Ремонт поршней двс: как распознать и устранить неисправности деталей двигателя?

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

• между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
• между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
• на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

• между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
• на стыке – 1,0 мм.

Маркировка поршней ВАЗ

По статистике, маркировкой ремонтных поршней чаще всего интересуются владельцы или мастера по ремонту двигателей автомобилей ВАЗ. Далее приведем информацию по различным поршням.

ВАЗ 2110

Для примера возьмем двигатель автомобиля ВАЗ-2110. Чаще всего в данной модели используются поршни с маркировкой 1004015. Изделие производится непосредственно на ОАО «АвтоВАЗ». Краткая техническая информация:

• номинальный диаметр поршня — 82,0 мм;
• диаметр поршня после первого ремонта — 82,4 мм;
• диаметр поршня после второго ремонта — 82,8 мм;
• высота поршня — 65,9;
• компрессионная высота — 37,9 мм;
• рекомендованный зазор в цилиндре — 0,025…0,045 мм.

Непосредственно на корпусе поршня может быть нанесена дополнительная информация. Например:

• «21» и «10» в районе отверстия под палец — обозначение модели изделия (другие варианты — «213» обозначает двигатель ВАЗ 21213, а к примеру, «23» — ВАЗ 2123);
• «ВАЗ» на юбке с внутренней стороны — обозначение производителя;
• буквы и цифры на юбке с внутренней стороны — специфическое обозначение литейного оборудования (расшифровать его можно с помощью документации производителя, но в большинстве случаев эта информация бесполезна);
• «АЛ34» на юбке с внутренней стороны — обозначение литейного сплава.

Основные маркировочные символы, наносимые на днище поршня:

• Стрелка — это маркер ориентации, указывающий направление в сторону привода распределительного вала. На так называемых «классических» моделях ВАЗ иногда вместо стрелки можно встретить букву «П», что означает «перед». Аналогично, тот край, где изображена буква, нужно направлять в сторону движения машины.
• Один из следующих символов — A, B, C, D, E. Это маркеры класса диаметра, показывающие отклонение в значении по наружному диаметру. Далее приведена таблица с конкретными значениями.
• Маркеры группы массы поршня. «Г» — нормальная масса, «+» — увеличенная на 5 грамм масса, «-» — уменьшенная на 5 грамм масса.
• Одна из цифр — 1, 2, 3. Это маркер класса отверстия поршневого пальца, определяет отклонение по диаметру отверстия под поршневой палец. В дополнение к этому имеется цветовое обозначение данного параметра. Так, краска наносится на внутреннюю сторону днища. Синий цвет — 1 класс, зеленый цвет — 2 класс, красный цвет — 3 класс. Далее приведена дополнительная информация.

Для ремонтных поршней ВАЗ также существуют два отдельных обозначения:

• треугольник — первый ремонт (диаметр увеличен на 0,4 мм от номинального размера);
• квадрат — второй ремонт (диаметр увеличен на 0,8 мм от номинального размера).

Обратите внимание, что для различных марок машин (в том числе для разных двигателей) значение отличия ремонтных поршней нужно смотреть в справочной информации

ВАЗ 21083

Другим популярным «ВАЗовским» поршнем является 21083-1004015. Он также производится на ОАО АвтоВАЗ. Его технические размеры и параметры:

• номинальный диаметр — 82 мм;
• диаметр после первого ремонта — 82,4 мм;
• диаметр после второго ремонта — 82,8 мм;
• диаметр поршневого пальца — 22 мм.

Он имеет аналогичные обозначения, что и ВАЗ 2110-1004015. Остановимся немного подробнее на классе поршня по наружному диаметру и классе отверстия под поршневой палец. Соответствующая информация сведена в таблицы.

Интересно, что модели поршней ВАЗ 11194 и ВАЗ 21126 выпускаются только в трех классах — A, B и C. При этом размер шага соответствует 0,01 мм.

Таблица соответствия моделей поршня и моделей двигателя (марки) автомобилей ВАЗ.

Отверстия под поршневой палец:

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

1. между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
2. между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
3. на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

1. между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
2. на стыке – 1,0 мм.

Советы и рекомендации

Вполне очевидно, что наиболее удобным при подборе вариантом будет использование оригинальных поршневых колец. Под оригинальными следует понимать поршневые кольца, которые позиционируются в качестве оригинальных запасных частей самим заводом-изготовителем двигателя. При этом доступные в продаже оригинальные детали не всегда позволяют реализовать поставленные задачи во время тюнинга или ремонта двигателя. В таких случаях требуется осуществить грамотный подбор из группы высококачественных аналогов.

При подборе неоригинальных поршневых колец желательно выбирать такие кольца, которые изначально предназначены для двигателя с похожими характеристиками. Под такими характеристиками следует понимать объем, мощность, степень форсировки двигателя, максимальные обороты коленвала, степень сжатия и т.д.

Оптимальным вариантом будет подбор колец с таким материалом изготовления и покрытием, которые аналогичны оригинальным кольцам для данного типа двигателя. В противном случае ресурс колец может быть сильно снижен, а также можно получить неудовлетворительный результат работы колец после ремонта двигателя. В качестве примера выделяется установка поршневых колец без покрытия хромом в цилиндры, которые изготовлены из алюминия. Кольца при такой инсталляции попросту не работают.

Необходимо отметить, что установка так называемых «мягких» колец, которые имеют меньший ресурс, позволяет минимизировать износ стенок цилиндров, тем самым увеличивая ресурс БЦ. Параллельно с этим производить замену поршневых колец в этом случае потребуется в среднем каждые 35-45 тыс. пройденных километров, что ставит под сомнение целесообразность подобного решения.  Поршневые кольца хорошего качества имеют ресурс около 170-220 тыс. км. При их замене на таких пробегах двигателю все равно зачастую требуется ремонт коленвала, восстановление ЦПГ и т.д.

Напоследок добавим, что правильно подобранные и профессионально установленные неоригинальные поршневые кольца могут в отдельных случаях проработать дольше по сравнению с оригинальными деталями. Также стоит учитывать, что качественные аналоги обычно стоят на 10-25% дешевле.

Дефектовка поршней

Дефектовка

— 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.

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

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»

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.

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.

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 еще учесть при проведении тюнинга

Не нужно останавливаться на достигнутом. Так как вы увеличили мощность и крутящий момент, нужно предусмотреть и более эффективную смазку. Без модернизации масляного насоса никуда не деться. Систему смазки лучше всего дополнить канавками с внутренней стороны вкладышей. Занятие не из легких, так как эти элементы с трудом подвергаются какой-либо обработке. Но выполнить все можно, хоть и затратите время. Также позаботьтесь о системе охлаждения. Режим работы мотора существенно изменился, поэтому со стандартным теплообменником он может перегреваться.

Применение сцепления усиленного типа обязательно, так как крутящий момент вышел в плюс. Стандартные диски могут просто не выдержать возросших нагрузок. Выжимной подшипник также подбирается, исходя из новых характеристик. Но самое главное – это модернизация тормозов. Увеличение площади соприкосновения колодки с диском – это эффективное решение для обеспечения торможения. На колесах сзади следует отказаться от применения барабанных механизмов, отдавайте предпочтение дисковым. Любой легковой автомобиль можно переоборудовать таким образом. И если изменяются размеры поршневой группы, проводится облегчение, то в обязательном порядке требуется усовершенствование всех агрегатов автомобиля.

Способы оценки состояния деталей шатунно-поршневой группы дизеля в эксплуатации (без разборки).

Для определения состояния деталей без разборки используют спектральный анализ картерного масла, данные о расходе масла, а также данные измерения давления сжатия в полости цилиндра. Спектральный анализ картерного масла дает возможность определить интенсивность износа деталей, изготовленных из одного какого- либо металла (свинец, бронза, чугун, сталь) Определение интенсивного износа какой- либо определенной детали ( при спектральном анализе) может быть произведено путем дополнительных данных, базирующихся на статистике измерений износа. Второй способ определения состояния шатунно-поршневой группы по расходу масла базируется на данных о доливе масла в картер вследствие угара во время эксплуатации. Сокращение расхода масла достигается заменой компрессионных и маслосрезывающих колец. Это сокращение становится меньше при изношенных гильзах.
В связи с износом колец изменяется давление сжатия. Зависимость показателя плотности цилиндраот зазоров 5 в замках всех компрессионных колец дизеля 2Д100 представлена на рис. 74. Если в каждом кольце при выпуске из ремонта будет установлен зазор 1, 2 мм, то показатель плотности будет 30,5, а при предельном зазоре 4 мм этот показатель будет 30,14, т. е. уменьшится на 1,17%. Уменьшение показателя вызывает понижение экономичности дизеля — увеличение расхода топлива, а увеличение зазора, вызванного износом колец, увеличивает расход масла. Имея данные испытания какого-либо типа дизеля при различном состоянии цилиндро-поршневой группы и соответственно расход топлива и масла для данного дизеля того же типа, можно прогнозировать состояние этого дизеля.

Рис. 74. Зависимость показателя плотности цилиндра от зазоров в замках компрессионных колец дизеля 2Д100: рс — давление сжатия при номинальном режиме; рх— давление воздуха в наддувочном коллекторе; S — суммарный зазор в замке у компрессионных колец

Рис. 75. Схема выемки и постановки на место нижнего поршня дизеля типа Д100:
1— рым; 2 — трос; 3 — защитный хомут; 4 — трещотка; 5 — хомуты для колец; 6 — полозья

Рис. 76. Схема выемки и постановки на место верхних поршней дизеля типа Д100:
а — выемка 2-5-10 поршней: б — выемка первого поршня: в — постановка поршня; 1 — гайковерт; 2 — выжимной винт; 3 — упорная балка; 4 — диск;
5 — крюк; 6 — трос; 7 — упорная балка для первого цилиндра

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)

Это механизм, в котором происходит преобразование поступательного движения (движения поршня при четырёх тактах – впуске-сжатии-сгорании-выпуске) во вращательное (колёса же надо крутить, а не толкать).

Схема кривошипно-шатунного механизма. Именно здесь происходит преобразование поступательного движения во вращательное.

Коленчатый вал (8) установлен в блоке цилиндров и вращается на подшипниках скольжения (10, это называется коренные вкладыши). Гладкие поверхности шеек коленвала (10) и коренные вкладыши, установленные в блоке цилиндров, образуют пару трения. Масло между ними снижает коэффициент трения до минимально возможного.Частота вращения коленчатого вала (коленвала) – это и есть обороты двигателя, то есть то, что мы видим на тахометре. За два полных оборота коленвала каждый цилиндр делает 4 такта.К коленвалу на таком при помощи такого же подшипника скольжения (1, это называется шатунный вкладыш) крепятся шатуны (7). Это ещё одна пара трения.Сверху в шатун вставлена втулка (2) и уже в неё, сквозь поршень (4) вставляется поршневой палец. Внутри этой пары так же два подшипника скольжения.Этот узел двигателя чувствителен к стабильности подачи масла и его качеству. В случае нарушения подачи масла или сильном снижении давления происходит контакт металла с металлом («сухое трение»), который приводит к нарушению гладкости трущихся поверхностей. В итоге, даже после восстановления давления, повреждённые поверхности не восстанавливаются и коэффициент трения в этих парах будет выше, чем заложенный заводом-изготовителем. Зазоры между деталями тоже изменятся, а значит изменится и толщина масляного клина – он станет неравномерным.

Шатунный вкладыш BMW M5 e60 с пробегом 12 000 км после неправильной обкатки.

Обычно, именно в этом месте происходит заклинивание двигателя. То, что в простонародии называется «клина словил». То есть, масло кончилось и металлы прикипают друг к другу. Вращение становится невозможным.И именно из-за зазоров и притирки этих пар трения в КШМ двигатели рекомендуется сначала обкатывать, прежде чем использовать на полную мощность.Сложность диагностики такого вида задиров в том, что их можно диагностировать либо при полном разборе двигателя, либо по косвенным признакам – например, по состоянию отработанного масла и содержанию масляного фильтра (появится металлическая стружка).В некоторых случаях такие задиры появляются на двигателях с непосредственным впрыском (TFSI) при износе топливного насоса высокого давления (ТНВД). По мере износа ТНВД пропускает топливо через шток, который приводит его в действие. Таким образом бензин попадает в масло и качество смазки сильно теряется. То есть, если из масляной системы доносится резкий запах бензина, следует быть готовым не только к замене насоса, но и к капитальному ремонту.

Похожие записи:

Skoda citigo (шкода ситиго) Объём багажника kia rio, сколько литров Габариты мазда 6: замеряем все параметры вместе Какой штраф придется оплатить за езду без прав 12 лучших наборов ручного инструмента Honda civic 2019