Как определить какой ремонт двигателя по поршням
Причины выхода поршней из строя
Большинство современных двигателей внутреннего сгорания сконструированы таким образом, что ремонт поршней не представляется возможным. Поэтому при их поломке существует два варианта действий: приобретение нового блока цилиндров с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) или полная замена силового агрегата.
Чтобы двигатель работал как можно дольше, следует своевременно проводить его диагностику и замену расходников. Кроме того, важно знать и учитывать все факторы, которые способствуют сокращению срока службы поршней.
Поршни работают под воздействием высоких температур, и именно это чаще всего становится основной причиной их поломки. При перегреве происходит уменьшение зазора между поршнем и стенками цилиндра, что усиливает трение. Сами поршни нагреваются и увеличиваются в размерах. В результате на юбках и взаимодействующих с ними поверхностях появляются задиры.
Характер и положение задиров позволяет определить причины их возникновения. Например, если они появились по всей поверхности юбки поршня, то это свидетельствует об общем перегреве двигателя.
Причинами перегрева двигателя могут быть:
- Нарушение циркуляции охлаждающей жидкости или моторного масла
- Нерабочий термостат
- Засорение радиатора
- Уменьшение уровня антифриза из-за утечки
- Повреждение помпы
- Неисправность вентилятора охлаждения и т.д.
При недостаточной смазке поршневой палец становится синим, а в зоне бобышек возникают зазоры. В зависимости от конструкции двигателя пальцы могут быть плавающими (независимыми) или неподвижно установленными в верхней части шатуна. При заклинивании первого типа пальцев во втулке шатуна происходит перегрев бобышек, из-за чего на юбке образуются задиры в области их расположения.
При перегреве головки поршня задиры образуются между нижней частью поршня и верхней канавкой компрессионного кольца. В бензиновых двигателях это происходит из-за детонации или калильного зажигания, когда происходит преждевременное воспламенение топливной смеси.
Причинами появления задиров, помимо перегрева двигателя, могут быть:
- Неисправность датчика детонации
- Использование низкооктанового топлива
- Нарушение регулировки топливных форсунок в дизельных двигателях
- Несоответствие калильного числа свечей зажигания параметрам двигателя
- Неправильно выставленный угол опережения зажигания
- Слишком обогащенная/обедненная топливная смесь
Из-за перегрева на отдельных участках нижней части поршней могут образовываться трещины, а также может оплавиться металл, из которого изготовлены детали.
При несвоевременном обнаружении детонации или калильного зажигания внутри цилиндров двигателя стоит готовиться к ремонту цилиндро-поршневой группы. Из-за подобных проблем разрушаются поршневые кольца и их посадочные места, оплавляются кромки днища, возникают прочие повреждения, которые полностью выводя из строя поршни.
В дизельных двигателях повреждения поршневых колец и их посадочных мест свидетельствует о жестком сгорании топливной смеси. То же самое может происходить из-за применения некачественного топлива, большого количества различных присадок, некорректной работы форсунок или перебоев в работе системы зажигания.
Повышенный износ поршней может возникать из-за смывания защитной масляной пленки с их стенок. Часто это происходит по причине некорректной работы зажигания, загрязнения сажевого фильтра, постоянных запусков холодного двигателя и нарушения процесса воспламенения топливной смести внутри цилиндров.
Если отсутствует механический износ цилиндро-поршневой группы, определить, нуждаются ли рабочие элементы в замене можно по состоянию поршневых колец и их посадочных мест. На практике наиболее частой причиной срочного ремонта ЦПГ является обрыв ремня или цепи ГРМ.
Существуют и другие причины, которые свидетельствуют о срочной необходимости ремонта поршневой части двигателя.
При повреждении поршневых кольцах на этих элементах, поршнях и стенках цилиндров начинается образовываться нагар. Компрессия снижается либо полностью пропадает, внутрь картера начинают попадать отработанные газы, увеличивается расход масла, повышается вероятность его коксования.
Значительное снижение подвижности колец влечет за собой проблемы с запуском двигателя, появление дыма в выхлопных газах.
Что вызывает перегрев поршневой части ДВС?
Перегрев поршней может вызывать множество причин:
- нарушение циркуляции моторного масла или охлаждающей жидкости;
- выход из строя термостата;
- засорение радиатора;
- убыль уровня антифриза вследствие образовавшейся течи;
- повреждение помпы;
- неисправность вентилятора охлаждения;
- другие причины.
В любом случае, причина перегрева силового агрегата нуждается в немедленном устранении.
Недостаточная смазка поршневого пальца проявляется изменением его цвета на синий и появлением задиров в зоне бобышек. В зависимости от типа и конструкционных особенностей силовых агрегатов пальцы могут быть либо неподвижно установленными в верхней части шатуна, либо независимыми (плавающими). Если последний тип пальцев будет заклинен во втулке шатуна, то это приведет к перегреву расположенных на поршне бобышек, в результате чего в области их расположения на юбке образуются задиры.
Если же перегрелась головка поршня, то задиры появляются между канавкой верхнего компрессионного кольца и нижней частью поршня. Зачастую подобное вызывает нарушение процесса сгорания топлива внутри цилиндров. У бензиновых силовых агрегатов подобный перегрев может быть вызван калильным зажиганием, из-за которого топливная смесь воспламеняется преждевременно, либо процессом детонации.
Описанные процессы могут быть вызваны как общим перегревом мотора, так и другими причинами. Перечислим их:
- Несоответствие калильного числа свечей зажигания параметрам силового агрегата.
- Низкооктановое топливо.
- Выход из строя датчика детонации.
- Неправильное смесеобразование, в результате чего она получается либо слишком обогащенной, либо слишком обедненной.
- Нарушение регулировок топливных форсунок (для дизельных моторов).
- Некорректная работа системы зажигания из-за неправильно выставленного угла его опережения.
Так как рост температуры вызывает перегрев отдельных участков нижней части поршня, не исключено появление трещин на этих участках, а также — плавление металла, из которого изготовлен поршень. Температура может достигать такой отметки, что попросту спалит поршень.
Если вовремя не диагностировать наличие детонации внутри цилиндров мотора, а также не установить причину возникновения калильного зажигания, стоит готовиться к сложному восстановительному ремонту поршневой части двигателя. Следствием описанных явлений является разрушение колец поршней и их посадочных мест, оплавление кромок днища и прочие повреждения, которые полностью выводят деталь из строя.
В дизельных моторах повреждение поршневых колец и их посадочных мест является свидетельством жесткого сгорания топливной смеси, которое вызывает образование ударных нагрузок большой силы. Подобное явление может быть вызвано использованием некачественного дизельного топлива, чрезмерным применением различных присадок, некорректной работой форсунок ТНВД, перебоями в работе системы зажигания.
Смывание защитной масляной пленки со стенок цилиндра и поршня так же вызывает их повышенный износ. Его причинами являются некорректная работа зажигания, необходимость замены сажевого фильтра, постоянные запуски холодного силового агрегата и неправильный процесс воспламенения рабочей смеси внутри цилиндров.
Ремонт поршней
Обобщая вышеописанное, можно выделить следующие дефекты, которые могут возникать на поршнях в процессе эксплуатации:
- Износ отверстий в бобышках
- Износ канавок для поршневых колец
- Износ по диаметру
- Трещины и задиры на стенках
- Нагар на днище и в канавках под кольцами
С днища нагар счищается при помощи тупого металлического скребка или щетки. Предварительно загрязненный участок обрабатывается керосином.
Для удаления нагара из канавок используется специальное приспособление.
Наличие в поршне трещин определяется на слух. Для этого деталь берут за головку, а по юбке наносят легкие удары металлическим предметом. Глухой и дребезжащий звук – признак присутствия трещин.
Поршни с трещинами, глубокими царапинами и большим износом по диаметру ремонту не подлежат. Изношенные канавки можно проточить на токарном станке при помощи кольца с наружным диаметром, который равен внутреннему центрирующему пояску поршня. Это позволит установить кольца с увеличенным размером по высоте. Канавки протачивают с учетом ремонтных размеров поршневых колец.
Износ отверстий в бобышках устраняют при помощи их развертывания под увеличенный диаметр. Делается это при помощи раздвижной отвертки с направляющим хвостовиком. Нельзя использовать короткие развертки, так как они легко нарушают перпендикулярность оси пальца с осью поршня. Именно поэтому после операции развертывания необходимо произвести проверку перпендикулярности на специальном устройстве.
Делается это следующим образом. Поршень надевают на палец устройства и придвигают вплотную к стойке. Штифт индикатора, который закреплен на стойке, должен соприкасаться с поршнем. Стрелка индикатора покажет определенное отклонение. Зафиксировав ее показания, поршень снимают и надевают на палец другой стороной. Разница в измерениях не должна превышать 0,05 мм. Если она больше, поршень забраковывается.
Восстановление антифрикционного покрытия на юбках поршней
Юбки поршней современных двигателей производители покрывают специальными антифрикционными покрытиями. Они снижают коэффициент трения, способствуют дополнительному охлаждению поверхностей и уменьшают износ деталей. Однако со временем заводское покрытие разрушается и нуждается в восстановлении.
Для создания нового защитного слоя на поршнях или восстановления нарушенного используется антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Рассмотрим, как происходит процедура нанесения этого материала.
Первым делом поверхность юбки поршня тщательно очищается от прочно сцепленных загрязнений: нагара, оксидных пленок, остатков старого покрытия доступным механическим или химическим способом. Затем те участки детали, на которые попадание покрытия нежелательно, закрываются.
Далее поршни обрабатываются Специальным очистителем-активатором MODENGY. Он полностью испаряется за 10-15 минут, после чего наносится само покрытие.
Предварительно аэрозольный баллон встряхивается не менее 3 минут после появления стука шариков.
Первый слой материала наносится на поверхность с расстояния 20-30 сантиметров. Процедуру следует производить быстрыми повторяющимися движениями. Спустя 10 минут, когда покрытие приобретет матовый оттенок, можно нанести второй слой при необходимости. Общая толщина покрытия должна составлять 10-20 мкм.
В случае неаккуратного нанесения и образования подтеков неотвержденный состав можно удалить с поверхностей при помощи очистителя-активатора MODENGY.
После нанесения покрытия поршни нельзя перемещать. Их следует оставить на 12 часов при комнатной температуре или высушить в печи при +170 °C в течение 20 минут до полной полимеризации защитного слоя.
После завершения работ необходимо прочистить сопло распылительной головки баллона. Для этого баллон переворачивают вверх дном и нажимают на клапан распылительной головки, направляя струю от себя. В таком положении его удерживаютдо тех пор, пока из сопла не начинает выходить чистый газ.
Дефектовка поршней
— определение причин поломки мотора по состоянию его деталей. Глубоко заблуждаются те, кто считает, что перебирать старые железки просто бессмысленно, выкинем их и поставим новые. Такой подход моториста к работе нередко приводит к тому, что отремонтированный мотор снова ломается, не проехав и пары сотен километров. А всё потому, что при ремонте моторист устранил только последствия, не выявив Причины «болезни».
В поршневом двигателе внутреннего сгорания, как видно из названия, поршни стоят самыми первыми в цепочке деталей и узлов, которые превращают энергию сгорания в механическую работу. Их роль в исправной работе двигателя чрезвычайно важна, поэтому именно с поршней мы и начнем дефектовку двигателя.
Внимательно осмотрите поршни для определения их износа.
Дефект 1. Повреждения верхней части поршня
- Причины:
- Слишком высокая температура сгорания.
- Отсутствие охлаждения поршня через масляные каналы в нём.
- Действия:
- Проверьте систему питания и при необходимости отрегулируйте. Прочистите масляные каналы. При наличии сильных повреждений замените поршни на новые.
Дефект 2. Местные задиры на поршне
- Причины:
- Недостаток смазки в паре «поршень-цилиндр».
- Повышенная температура поверхности цилиндра.
- Деформация цилиндра.
- Действия:
- Замените повреждённые детали на новые. Проверьте смазку и правильность работы системы смазки (масляный насос, фильтр и т.п.).
Дефект 3. Радиальные трещины в камере сгорания
- Причины:
- Воздействие чрезмерно высокой температуры на днище поршня — результат перегрузки двигателя.
- Действия:
- Замените повреждённые детали на новые.
Дефект 4. Эрозия и выжженные места на днище поршня (для дизеля)
- Причины:
- Неправильное опережение впрыска.
- Повреждение, подтекание форсунок, неправильно установленные форсунки.
- Действия:
- Проверьте и отрегулируйте систему впрыска топлива. Проверьте цилиндр на наличие повреждений. Замените повреждённый поршень.
Дефект 5. Эрозия «юбки» поршня в области отверстия подпалец
- Причины:
- Неправильная установка стопорных колец или старые стопорные кольца, в результате чего они выпали, и поршневой палец торцевой стороной контактировал с цилиндром.
- Поломка стопорных колец — как результат несоосности поршневого пальца и коленчатого вала, погнутого шатуна, из-за конусности шеек коленчатого вала или большого осевого смещения коленвала.
- Действия:
- Устраните повреждения цилиндра двигателя. Проверьте соосность поршневого пальца и коленчатого вала, устраните осевой зазор на коленвале. При замене поршней убедитесь, что стопорные кольца установлены правильно.
Дефект 6. Задиры поршня с серьёзными повреждениями в нижней части «юбки»
- Причины:
- Недостаток смазки.
- Недостаточный зазор между поршнем или цилиндром.
- Деформация гильзы.
- Общий перегрев двигателя.
- Недостаточная циркуляция охлаждающей жидкости (местный перегрев).
- Действия:
- Проверьте цилиндры и систему охлаждения. Замените повреждённые детали, устраните неисправности.
Дефект 7. Разрушение перемычек между канавками колец
- Причины:
- Использование топлива с низким октановым числом.
- Высокое давление сгорания — результат неправильной регулировки впрыска или использования при запуске двигателя аэрозолей, увеличивающих степень сжатия.
- Действия:
- Замените поршень и кольца. Проверьте регулировки.
Дефект 8. Износ канавок под поршневые кольца
Дефекты могут быть и не столь ярковыраженными, поэтому в обязательном порядке прочистите канавки под поршневые кольца и оцените их износ. Сделать это можно следующим способом. Возьмите новый комплект поршневых колец либо калибр подходящей толщины. Кольцо вставляем в соответствующую канавку и с помощью щупа проверяем зазор между поршнем и кольцом.
Допустимый зазор — не более 0,15 мм. Если зазор больше — поршень отбраковывают, даже если по прочим пунктам проверки он вас устроил. Больший зазор говорит о полной выработке ресурса и необходимости полноценного ремонта двигателя. Если по всем вышеизложенным параметрам поршень пригоден к дальнейшей эксплуатации, необходимо провести диагностику блока. Практика показывает, что очень часто при вполне исправных поршнях блок может иметь сильный износ, и наоборот — «смерть» поршня не означает «смерть» блока.
опубликовано в журнале «Правильный Автосервис»
Как подбирать новые поршни?
Подбор поршней необходимо осуществлять в соответствии с ремонтным размером цилиндров. Цифра, на которую увеличивается диаметр детали, выбивается на ее днище. Каждый поршень подбирается индивидуально для получения зазора нужного размера. Его величина определяется путем протягивания специальной ленты-щупа между цилиндром и поршнем. Делается это при помощи динамометра с противоположной от разреза юбки стороны. Усилие на приборе при движении щупа сквозь зазор не должно превышать установленных пределов.
Более простой способ – это подбор поршня с расчетом на то, чтобы деталь свободно проходила по всей глубине цилиндра при легком нажиме руки, но не перемещалась под тяжестью собственного веса при вертикальном расположении цилиндра.
Помимо зазора, при подборе поршней нужно учитывать их вес. Максимальная разница в весе поршней одного комплекта не должна превышать 5 грамм.
Как подбирать поршневые кольца?
Изношенные и потерявшие упругость поршневые кольца заменяют новыми. Их размер должен соответствовать ремонтному размеру цилиндра и поршня.
Чтобы подобрать кольцо по цилиндру, деталь помещают в него и выравнивают поршнем. Затем при помощи щупа замеряют зазор в стыке. Если он отсутствует или недостаточен, стык отпиливают (например, напильником) до нормальной величины. Если зазор превышает нормальный, то кольцо непригодно для данного цилиндра.
Чтобы подобрать кольцо по поршню, его «прокатывают» по канавке детали, а затем замеряют зазор в канавке поршневого кольца щупом. Если кольцо заедает или зазор маленький, его торцевая часть подлежит шлифовке. Делается это вручную при помощи наждачной бумаги, укрепленной на ровной деревянной плите.
Упругость новых колец проверяется на специальном приборе. Величина нагрузки при этом должна равняться значению зазора в стыке кольца, установленного в цилиндр.
Источник