Таблица 1. Типовые варианты состояния цпг

 

№

п/п

Марка машины или ДВС

(пробег или наработка)

Внешние

признаки неисправности

№

цилин-дра

 

Диагностические параметры

 

Результаты экспертизы

 

 

 

 

Рк,

кгс/см²

-Р₁,

кгс/см²

-Р₂,

кгс/см²

 

1.

СМД-62*

(1500

мото/ч)

Признаки неисправности отсутствуют

1.

2.

3.

4.

5.

6.

30,0

29,5

29,0

29,0

29,5

29,0

0,91

0,91

0,90

0,90

0,91

0,90

0,15

0,14

0,15

0,17

0,15

0,16

Исправное состояние ЦПГ

2.

ВАЗ-2107

(50 т.км.)

-«-

1.

2.

3.

4.

11,0

10,5

10,4

10,3

0,81

0,80

0,80

0,80

0,19

0,20

0,20

0,20

-«-

3.

СМД-62*

(1800

 мото/ч)

Неравномерная работа цилиндров, снижение мощности

1.

2.

5.

6.

29,0

28,0

30,0

27,5

0,87

0,86

0,94

0,85

0,14

0,15

0,12

0,16

В 5-ом цилиндре сломана штанга впускного клапана

4.

Д-240*

(1500

 мото/ч)

Интенсивное газовыделение из сапуна

1.

2.

3.

4.

23,0

23,5

24,0

25,0

0,76

0,78

0,80

0,81

0,26

0,25

0,23

0,24

Предельный износ гильз вследствие негерметичности впускного тракта

5.

ГАЗ-3102

(ЗМЗ-402,

12 т.км)

Недостаточная приемистость двигателя

1.

2.

3.

4.

8,0

8,1

8,0

7,8

0,78

0,80

0,77

0,76

0,20

0,19

0,20

0,21

Некачественные гильзы в 3-ем и 4-ом цилиндрах

6.

Д-240*

(после ремонта)

Интенсивное газовыделение из сапуна, выброс масла

1.

2.

3.

4.

28,0

28,0

22,0

24,0

0,92

0,91

0,70

0,72

0,12

0,14

0,60

0,56

В 3-ем и 4-ом цилиндрах увеличенные значения овальности и конусности гильз

 

7.

Мерседес-123*

(350 т.км)

Трудный запуск в холодное время года

1.

2.

3.

4.

5.

22,5

21,7

21,0

19,8

19,0

0,8

0,8

0,79

0,78

0,78

0,28

0,3

0,3

0,35

0,38

Сильный износ компрессионных колец

8.

ГАЗ-24

(110 т.км)

Большой расход масла

1.

2.

3.

4.

9,5

8,5

9,0

9,0

0,80

0,79

0,80

0,80

0,36

0,40

0,36

0,35

 

Предельный износ компрессионных колец

9.

ГАЗ-24

(140 т.км)

Большой расход масла и дымление

1.

2.

3.

4.

9,2

9,0

7,0

6,6

0,78

0,78

0,75

0,76

0,3

0,3

0,38

0,4

Трещины компрессионных колец в 3-ем и  4-ом цилиндрах

10.

ВАЗ-2107

(170 т.км)

Признаки неисправности отсутствуют

1.

2.

3.

10,2

10,0

10,5

10,0

0,77

0,77

0,78

0,76

0,18

0,18

0,19

0,18

После пробега 120 т.км замена колец

11.

Мерседес- 124*

Стук в верхней части блока

1.

2.

4.

21,0

22,8

23,2

0,80

0,82

0,81

0,40

0,25

0,22

Ослабла резьбовая посадка свечи накаливания 1-го цилиндра

12.

Д-65*

Интенсивное

пульсирующее газовыделение из сапуна

1.

2.

3.

4.

29,5

12,0

30,0

29,0

0,89

0,88

0,89

0,89

0,14

0,86

0,14

0,14

Отсутствует 1-е компрессионное кольцо во 2-ом цилиндре

13.

Д-65*

(1200

 мото/ч)

Газовыделение из сапуна

1.

2.

3.

4.

28,6

28,0

17,1

29,0

0,86

0,86

0,71

0,87

0,15

0,15

0,43

0,15

Расстопорение поршневого пальца в 3-ем цилиндре

14.

СМД-62*

Большой расход масла

1.

4.

28,0

15,3

28,7

0,88

0,84

0,87

0,14

0,73

0,15

Излом компрессионных колец в 4-ом цилиндре

15.

ВАЗ-2108

(130 т.км)

Большой расход масла

1.

2.

3.

4.

10,5

8,0

7,0

6,0

0,83

0,82

0,71

0,68

0,40

0,42

0,50

0,50

Потеря упругости поршневых колец и их поломка в 3-ем и 4-ом цилиндрах вследствие сильного перегрева

16.

ЗИЛ-130

(43 т.км)

Неравномерная работа цилиндров, дымление

5.

2,5

0,75

0,52

Излом компрессионного кольца в 5-ом цилиндре

17.

ГАЗ-3102

(150 т.км)

-«-

3.

5,0

0,77

0,52

Излом компрессионного кольца в 3-ем цилиндре

18.

ВАЗ-2109

(75 т.км)

Большой расход масла

1.

2.

3.

4.

9,0

9,2

9,6

8,2

0,83

0,83

0,84

0,83

0,37

0,34

0,38

0,45

Сильная закоксовка поршневых колец

19.

ВАЗ-21213

(65 т.км)

-«-

1.

4.

11,0

8,0

0,80

0,78

0,24

0,56

В 4-ом цилиндре кольца закоксованы в зажатом положении

20.

НИССАН

(1,6 л –200

т.км)

-«-

1.

2.

3.

4.

11,0

11,0

13,0

11,0

0,82

0,82

0,82

0,82

0,30

0,28

0,24

0,26

 

Закоксовка поршневых колец

2

3

8

21.

ВАЗ-2109

(170 т.км)

-«-

1.

2.

3.

4.

12,0

11,5

12,0

12,0

0,82

0,83

0,83

0,83

0,24

0,25

0,26

0,25

Закоксовка колец

22.

ВАЗ-2104

(141 т.км)

-«-

1.

2.

4.

11,6

11,6

10,4

0,84

0,83

0,75

0,17

0,15

0,24

В 1-ом и 2-ом цилиндрах свечи залиты маслом. Негерметичны колпачки

23.

ВАЗ-2108

-«-

2.

12,5

0,83

0,15

Во 2-ом цилиндре негерметичны колпачки

24.

ВАЗ-2107

(144 т.км)

-«-

3.

12,8

0,84

0,20

В 3-ем цилиндре негерметичны колпачки

25.

ВАЗ-2107

(70 т.км)

После прогрева двигатель «троит»

2.

3.

10,0

2,0

0,8

0,6

0,2

0,4

Трещина в днище клапана

3-го цилиндра

26.

СМД-62*

(700

 мото/ч)

Снижение мощности

4.

5.

30,0

4,0

0,89

0,40

0,14

0,35

Скол на тарелке впускного клапана 5-го цилиндра

27.

ВАЗ-2109

(84 т.км)

-«-

1.

4.

8,0

0,78

0,48

0,30

0,39

Коробление тарелки впускного клапана

 4-го цилиндра

28.

Ауди-100

(181 т.км)

-«-

2.

4.

2,2

10,0

0,64

0,82

0,58

0,28

Недостаточное прилегание конусной поверхности впускного клапана 2-го цилиндра к седлу

29.

ВАЗ-2105

(72,4 т.км)

Выброс воды из радиатора

1.

2.

9,5

8,5

0,79

0,75

0,26

0,35

Пробита прокладка головки блока в зоне 2-го цилиндра

30.

ГАЗ-3110

(30 т.км)

-«-

2.

4.

10,5

8,0

0,81

0,74

0,23

0,34

Пробита прокладка головки блока в зоне 4-го цилиндра

31.

Рено

«Магнyм»*

(~750 т.км)

Большой расход масла, дымление

1.

2.

3.

4.

5.

6.

32,5

23,0

31,0

30,0

30,0

29,0

0,88

0,85

0,89

0,88

0,89

0,88

0,1

0,3

0,14

0,2

0,12

0,19

Полная закоксовка колец во 2-ом цилиндре.

Сильная закоксовка маслосъемных колец в остальных цилиндрах (эффект гидроцилинда)

 

2

3

8

32.

МАН * (автобус – около

 800 т.км)

Большой расход масла, дымление

1.

2.

6.

31,5

32,0

22,0

0,9

0,9

0,8

0,2

0,22

0,28

В 1-ом и 2-ом цилиндрах износ направляющих втулок (эффект гидроцилиндра), в 6-ом цилиндре предельный износ гильзы

 

33.

КрАЗ*

(около

200 т.км)

 

Выброс масла из сапуна

6.

0,2

0,16

Прогар поршня в 6-ом цилиндре

* (звездочкой отмечен дизель)

Итак, анализируя примеры 7—9,12, таблицы 1, мы наблюдаем высокий полный вакуум (-Р1) в отдельных или всех цилиндрах при неудовлетворительном состоянии поршневых колец. Разгадка этого «явления» достаточно проста — при «круглой» гильзе и «плотных» клапанах наличие масляного клина всегда обеспечит высокий вакуум. Перекроем редукционный клапан, то есть изолируем надпоршневое пространство. Теперь на такте сжатия давление повышается до максимального значения в момент достижения поршнем ВМТ. При этом часть сжимаемого воздуха прорывается через поршневые кольца в картер двигателя. После достижения ВМТ поршень идет вниз (такт расширения), возвращаясь в исходную ординату начала такта сжатия (см. рис. 1 в).
В этом случае вакуумный клапан «запоминает» остаточный вакуум (-Р2), величина которого пропорциональна той части давления (компрессии), которая была «потеряна» при прорыве части воздуха через компрессионные кольца. При мало изношенных и не закоксованных (подвижных) кольцах величина остаточного вакуума весьма незначительна. При изношенных, закоксованных или поломанных компрессионных кольцах значение -Р2 существенно возрастает.
Теперь рассмотрим гильзу. Известно, что в сечении изношенная гильза имеет форму эллипса. При большой степени износа (более 60 %) наличие зазора между эллипсным сектором зеркала цилиндра и круглым сектором компрессионного кольца обуславливает появление подсоса воздуха из картера на такте разрежения (расширения), который невозможно остановить масляным клином (примеры 4—6 табл. 1).
Аналогичная картина наблюдается при наличии на поверхности гильзы сильной выработки или вертикальных глубоких борозд (пример 13 — 3-й цилиндр).
В приведенных примерах рассмотрены классические (естественные) износы и механические дефекты гильз и колец. Между тем в практике эксплуатации ЦПГ гораздо более часто встречаются неисправности субъективной природы возникновения, в основе которой лежит неполное сгорание топлива в камере сгорания и попадание туда масла из-за негерметичности колпачков и направляющих втулок клапанов. Это закоксовка цилиндров и наличие масла.
Как известно, наличие масла в цилиндре значительно влияет на достоверность оценки пневмоплотности ЦПГ любым из перечисленных выше методов. Однако вакуумный метод и здесь позволяет распознать причину возникновения неисправности. В примерах 18, 21 завышенные показатели -Р, свидетельствуют о наличии в цилиндрах дополнительного источника пневмоплотности в результате закоксовки колец, потерявших свою подвижность, и тем самым усиливших насосный эффект поршней. В примерах 22—24 показано влияние на вакуумные показатели негерметичности колпачков.
В целом на основе большого статистического материала можно сформулировать общее правило — если значение -Р1 отдельного цилиндра (или всех) превышает среднее значение остальных или среднестатистическое для установленной наработки или пробега на 0,04 кгс/см2, то это превышение свидетельствует о наличии в цилиндре свободного масла.
Разумеется, кроме масла в цилиндр может попадать топливо (пример 3, 5) или охлаждающая жидкость (пример 29, 30), где уменьшение показателей -Р1 связано с разжижением масляного клина.
Наконец, для дизелей большегрузных автомобилей, автобусов и другой техники иностранного производства, имеющих повышенный ресурс (так называемых «миллионников»), характер износа гильзы отличается от отечественного, то есть гильза изнашивается практически «кругло». В результате даже при больших износах и закоксовках (примеры 31, 32) в большинстве случаев показатели Рк, -Р1, -Р2 будут удовлетворительными (эффект гидроцилиндра), несмотря на повышенный расход масла. В таких случаях приведенного выше правила для оценки состояния ЦПГ явно недостаточно, и требуется привлечение других методов.
Особое место в классификации неисправностей ЦПГ отводится клапанному механизму. Теоретически, в случаях небольшого нарушения пневмоплотности сопряжения «клапан-седло» значения -Р1, -Р2 (например, для дизеля) будут близки (пример 6, 3—4-й цилиндр). И тогда, естественно, возникает зона информационной неопределенности, преодолеть которую возможно только с привлечением дополнительной диагностической информации (в данном случае используя пневмокалибратор). Практически неисправность указанного сопряжения проявляется в виде внезапного отказа (прогар, скол, трещина), приводящего к потере работоспособности данного цилиндра. Образование условного отверстия («дыры») в камере сгорания приводит к резкому уменьшению величины -Р1, так как никакой дополнительный источник пневмоплотности (лишнее масло, не прогоревшее топливо) не в состоянии его уплотнить (примеры 25—28).

 

Рис -2а                                                                                 Рис -2б

 

Рис -3а                                                                         Рис -3б

 

 

                        Рис -4а                                                        Рис -4б

 

 

Для теоретического анализа метода была разработана компьютерная программа, позволяющая моделировать пневмовакуумные процессы в ЦПГ для конкретных неисправностей. В данном примере были смоделированы отказы гильзы и компрессионных колец (продольные износы) инжекторного двигателя VW Passat.
На рис. 2—4 представлены модели процессов.
Анализ полученного значения очень наглядно подтверждает изложенное выше положение о наличие функциональной зависимости между величиной потерянного в конце такта сжатия давления и величиной возникшего в конце такта расширения вакуума (остаточного). Так, в примере (рис. 2 а, б) значения –Р1, -Р2 и Рк зашкаливают, соответственно до 0,93; 0; 13.
В реальном состоянии (рис. 3 а, б) значения характеристик практически совпадают с нормативными. Разность значений компрессии (1,1) обуславливает появление остаточного вакуума (-Р2 = 0,18).
Наконец, при предельном состоянии колец (рис. 4 б) разность значений Рк в сравнении с теоретически идеальным достигает 3,9, что, в свою очередь, увеличивает значение -Р2 до 0,35.

 

Рассмотренный вакуумный метод и технология диагностики состояния ЦПГ в настоящее время реализован в серийно выпускаемом приборе «Анализатор Герметичности Цилиндров (АГЦ) Прибор снабжен сертификатом (во избежание подделок действителен сертификат имеющий печать предприятия-владельца ТУ), защищен патентом № 2184360.

 

 

Вакуумный метод оценки пневмоплотности

цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС)