоящим операциям капремонта двигателя, на начальном этапе мастер СТО позиционирует стуки и шумы внутри блока цилиндров. Для этого используется стетоскоп (обычно модификация КИ-1154 производителя Экранас). Технология исследований выглядит следующим образом:

рабочая поверхность стетоскопа прислоняется к стенкам БЦ на разных уровнях (в рабочей зоне подшипников шатунных и кривошипных);
двигатель прогревается до температуры ОЖ 75 – 80 градусов;
обороты увеличиваются вначале плавно, затем режим работ изменяется резко;
стуки прослушиваются лишь при возникновении зазора больше 0,1 – 0,2 мм.

Характер стука заметен исключительно профессионалу:

поршни о цилиндр издают звуки щелкающие, на холодном двигателе;
звонкий звук металл о металл при резком увеличении оборотов издает поршневой палец, реже при неправильно выставленном (опережение) угле зажигания;
коренные подшипники звучат в низкой тональности;
звук подшипников шатунных немного резче.

Внимание: Данная методика диагностики так же не является окончательной. Позволяет мастеру выявить наличие имеющихся дефектов с гарантией, что разбирать ДВС все же необходимо для замены расходных элементов.

Измерение суммарных зазоров в сопряжениях

Обычно техническое обслуживание кривошипно шатунного механизма осуществляется с помощью установки КИ-11140 для определения зазора в КШМ.

При этом не нужно снимать поддон картера и запускать мотор. Измеряются зазоры в головках шатуна суммарно:

поршень диагностируемого цилиндра позиционируется в верхней «мертвой точке»;
коленвал стопорится, устройство фиксируется на месте форсунки;
шток упирается с натягом в дно поршня, зажимается винтом;
установка компрессора подсоединяется к штуцеру, создается вакуум -0,06 МПа и давление такой же величины;
после 2 – 3 циклов подачи указанного давления и вакуума стабилизируются показания индикатора;
затем индикатор настраивается на отметку «0» в надпоршневом пространстве при давлении;
после чего, в него подается отрицательное давление.

Суммарные зазоры измеряют минимум три раза, выводят среднее значение, сравнивают с допустимой нормой эксплуатации из таблиц.

Определение объема газа, прорывающегося в картер

Не пригодна к эксплуатации существующая сборка кривошипно шатунного механизма авто, если проверка прорывающихся газов выявила большее его количество в картере. Измерения производятся прибором КИ-4887-И следующим способом:

газорасходомер подключается в полость картера и к глушителю или вакуумной установке;
двигатель включается в режим «под нагрузкой»;
прорывающиеся газы изменяют показания прибора на величину их объема, проходящего в единицу времени.

При значительном износе ДВС расход может превышать 120 л/мин, требуются дополнительные регулировки расходомера. После отсоединения системы вентилирования картера все дополнительные отверстия необходимо закрыть заглушками/пробками.

Измерение давления масла

Эксплуатируемая сборка кривошипно шатунного механизма считается пригодной к использованию, если проверка давления масла удовлетворяет норме. Измерения проводятся прибором КИ-5472, состоящим из рукава и манометра:

штатный манометр скручивается с маслофильтра;
на его место крепится прибор;
двигатель прогревается до 70 – 80 градусов;
фиксируется значение магистрального давления при оборотах холостого хода.

Предельно простое общее устройство системы смазки и прибора КИ позволяет снизить время диагностики.

Для ДВС карбюраторного типа считается нормальной компрессия в пределах 0,7 МПа. Поэтому в некоторых случаях диагност СТО измеряет компрессию прогретого двигателя. При этом разница показаний цилиндров не может превышать 0,1 МПа.

Технология ремонта

Основное назначение капремонта КШМ – восстановление ресурса поршневой группы и коленчатого вала. Для этого реставрируются посадочные места, заменяются пальцы, вкладыши.

Поршни и пальцы

Поршень, условно входящий в кривошипно шатунный механизм двигателя авто, изготавливается из алюминиевых сплавов. Палец создан из легированной стали, изнашивается меньше.

У поршней восстанавливается зеркало, геометрия канавок для колец и бобышек, внутри которых находится палец. Размеры поршневого пальца подбираются при температуре воздуха в мастерской 20 градусов в зависимости от размерной группы поршня.

Ремонт шатунов

В основном изготавливают шатуны из стали 40Г, 40Х или ст45, характерными дефектами считаются:

выработка металла посадочных мест;
износ отверстий;
изменение геометрии (скручивание и изгиб).

Выбраковывают кинематический элемент механизма при аварийном изгибе, поломке и раскрытии трещин. В остальных случаях изгибы и скручивание устраняют при нагреве до 500 градусов для снятия внутренних напряжений. Посадочные поверхности фрезеруются, затем шлифуются до следующего ремразмера.

После чего, работа кривошипно шатунного механизма вновь удовлетворяет требованиям регламента ГОСТ. Запрещено удалять слой металла больше 0,2 – 0,4 мм для дизелей, карбюраторных ДВС, соответственно. В противном случае нарушается кинематическая схема узла.

Реставрация коленвала

Основными нюансами ремонта коленчатого вала являются:

деталь изготавливается из магниевого чугуна высокопрочного, сталей ДР-У, 50Т, 40Х или ст45;
основными дефектами становятся изгиб и выработка стали посадочных мест;
реже изнашиваются шпоночные канавки, повреждаются резьбы, раскрываются трещины;
ремонтопригодной считается сборка кривошипно шатунного механизма с выработкой посадочных поверхностей и поврежденными резьбами;
трещины более 3 мм приводят к отбраковке коленвала.

После промывки масляных каналов и наружных поверхностей изделие исследуется дефектоскопом. Выработку восстанавливают наплавлением Св-18ХГСА проволоки с проточкой под ремонтные параметры. Шпоночные канавки фрезеруют с заданной чистотой обработки. При этом должна соблюдаться схема установки шестеренок.

После шлифовки коленвал балансируют на динамической установке БМ-У4 либо КИ-4274.

Таким образом, кривошипно шатунный механизм КШМ проще и дешевле поддерживать в работоспособном состоянии. Для этого нужно своевременно проходить ТО и обращаться в сервис к специалистам при малейшем постороннем звуке в блоке цилиндров. В этом случае, даже капремонт обойдется дешевле.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Предварительную оценку состояния сопряжений КШМ можно получить по величине давлении масла в главной магистрали и характеру стуков в определенных зонах двигателя.

Давление масла проверяют устройством КИ-5472 ГОСНИТИ, которое состоит из манометра, соединительного рукава с ниппелем и накидной гайкой, демпфера для сглаживания пульсации масла при измерении давления и сменных штуцеров. Чтобы измерить давление в главной магистрали дизеля, устройство подключают к корпусу масляного фильтра, отсоединив трубку штатного манометра.

Для проверки давления выполните следующие операции:

подсоедините к корпусу масляного фильтра КИ-5472
запустите и прогрейте до нормального теплового состояния двигатель
зафиксируйте давление масла в магистрали при номинальной и минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу

Стуки в сопряжениях КШМ прослушивают при неработающем двигателе электронным автостетоскопом ТУ 14 МО.082.017, попеременно создавая в надпоршневом пространстве разрежение и давление с помощью компрессорно-вакуумной установки КИ-4912 ГОСНИТИ или КИ-13907 ГОСНИТИ. Прослушивают стуки в сопряжениях бобышки поршня - поршневой палец , поршневой палец - втулка верхней головки шатун а, шейка коленчатого вала - шатунный механизм .

Если давление масла ниже допустимых значений, при наличии стуков в сопряжениях коленчатого вала проверяют зазоры в указанных сопряжениях. При пониженном давлении масла и отсутствии стуков проверяют регулировку сливного клапана смазочной системы. Если это не даст положительных результатов, проверяют подачу масла насосом и состояние редукционного клапана смазочной системы на стенде.

Определение состояния КШМ по зазорам в его сопряжениях

Заключение о состоянии КШМ можно сделать по величине зазоров в его сопряжениях. Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике замеряют устройством КИ-11140 ГОСНИТИ.

Для измерения зазоров необходимо:

установить проверяемого цилиндра в ВМТ на такте сжатия и застопорить коленчатый вал
закрепить устройство в головке цилиндров вместо , ослабив стопорный винт и приподняв направляющую с индикатором и штоком вверх
опустить направляющую до упора штока в днище поршня (натягом) и зафиксировать ее винтом
присоединить распределительный трубопровод компрессорно-вакуумной установки к штуцеру пневматического приемника
включить установку и довести давление и разрежение в ее ресиверах соответственно до 0,06-0,1 МПа и 0,06-0,07 МПа
выполнить два-три цикла подачи в надпоршневое пространство давления и разрежения переключением распределительного крана до получения стабильных показаний индикатора
соединить краном ресивер сжатого воздуха с надпоршневым пространством и настроить индикатор на нуль
плавно соединить ресивер разреженного воздуха с надпоршневым пространством и зафиксировать по индикатору сначала зазор в соединении поршневой палец - верхняя головка шатуна, затем суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике

Зазоры в КШМ измеряют 3-кратно и принимают среднее значение.

Если зазоры хотя бы у одного шатуна превышают допустимые значения, двигатель подлежит ремонту.

Определение стуков в двигателе. Наиболее простой и доступный способ диагностирования состояния кривошипно-шатунного механизма заключается в определении стуков в двигателе с помощью стетоскопа. Работы проводятся на прогретом двигателе при температуре охлаждающей жидкости 75... 80 °С. Усиление звука в стетоскопе происходит при колебании мембраны или с помощью специально встроенного транзисторного усилителя, который имеется в стетоскопе «Экранас» мод. КИ-1154.

При проверке подшипников коленчатого вала стержень стетоскопа прислоняется к боковой стенке блока цилиндров двигателя в месте расположения коренных подшипников или на уровне шатунных подшипников при положении поршня в ВМТ. Стуки прослушиваются на прогретом двигателе при резком изменении частоты вращения коленчатого вала.

Стук коренных подшипников коленчатого вала сильный, звук глухой, низкого тона, прослушивается при быстром изменении частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу, что достигается резким увеличением или уменьшением подачи топлива, а также под нагрузкой. Стук появляется при зазоре 0,1 ...0,2 мм. При больших зазорах в подшипниках стук слышен даже при постоянной частоте вращения коленчатого вала. При отключении одной форсунки (для дизеля) или одной или двух свечей зажигания (для карбюраторных двигателей) характер стуков почти не изменяется.

Стук шатунных подшипников коленчатого вала сильный, звук более резкий, чем у коренных подшипников, прослушивается при резком изменении частоты вращения коленчатого вала или под нагрузкой. При отключенной форсунке (для дизеля) или свече зажигания (для карбюраторных двигателей) в цилиндре, в нижней головке шатуна которого имеет место повышенный зазор, стук уменьшается или вообще пропадает. Таким образом можно определить увеличенный зазор в конкретном шатунном подшипнике.

Стуки в сопряжении поршневой палец-шатун (появляются при зазоре 0,1 мм) имеют звонкие металлические звуки, которые слышны при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. При отключении форсунки (для дизеля) или свечи зажигания (для карбюраторных двигателей) стуки в этом цилиндре исчезают.

Похожие стуки могут возникать также при малом угле опережения впрыска топлива (у дизеля) или при детонационном сгорании при раннем угле зажигания (у карбюраторных двигателей). При установке опережения впрыска топлива (у дизеля) или нормального угла опережения зажигания (у карбюраторных двигателей) эти стуки исчезают. Этого не происходит при увеличенном зазоре поршневого пальца в верхней головке шатуна или в бобышках поршня. Эти стуки также исчезают при снижении нагрузки на двигатель.

Стук поршней о цилиндр, появляющийся при зазоре 0,3... 0,4 мм, имеет глухой, щелкающий звук, который прослушивается на непрогретом двигателе при резком уменьшении частоты вращения коленчатого вала и при малой частоте вращения.

Определение стуков в механизме газораспределения. У механизма газораспределения проверяют только стуки в клапанах. Стуки в клапанах механизма газораспределения слышны при любой частоте вращения коленчатого вала (особенно при малой) под колпаком крышки головки цилиндров. Сильный стук в прогретом двигателе свидетельствует об увеличенных зазорах между стержнем клапана и коромыслом. Стук сломанной клапанной пружины слышен при любой частоте вращения коленчатого вала и не меняется по звучанию.

Шум шестерен распределительного механизма прослушивается при малой частоте вращения коленчатого вала в зоне крышки шестерен. Высокий уровень шума свидетельствует об износе шестерен.

Определение суммарного зазора в кривошипно-шатунном механизме. Установка мод. КИ-13907 (рис. 7.1), созданная ГосНИТИ, используется для измерения зазоров в кривошипно-шатунном механизме приборами мод. КИ-11140 и КИ-13933М. Установка КИ-13907 с прибором КИ-11140 позволяет измерять суммарный зазор в верхней и нижней головках шатуна при неработающем двигателе без снятия поддона картера. Принцип измерения зазоров в указанных сопряжениях основан на измерении перемещения порш-

Рис. 7.1. Схема подключения компрессорно-вакуумной установки КИ-13907 к двигателю:

1 - наконечник; 2, 4 И 15 - Соответственно распределительный, нагнетательный и всасывающий трубопроводы; 3 - Распределительный кран; 5 - Вакуумметр; 6, 7 - Краны; 8 - Регулятор давления; 9 - Предохранительный клапан; 10 - Воздушный баллон под давлением; /1 - компрессор; 12 - Вакуумный регулятор; 13 - Вакуумный баллон; 14 - Вентиль; - - направление движения

Картерных газов

Ня индикаторным устройством при попеременном создании в над-поршневом пространстве давления и вакуума.

При движении поршня вверх (к ВМТ) поршневой палец прижат к нижней части верхней головки шатуна, а кривошип (шатунная шейка) - к верхней части нижней головки шатуна. При движении поршня вниз (к НМТ) места касания указанных деталей изменяются на противоположные, т. е. в обоих случаях индикатор будет измерять суммарный зазор. Перемещение поршня в цилиндре вверх происходит при вакууме в надпоршневом пространстве, а вниз - под давлением воздуха, подаваемого через отверстие форсунки от компрессорно-вакуумной установки.

Компрессорно-вакуумная установка состоит из электродвигателя и двух баллонов, в одном из которых создается вакуум, а в другом - давление. На воздушном баллоне под давлением 10 Размещен масловлагоотделитель с предохранительным клапаном 9, на вакуумном баллоне 13 - вакуумный регулятор давления 12 С манометром, кран управления с вакуумметром 5 и воздушным фильтром, редукционный клапан и электрический пускатель. На корпусе вакуумного баллона может быть вентиль 14 С штуцером для подключения прибора мод. КИ-4887-И. Баллоны соединяются

С цилиндрами проверяемого двигателя гибким шлангом через кран управления. Компрессор 11 Приводится в действие от электродвигателя и создает давление или вакуум.

Прибор КИ-11140 (рис. 7.2) имеет корпус 2 с Закрепленным на нем индикатором 1 Часового типа, пневматический приемник 39 Сменный фланец 4 Для крепления прибора к головке цилиндров вместо форсунки, уплотнение 5, направляющую 6, Шток 7, жестко соединенный с ножкой индикатора, и стопорный винт 8, Предназначенный для фиксации направляющей в пневматическом приемнике.

Для диагностирования сопряжений шатуна в двигателе с помощью установки мод. КИ-13907 и устройства мод. КИ-11140 необходимо прогреть двигатель и после его останова демонтировать все форсунки. Затем установить поршень первого цилиндра в положение ВМТ и зафиксировать его так, чтобы при поступлении сжатого воздуха в цилиндр коленчатый вал не проворачивался. Коленчатый вал можно зафиксировать включением передачи в коробке передач. Установить в отверстие форсунки устройство мод. КИ-11140 с индикатором, предварительно ослабив стопорный винт и приподняв направляющую с индикатором и штоком вверх. Затем опустить направляющую до упора штока в днище поршня (с натягом) и зафиксировать ее стопорным винтом.

Присоединить распределительный шланг компрессорно-вакуумной установки мод. КИ-13907 к штуцеру пневматического приемника. Включить компрессорно-вакуумную установку и установить давление и вакуум в ее баллонах соответственно 0,06 ...0,10 МПа и 0,06... 0,07 МПа. Соединить вакуумный баллон с над-поршневым, пространством и зафиксировать показание индикатора. Суммарный допустимый зазор головок шатунов не должен превышать 0,25... 0,30 мм. Если суммарный зазор хотя бы у одного шатуна превышает допустимое значение, необходимо выполнить ремонт двигателя.

Рис. 7.2. Прибор КИ-11140 для измерения зазоров в кривошипно-шатунном механизме

1 - индикатор; 2 - Корпус; 3 - Пневматический приемник; 4 - Сменный фланец; 5 - уплотнение; 6 - Направляющая; 7 - шток; 8 - Стопорный винт

Определение количества прорывающихся в картер газов. Манометрический газорасходомер мод. КИ-4887-И (рис. 7.3, я), присоединенный к полости картера двигателя, измеряет количество прорывающихся в картер газов при работе двигателя в нагрузочном режиме и при давлении воздуха окружающей среды в картере. Давление воздуха окружающей среды в картере создается в результате присоединения прибора к вакуумной установке или к выпускной трубе (глушителю) работающего двигателя, который диагностируется. Путем изменения проходного сечения крана выравнивателя устанавливают нужное давление и измеряют количество прорывающихся в картер двигателя газов.

Дросселирующее отверстие 72 (рис. 7.3, Б) Образовывается подвижной 77 и неподвижной 10 Втулками. Втулка 77 имеет шкалу 16 И может быть повернута относительно неподвижной втулки. Плотное соединение этих втулок обеспечивается их предварительной совместной притиркой по конусным поверхностям и постоянным прижатием друг к другу распорной пружиной 77. На половине

Рис. 7.3. Манометрический газорасходомер мод. КИ-4887-И:

А - Общий вид; Б - Схема работы; 1 - Пробка; 2 - Каналы; 3 - Корпус; 4 - Лимб дросселя; 5 и 7 - шланги соответственно выравнивания давления и отсасывающий; 6 VI 14 - Соответственно впускной и выпускной трубопроводы; 8 - Дроссель; 9 - Кронштейн; 10 И 11 - Соответственно неподвижная и подвижная втулки; 12 И 15 - Соответственно дросселирующее и калиброванное отверстия; 13 - Заслонка; 16 - Шкала подвижной втулки; 17 - Пружина; 18 - Выпускное отверстие; 19- Жидкостные манометры; - - направление передвижения газов

Окружности конусной части каждой втулки сделаны поперечные щели, позволяющие плавно изменять площадь дросселирующих отверстий при повороте подвижной втулки.

Количество газов, проходящих через прибор в минуту, определяется по шкале, которая нанесена на подвижной втулке. Цифра, определяющая количество газов, устанавливается против риски на корпусе прибора. Шкала прибора тарируется при перепаде давлений в дросселирующем отверстии, равном 150 Па. Перепад давлений 150 Па устанавливается при изменении площади дросселирующего отверстия и контролируется изменением уровня жидкости в крайнем правом и среднем каналах (в последнем уровень должен быть выше). При этом уровень жидкости в крайних каналах прибора должен быть одинаковым, что достигается поворачиванием заслонки крана выравнивателя давления.

Пределы измерения расхода газа прибором мод. КИ-4887-И при открытом дросселирующем отверстии 2... 120 л/мин с погрешностью до 3 %. Если расход газа превышает 120 л/мин, что бывает у изношенных двигателей, то дросселирующее отверстие может быть увеличено до размера, соответствующего увеличению расхода газа на 40...45 л/мин. Это достигается полным открытием отверстия 18 При повороте заслонки 13 С помощью отвертки. Действительная пропускная способность отверстия 18 Для каждого прибора указывается на наружной поверхности подвижной втулки. На концах впускного и отсасывающего шлангов имеются резиновые конусные насадки. Для диагностирования цилиндропоршневой группы прибором мод. КИ-4887-И необходимо выполнить следующее.

1. Отсоединить систему вентиляции картера двигателя и закрыть колпачками или пробками отверстия клапанной крышки и мас-ломерного щупа так, чтобы картерные газы могли выходить только через маслоналивную горловину.

2. Подсоединить отсасывающий шланг прибора мод. КИ-4887-И к вакуумному насосу установки мод. КИ-13907 или выпускному тракту двигателя.

3. Пустить двигатель, прогреть его и с помощью стенда КИ-8930 создать режим работы, соответствующий полной нагрузке.

4. Открыть полностью дросселирующее отверстие поворотом подвижной втулки и дроссель выпускного патрубка поворотом заслонки прибора мод. КИ-4887-И.

5. Определить расход картерных газов. Для этого вставить конусный наконечник впускного трубопровода прибора в отверстие маслоналивной горловины и измерить расход картерных газов с отсосом. При этом, удерживая прибор в вертикальном положении, поворотом заслонки установить одинаковый уровень жидкости в левом и правом каналах. Затем, вращая рукой подвижную втулку и наблюдая за уровнем жидкости в среднем и правом каналах, перекрыть дросселирующее отверстие до установления пере-

Пада давлений 150 Па. Возможное изменение уровней жидкости в среднем и левом каналах устраняется поворотом заслонки. По делениям, нанесенным на жидкостных столбиках прибора, строго проследить за тем, чтобы в момент измерения уровень жидкости в среднем столбике был на 15 мм выше уровня жидкости в правом столбике, а уровни жидкости в левом и правом столбиках были одинаковыми. По шкале подвижной втулки определить расход кар-терных газов. Измерения необходимо проводить 3 раза, выполняя операции 3 - 5.

6. Присоединить систему вентиляции картера двигателя.

7. Измерить количество газов, выходящих из картера, повторяя операции 4 и 5.

8. Определить количество газов, отводимых через систему вентиляции картера двигателя, по разности значений, найденных при выполнении операций 5 и 7.

9. Остановить двигатель.

10. Определить состояние цилиндропоршневой группы и системы вентиляции картера двигателя.

11. Отсоединить систему вентиляции картера двигателя и закрыть отверстие пробкой.

12. Измерить количество газов, выходящих из картера, при работе двигателя на трех цилиндрах, выполнив операции 3 - 5.

13. Остановить двигатель и присоединить систему вентиляции картера двигателя.

14. Отсоединить прибор мод. КИ-4887-И от двигателя.

15. По разности средних значений, определенных при выполнении операций 5 и 12, определить количество газов, прорывающихся в картер, для одного цилиндра.

16. Определить состояние цилиндропоршневой группы неработающего цилиндра.

Проверка компрессии в цилиндрах карбюраторного двигателя. В процессе изнашивания поршневых колец и стенок цилиндров давление сжатия в цилиндрах карбюраторного двигателя (компрессия) снижается.

Нормальная величина компрессии в цилиндрах прогретого карбюраторного двигателя должна быть не менее 0,7 МПа. Снижение компрессии в процессе эксплуатации двигателя допускается до 0,63 МПа. Разница показаний компрессометра по отдельным цилиндрам должна быть не более 0,07...0,10 МПа. Компрессия проверяется на прогретом двигателе.

Для проверки компрессии необходимо:

Очистить грязь, собравшуюся в углублении для свечей зажигания, отсоединить электрические провода от свечей и вывернуть все свечи;

Отсоединить от катушки зажигания центральный провод распределителя;

Открыть полностью воздушную и дроссельные заслонки карбюратора;

Вставить резиновый наконечник шланга компрессометра в отверстие свечи цилиндра и плотно его прижать;

Провернуть стартером коленчатый вал двигателя, сделав несколько оборотов, чтобы компрессометр зафиксировал максимальное давление в цилиндре;

Вынуть из отверстия свечи наконечник компрессометра, записать показания;

Открыть выпускной клапан компрессометра и выпустить воздух;

Повторить приведенные операции для остальных цилиндров.

При разнице давления более 0,07...0,10 МПа в цилиндр с пониженной компрессией следует залить 20...25 см3 свежего масла и повторно измерить давление. Увеличение показаний компрессометра указывает на наличие утечки воздуха через поршневые кольца. Если величина компрессии после заливки масла в цилиндр остается такой же, то это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам или на их прогорание.

Стук и шумы в двигателе возникают в результате износа его основных деталей и появления между сопряженными деталями увеличенных зазоров. Стуки в двигателе прослушиваются при помощи стетоскопа, что требует определенного навыка. Обычно при большом износе вкладышей происходит выплавление его антифрикционного слоя, что сопровождается резким падением давления масла. В этом случае двигатель должен быть немедленно остановлен, так как дальнейшая его работа может привести к поломке деталей. Повышенный расход масла, перерасход топлива, появление дыма в отработавших газах (при нормальном уровне масла в картере) обычно появляются при залегании поршневых колец или износе колец цилиндров. Залегание кольца можно устранить без разборки двигателя, для чего в каждый цилиндр горячего двигателя следует залить на ночь через отверстие свечи зажигания по 20 г смеси равных частей денатурированного спирта и керосина. Утром двигатель следует пустить, дать поработать 10-15 мин, после чего заменить масло.

Перед диагностированием двигатель следует прогреть до температуры охлаждающей жидкости (90+-5) С. Прослушивание стетоскопом проводят, прикасаясь острием наконечника звукочувствительного стержня в зоне сопряжения проверяемого механизма. Работу поршень-цилиндр прослушивают по всей высоте цилиндра при малой частоте вращения коленчатого вала с переходом на среднюю - стуки сильного глухого тона, усиливающиеся с увеличением нагрузки, свидетельствует о возможном увеличении зазора между поршнем и цилиндром, об изгибе шатуна, поршневого пальца и т.д. Сопряжение поршневое кольцо - канавка проверяют на уровнеНМТ хода поршня на средней частоте вращения КВ - слабый стук высокого тона свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и канавками поршней, либо о чрезмерном износе или поломке колец. Сопряжение поршневой палец - втулка верхней головки шатуна проверяют на уровне ВМТ при малой частоте вращения КВ с резким переходом на среднюю. Сильный стук высокого тона, похожий на частые удары молотком по наковальне, говорит о повышенном износе деталей сопряжения. Работы сопряжения коленчатый вал - шатунный подшипник прослушивают на малой и средней частотах вращения КВ(ниже НМТ).

Глухой звук среднего тона сопровождает износ шатунных вкладышей. Стук коренных подшипников КВ прослушивают в этих же зонах (чуть ниже) при резком изменении частоты вращения КВ: сильный глухой стук низкого тона свидетельствует об износе коренных подшипников.

Проверка компрессии

Компрессию в цилиндрах определяют компрессометром, представляющим собой корпус с вмонтированным в него манометром. Манометр соединен с одним концом трубки, на другом конце которой имеется золотник с резиновым наконечником, плотно вставляемым в отверстие для свечи зажигания. Проворачивая коленчатый вал двигателя стартером или пусковой рукояткой, измеряют максимальное давление в цилиндре и сравнивают его с нормативными. Для бензиновых двигателей номинальные значения компрессии составляют 0,75...1,5 (7 - 15 кгс/cм2). Падение мощности двигателя возникает при износе или залегании в канавках поршневых колец, износе поршней и цилиндров, а также плохой затяжке головки цилиндров. Эти неисправности вызывают падение компрессии в цилиндре.

Расход сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры

Для определения утечки сжатого воздуха из надпоршневого пространства применяют прибор К-69М. Воздух в цилиндры прогретого двигателя подают либо через редуктор 1 прибора, либо непосредственно из магистрали по шлангу 4 в цилиндр 7 через штуцер 6, ввернутый в отверстие для свечи или форсунки, к которому присоединяется шланг 3 при помощи быстросъемной муфты 5. В первом случае проверяют утечку воздуха или падение давления из-за не плотностей в каждом цилиндре двигателя. Для этого рукояткой редуктора 1 прибор настраивают так, чтобы при полностью закрытом клапане муфты 5 стрелка манометра находилась против нулевого деления, что соответствует давлению 0,16 М Па, а при полностью открытом клапане и утечке воздуха в атмосферу - против деления 100%. Относительную неплотность цилиндропоршневой группы проверяют при установке поршня проверяемого цилиндра в двух положениях: в начале и конце такта сжатия. Поршень от движения под давлением сжатого воздуха фиксируют, включая передачу в коробке передач автомобиля. Такт сжатия определяется свистком-сигнализатором, вставляемым в отверстие свечи (форсунки). Состояние поршневых колец и клапанов оценивают по показаниям манометра 2 при положении поршня в в.м.т., а состояние цилиндра (износ цилиндра по высоте) - по показаниям манометра при положении поршня в начале и конце такта сжатия и по разности этих показаний. Полученные данные сравнивают со значениями, при которых дальнейшая эксплуатация двигателя недопустима. Предельно допустимые значения утечки воздуха для двигателей с различными диаметрами цилиндров указаны в инструкции прибора. Чтобы определить место утечки (неисправность), воздух под давлением 0,45-06 МПа подают из магистрали по шлангу 4 в цилиндры двигателя. Поршень при этом устанавливают в конце такта сжатия в верхней мертвой точке. Место прорыва воздуха через неплотность определяют прослушиванием при помощи фонендоскопа. Утечка воздуха через клапаны двигателя обнаруживается визуально по колебанию пушинок индикатора, вставляемого в отверстие свечи (форсунки) одного из соседних цилиндров, где открыты в данном положении клапаны. Утечка воздуха через поршневые кольца определяется только прослушиванием при положении поршня в н.м.т. в зоне минимального износа цилиндров. Утечка через прокладку головки цилиндров обнаруживается по пузырькам в горловине радиатора или в плоскости разъема. Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике Измерение суммарных зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике является еще одним результативным методом проверки состояния кривошипно-шатунного механизма.