Кривошипно-шатунный механизм

Функция и составляющие

Принцип работы

Неисправности

Всем автолюбителям известно, что неисправности деталей КШМ – это самые серьезные неприятности, которые могут случиться с двигателем. Устранение таких поломок, как правило, бывает довольно затратным и трудоемким мероприятием, так как обычно предполагает эвакуацию и осуществление капитального ремонта силового агрегата. Среди причин неисправностей кривошипно-шатунного механизма выделяются выработка ресурса ДВС и нарушение правил эксплуатации последнего (например, применение некачественного моторного масла, затягивание сроков до очередного техобслуживания, продолжительная эксплуатация транспортного средства под нагрузкой и т.д.).

Подавляющее большинство неисправностей КШМ можно диагностировать по ряду внешних признаков и с использованием таких простейших диагностических приборов, как компрессометр и стетоскоп. К числу наиболее часто встречающихся неисправностей ДВС, вызванных неполадками в работе КШМ, относятся:

• снижение значения компрессии в цилиндрах;
• преждевременное воспламенение и детонационное сгорание топливовоздушной смеси;
• стуки пальцев и поршней;
• стуки в коренных и шатунных подшипниках;
• резкое снижение мощности двигателя;
• падение давления масла в системе смазки;
• перегрев силового агрегата;
• попадание воды в цилиндры либо картер (данное явление имеет место при износе выполненных из резины уплотнительных колец, которые устанавливаются в нижней части гильз);
• потеря герметичности прокладки ГБЦ.

Результатами изнашивания поршня с кольцами и цилиндра становится уменьшение компрессии, падение мощности двигателя, снижение числа оборотов коленвала, повышение расхода горючего и моторного масла, появление дыма в картере. Названные явления могут также иметь место в случае закоксовывания поршневых колец. Уменьшение компрессии в дизельных моторах чревато возникновением серьезных трудностей при их пуске, что особенно актуально при запуске дизеля в мороз. Причина повышенной компрессии в цилиндрах может крыться в выходе из строя маслосъемных колец. Снижение давления моторного масла нередко наблюдается вследствие увеличения зазоров в подшипниках коленчатого вала.

Диагностика неисправностей

Слушаем стуки

Для прослушивания стуков в двигателе используется специальный электронный стетоскоп. Такая диагностика (не путайте с компьютерной диагностикой двигателя) производится на прогретом моторе. Для прослушивания стуков поршневых пальцев наконечник стетоскопа прикладывается к верхней половине цилиндра. Стук пальца бывает резким, металлическим. Он усиливается с увеличением частоты вращения коленчатого вала и исчезает при выключении цилиндра из работы. Прослушивание стуков коренных подшипников осуществляется путем прикладывания наконечника прибора к нижней части блока цилиндров. Стуки шатунных подшипников, в свою очередь, прослушивают через стенку блока цилиндров в тех зонах, которые соответствуют нижнему и верхнему положениям колен вала. Хорошая слышимость (что отнюдь не хорошо для двигателя) стуков деталей КШМ без применения стетоскопа является ярким свидетельством наличия сильно увеличенных зазоров в сопрягаемых деталях, что недопустимо. В этом случае двигатель следует сразу же остановить для дальнейшего устранения неисправностей.

Стук коленвала может быть следствием:

• раннего зажигания;
• использования некачественного моторного масла;
• увеличенного зазора между вкладышами и шейками коренных подшипников;
• низкого давления и недостаточной подачи масла;
• овальности и эксцентричности коренных шеек;
• увеличенного зазора между упорными поверхностями коленвала и упорными кольцами;
• ослабления затягивания болтов, с помощью которых маховик крепится к коленчатому валу.

Причинами появления стука в шатунных подшипниках могут быть:

• работа двигателя на масле низкого качества;
• непараллельность осей нижней и верхней головок шатунов;
• конусность либо овальность шатунных шеек.

В случае появления даже незначительных стуков в подшипниках и при падении давления масла нужно обязательно проверить значение зазора в подшипниках. Для этого необходимо измерить диаметры отверстия вкладышей и шейки коленвала при собранной нижней головке шатуна.

Значение радиального зазора измеряется при помощи специального щупа, представляющего собой пластинку, выполненную из латуни. При этом с подвергаемого проверке подшипника снимается крышка, после чего на его поверхность помещается заблаговременно смазанный моторным маслом щуп, имеющий минимальную толщину. Легкое проворачивание вала «говорит» мастеру-диагносту о том, что величина зазора превышает толщину пластинки. В такой ситуации щуп заменяется на более толстый до тех пор, пока проворачивание вала окажется невозможным. Таким образом, значение зазора в подшипнике принимается равным толщине щупа, при которой вал еще можно провернуть, приложив определенное усилие. Повышенная дымность выхлопных газов, увеличение расхода моторного масла и горючего являются наглядными признаками возросшего износа цилиндров и поршней, выхода из строя либо изнашивания поршневых колец.

Измеряем компрессию

Для того чтобы измерить компрессию в цилиндрах, нужно запустить двигатель и дать прогреться, после чего остановить его, и выкрутить все свечи зажигания. Далее нужно полностью открыть воздушную и дроссельную заслонки. После этого наконечник компрессометра следует поместить в одно из отверстий для свечей зажигания. Затем при помощи стартера проворачивают коленчатый вал примерно на десять-двенадцать оборотов, после чего значение давления измеряется по шкале манометра.

Надавив пальцем на стержень золотника прибора, необходимо выпустить воздух, пока стрелка манометра не займет нулевое положение. Аналогичным образом измеряют компрессию в других цилиндрах двигателя. Значение давления в каждом из цилиндров должно находиться в пределах от 9 до 12 кгс/〖см〗^2. Большое значение имеет разница в показаниях, снятых с разных цилиндров, которая при нормальном функционировании двигателя не должна быть выше 1 кгс/〖см〗^2.

ВАЗ 21112 5дв. универсал, 80 л.с, МКПП, 1997 – 2009 г.в. — диагностика кривошипно-шатунного механизма двигателя

Диагностика неисправностей кривошипно-шатунного механизма двигателя

Рабочие качества кривошипно-шатунного механизма можно оценить методом измерения давления масла, определению характерности стуков и замеру зазоров в определенных сопряжениях коленчатого вала.

Измерение давления масла

Давление масла проверяется с помощью прибора, состоящего из манометра, соединительного рукава с накидной гайкой и ниппелем и демпфера, сглаживающего пульсацию масла во время замера давления. Для снятия показаний давления в главной магистрали, прибор подсоединяют к корпусу масляного фильтра, разъединив его, предварительно, с трубкой штатного манометра. Для проверки давления следует последовательно следующие операции:
подсоединить к корпусу масляного фильтра измерительное устройство;
запустить и прогреть двигатель до стандартного теплового состояния;
зафиксировать давление масла в главной магистрали при холостом ходе, на момент устойчивого и номинально частотного вращения коленчатого вала.

Прослушивание стуков в сопряжениях коленчатого вала

Стуки в КШМ прослушивают в определенных сопряжениях с помощью электронного автостетоскопа. Этот метод диагностики КШМ требует нагнетания в надпоршневое пространство разреженного давления посредством специальной компрессорно-вакуумной установки. Требуется прослушать сопряжения между поршневым пальцем и бобышкой поршня, также между шатунным механизмом и шейкой коленчатого вала, а затем между втулкой верхней головки шатуна и поршневым пальцем.

В том случае, когда зафиксировано пониженное давление масла и стуки в коленчатом валу, потребуется проверка зазоров в вышеперечисленных сопряжениях и замена датчика давления масла. Если давление масла понижено, но стуков нет, то следует отрегулировать сливной клапан смазочной системы. В том случае если произведенные действия не приведут к нормализации давления, то потребуется проверка диагностика системы смазки на стенде.

Диагностика КШМ по ширине зазоров в его сопряжениях

Состояние кривошипно-шатунного механизма также определяют по величине зазоров в его сопряжениях. Их замеряют с помощью специального устройства и по следующей схеме:
установить поршень цилиндра в сжатом состоянии;
застопорить коленчатый вал;
вместо форсунки закрепить устройство в головке цилиндров, ослабить стопорный винт, а затем приподнять направляющую вверх;
включить устройство и довести давление до разряженного состояния;
добиться стабильных показаний индикатора методом двух- или трехкратного цикла подачи;
зафиксировать зазор в соединении между верхней головкой шатуна и поршневым пальцем, а затем суммарный зазор между шатунным подшипником и верхней головкой шатуна.
Все зазоры в КШМ измеряются трехкратно и принимают среднее арифметическое значение. В случае, когда зазоры одного любого шатуна больше допустимых значений, требуется ремонт двигателя.

К неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся понижение компрессии в цилиндрах и мощности двигателя, увеличение расхода топлива и масла, дымление, нехарактерные для работы двигателя стуки и шумы, течи масла и охлаждающей жидкости.

Компрессию в цилиндре замеряют на прогретом двигателе с помощью компрессометра

Перед замером компрессии вывертывают свечи зажигания, вставляют резиновый наконечник прибора в отверстие для свечи и проворачивают стартером коленчатый вал при полностью открытых дроссельной и воздушной заслонках в течение 5—6 с. У компрессометра максимальное давление конца такта сжатия в цилиндре снимают по шкале манометра, а у компрессографа значение давления фиксируется на бумажном бланке. Замеры повторяют 2—3 раза в каждом цилиндре и определяют среднее значение. Разность давлений в цилиндрах не должна превышать 0,1 МПа.

Снижение компрессии в отдельных цилиндрах может происходить по причине закоксовывания или поломки поршневых колец, повреждения прокладки головки цилиндров, нарушения регулировки зазоров в клапанном механизме или прогорания клапанов. Закоксовывание поршневых колец в канавках поршня способствует интенсивному прорыву газов в картер, что может привести к повышению давления картерных газов и выбрызгиванию масла через отверстие для маслоизмерительного щупа. В этом случае в каждый цилиндр заливают по 20—25 см3 моторного масла и повторяют замеры компрессии. Возрастание давления указывает на неплотности в цилиндропоршневой группе.

Неисправность прокладки головки блока и нарушение герметичности в клапанном механизме можно обнаружить с помощью пневмотестера, пропуская в цилиндр сжатый воздух через свечное отверстие. Утечка воздуха в соседний цилиндр свидетельствует о повреждении прокладки головки блока или ослаблении гаек или болтов крепления головки цилиндров. Неисправность прокладки головки цилиндров также можно обнаружить по попаданию охлаждающей жидкости в поддон. При этом будет наблюдаться постоянное снижение уровня охлаждающей жидкости в расширительном бачке или радиаторе и одновременное повышение уровня масла в поддоне. Масло при этом приобретает цвет от серого до молочно-белого. Утечка воздуха через карбюратор указывает на неисправность впускного клапана, а через глушитель — выпускного. Обнаруженные неисправности устраняют.

Причиной снижения компрессии в цилиндрах двигателя при исправных прокладке головки блока и клапанах является износ цилиндропоршневой группы. Степень износа цилиндропоршневой группы, а значит и ее техническое состояние, определяют без разборки двигателя приборами и пневмотестером. Принцип работы приборов основан на замере утечки воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя. Проверку выполняют на прогретом двигателе. Вывертывают свечи, устанавливают поршень первого цилиндра в верхнюю мертвую точку конца такта сжатия. Коленчатый вал затормаживают от проворачивания, включив передачу и установив автомобиль на стояночный тормоз. Прижимают испытательный наконечник прибора к свечному отверстию первого цилиндра, открывают клапан подачи воздуха и по показаниям стрелки манометра на приборе определяют утечку воздуха. Поворачивая коленчатый вал, аналогично проверяют другие цилиндры в соответствии с порядком их работы. Утечка воздуха не должна превышать 28 % при исправных клапанах и прокладке головки блока.

При возникновении нехарактерных для работы двигателя стуков и шумов прослушивают двигатель мембранным или электронным стетоскопом. Стержень стетоскопа устанавливают перпендикулярно поверхности двигателя в том месте, где прослушивают стуки и шумы.

Состояние поршня и поршневого пальца определяют при резком изменении частоты вращения коленчатого вала, прослушивая стенки блока цилиндров по линии движения поршня в местах, соответствующих его крайним положениям. Стук поршневого пальца отчетливый и резкий и исчезает при выключении цилиндра из работы. При износе сопряжения поршневое кольцо — канавка поршня прослушивается несильный щелкающий стук в зоне нижней мертвой точки на средней частоте вращения коленчатого вала. Изношенные поршни издают при работе холодного двигателя щелкающий дребезжащий приглушенный звук, уменьшающийся по мере прогрева.

Износ коренных подшипников и увеличение зазора между шейками коленчатого вала и вкладышами сопровождается глухим металлическим звуком низкого тона с частотой, увеличивающейся с повышением частоты вращения коленчатого вала. Стук прослушивается в нижней части блока цилиндров вдоль оси коленчатого вала при резком открытии дроссельной заслонки. Причиной этого стука может также быть и слишком раннее зажигание. Большой осевой зазор коленчатого вала способствует появлению стука более резкого тона с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала. Тон этого звука меняется в зависимости от того, нажата или нет педаль сцепления. Величину осевого зазора определяют на неработающем двигателе по перемещению переднего конца коленчатого вала при нажатии и отпускании педали сцепления и сравнивают с данными из таблицы.

Шатунные подшипники при износе создают стук также в зоне оси коленчатого вала, но ниже или выше на величину радиуса кривошипа и при положении поршня в верхней или нижней мертвых точках. При этом прослушивается стук более резкий и звонкий, меньшей силы по отношению к стуку коренных подшипников. Стук исчезает в каждом из цилиндров при выключении из работы соответствующей свечи зажигания.

Признаком износа коренных и шатунных подшипников является также падение давления масла в смазочной системе двигателя ниже нормы. Давление масла проверяют контрольным манометром с ценой деления не более 0,05 МПа.

Двигатели с перечисленными неисправностями направляются в ремонт.

Технические характеристики ВАЗ 21112 в кузове 5 дв. универсал с двигателем 80 л.с, МКПП, выпускавшихся c 1997 г. по 2009 г.