Способы выявления механических неисправностей двигателя

Цели и способы диагностики.

Диагностика механических проблем и неисправностей двигателя будет более эффективной при понимании того, как и для каких целей проводятся определенные тесты. Ниже в логическом порядке представлены наиболее распространенные способы диагностики, применяемые мотористами. Способы диагностики основываются на жалобах клиента, пробеге автомобиля, ранее выполненных работах и философии автосервиса.

Вакуумные тесты

Использование вакуумметра — это быстрый, простой и эффективный способ получения важных данных для диагностики двигателя, который способен исключить необходимость использования других диагностических тестов. Считается что, чем чаще используется вакуумный тест, тем больше пользы двигателю он может принести. Подключение к двигателю для проверки вакуума во впускном коллекторе должно выполняться ниже дроссельной заслонки, до соединения впускного коллектора с впускными каналами.

Для более корректного измерения рекомендуется использовать максимально короткий шланг, он позволит зафиксировать даже незначительные колебания стрелки вакуумметра. Для этих же же рекомендуется использовать вакуумметр с большим циферблатом.

Хорошо работающий двигатель должен иметь стабильное показание вакуумметра около 17–21 дюймов ртутного столба (430-521 мм. рт. ст) на холостом ходу. Необходимо учитывать, что многие современные двигатели оснащены системой изменения фаз газораспределения, подъема и продолжительности открытия клапанов, что приводит к снижению разрежения во впускном коллекторе на холостом ходу. Некоторые из этих двигателей требуют установки дополнительного вакуумного насоса для работы вспомогательных устройств. Показания вакуумметра, которые могут указывать на конкретные неисправности приведены автором ниже.

Вакуумметр, используемый для измерения разрежения во впускном коллекторе.

Дымогенератор для обнаружения порванного патрубка впускного коллектора. Вход воздуха перекрыт, чтобы направить дым к двигателю. Обратите внимание, что фонарик направлен на место утечки.

➤ Низкое и стабильное показание может указывать на утечку вакуума, износ поршневых колец или позднее зажигание. Если угол опережения зажигания установлен в соответствии со спецификацией или не регулируется, и есть подозрение на утечку вакуума, использование дымогенератора может помочь безопасно определить источник утечки. (см. рисунок). Дым подается в любой вакуумный порт при закрытом воздухозаборнике. Место утечки можно определить по выходящему дыму. Так же, низкий вакуум может указывать на изношенные поршневые кольца, поскольку они больше не могут втягивать достаточный объем воздуха. Для подтверждения износа поршневых колец необходимы дополнительные испытания.

➤ Периодическое снижение вакуума на холостом ходу указывает на заедание клапана.

➤ Сломанная пружина клапана может сохранять достаточное натяжение, чтобы поддерживать работу клапанного механизма на холостом ходу, но не на высоких оборотах, что приводит к стабильному показанию на холостом ходу и колебаниям при открытии дроссельной заслонки.

➤ Неисправность уплотнения клапана проявляется в виде колеблющейся стрелки на холостом ходу. Утечка из впускного или выпускного клапана проявляетсяв виде колеблющейся стрелки вакуумметра, потому что не все цилиндры работают равномерно.

➤ Кратковременно откройте дроссельную заслонку и понаблюдайте за показаниями вакуумметра.

При полностью открытой дроссельной заслонке стрелка опустится к нулю, потому что давление внутри коллектора равно атмосферному. По мере того, как обороты двигателя растут, стрелка должна подняться на несколько мм ртутного столба выше показаний холостого хода, а затем снова опуститься. Увеличение во время подъема происходит потому, что скорость поршня все еще была высокой, а дроссельная заслонка закрылась, создавая еще более низкое давление в цилиндрах. Износ поршневых колец проявятся в виде отскока стрелки менее чем на 3 дюйма ртутного столба (70 мм. рт. ст.) выше показаний холостого хода. Обратите внимание на время, за которое стрелка возвращается от более высокого отскока к показаниям холостого хода. Неисправности в системе выхлопа приводят к тому, что возврат стрелки будет очень медленным, поскольку не выхлопные газы не отводятся достаточно быстро, чтобы заполнить цилиндры во время такта впуска. Неисправности в выхлопной системе подтверждаются, если показания вакуума падают ниже показаний холостого хода при постоянной частоте вращения двигателя около 3000 об/мин.

Проверка компрессии

Проверку компрессии следует проводить при выключенном зажигании и подаче топлива, в целях соблюдения техники безопасности.

Проверку компрессии при прокручивании двигателя лучше всего проводить с подключенным зарядным устройством и снятыми свечами зажигания, чтобы обеспечить постоянную скорость вращения коленвала на протяжении всей процедуры.

Количество циклов прокручивания двигателя во время проверки компрессии не так важно, как поддержание постоянного количества прокручиваний для каждого цилиндра. Обратите внимание на первый импульс компрессии манометра при прокручивании двигателя, поскольку он может дать верное представление о износе поршневых колец. Первое показание может быть значительно ниже последнего, если кольца плохо герметизируют во время такта впуска и не могут обеспечить достаточный приток воздуха для такта сжатия. Этот индикатор износа колец также может подтвердить ранее низкое показание вакуумметра. Для дальнейшего подтверждения можно провести тест на мокрое сжатие. Масло, используемое для теста на мокрое сжатие, поможет герметизировать кольца как на такте впуска, так и на такте сжатия, и, если кольца изношены, давление сжатия увеличится после добавления масла.

Результаты теста на компрессию затем можно сравнить друг с другом, например, чтобы определить возможный дефект прокладки головки блока цилиндров между двумя цилиндрами, если оба показания низкие и похожи друг на друга. Другие причины низкой компрессии выявляются с помощью теста на утечку в цилиндрах, но сначала следует измерить зазор клапанов. Неправильный зазор влияет на компрессию, поскольку изменения зазора изменяют время срабатывания клапанов. Слишком маленький зазор приведет к более низкой, компрессии из-за позднего закрытия впускного клапана.

Примеры двух свистков и индикатора ВМТ, используемого для точного определения ВМТ.

Проведение теста на компрессию в рабочем режиме имеет значение для определения ограничений во впускной или выпускной системе. Установите на место все свечи зажигания, кроме одной, подлежащей тестированию. Вкрутите шланг компрессионного тестера в этот цилиндр и запустите двигатель. Нажмите кнопку сброса давления на компрессионном тестере и дайте давлению стабилизироваться; оно будет значительно ниже, чем давление сжатия при прокручивании коленвала. Давление ниже, потому что увеличение оборотов двигателя сокращает время заполнения цилиндра, а закрытая дроссельная заслонка создает сопротивление во впускном коллекторе. После быстрого резкого открытия дроссельной заслонки максимальное давление будет зафиксировано на манометре, которое обычно составляет от 75% до 80% от давления сжатия при прокручивании коленвала.

Этот тип проверки компрессии в рабочем режиме используется для выявления проблем во впускной или выпускной системах. Низкая компрессия является результатом проблемы во впускной системе, а повышенная компрессия — результатом проблемы в выпускной системе. Эти проблемы могут быть ограничены одним конкретным цилиндром из-за износа клапанного механизма или распространяться на весь двигатель из-за ограничений во впускной или выпускной системе. Как и в случае с любой проверкой, повторение поможет развить понимание того, какие значения считаются нормальными, что облегчит выявление отклонений от нормы.

Проверка герметичности цилиндра

Проверка герметичности цилиндра используется для точного определения места утечки компрессии путем подачи калиброванного количества сжатого воздуха в цилиндр, измерения количества вытекающего воздуха и прослушивания места утечки. Для этого поршень проверяемого цилиндра устанавливается в верхнюю мертвую точку (ВМТ) после такта сжатия, так чтобы кольца находились в зоне наибольшего износа цилиндра, и оба клапана были закрыты.

Для точного определения ВМТ при вращении двигателя можно использовать свисток, прикрепленный к шлангу тестера.

Как только поршень остановится в ВМТ, свистящий звук прекратится. Существует также несколько типов индикаторов ВМТ и методов, которые можно использовать для точного определения ВМТ. Двигатель можно провернуть, чтобы приблизиться к ВМТ, а затем медленно вращать с помощью торцевого ключа на передней части коленвала или, если это механическая коробка передач, раскачивая автомобиль на высокой передаче. Тестер утечек в цилиндре сначала подключается к сжатому воздуху и калибруется так, чтобы показывать нулевой процент утечки, а затем подключается к проверяемому цилиндру. По мере подачи воздуха в цилиндр следите за шкивами и убедитесь, что двигатель не вращается. Поршень, находящийся не точно в верхней мертвой точке, может быть вдавлен вниз под действием давления воздуха.

Тестер утечек в цилиндрах с демонстрацией установки и потенциальных путей утечки на двигателе в разрезе.

Оценка процента утечки из цилиндра должна основываться на жалобе клиента и пробеге, поскольку допустимый износ компрессионных колец может способствовать утечке до 20%.

Тест на утечку из цилиндра часто проводится для выявления первопричины низкой компрессии после другого теста, который оказался неубедительным. Например, цилиндр с низкой компрессией тестируется для определения точного места потери компрессии, поэтому основное внимание следует уделить тому, где именно цилиндр теряет компрессию.

Стетоскоп — отличный инструмент для обнаружения утечки из цилиндра путем прослушивания едва уловимых различий в утечке воздуха. Внимательно прислушайтесь к выхлопной трубе на предмет признаков утечки из выпускного клапана, к вакуумному порту коллектора на предмет утечки из впускного клапана и к щупу уровня масла на предмет утечки из поршневых колец.

Газоанализаторы показывают наличие углеводородов (УВ) в системе охлаждения, что указывает на утечку продуктов сгорания в систему охлаждения.

Небольшая утечка через поршневые кольца является нормальной, поэтому будьте осторожны с диагностикой неисправностей колец до тех пор, пока не проведете тщательное сравнение звуков на впуске и выпуске.

Выхлопные газы в системе охлаждения

Иногда клиенты списывают перегрев на неисправную прокладку головки блока цилиндров, даже после капитального ремонта двигателя. Вот несколько полезных способов диагностировать, происходит ли утечка продуктов сгорания в охлаждающую жидкость или происходит ли просачивание охлаждающей жидкости в камеру сгорания.

Когда двигатель выключен, давление в системе охлаждения может выталкивать охлаждающую жидкость в камеру сгорания. При запуске двигателя эта охлаждающая жидкость действует как пароочиститель, из-за чего свечи зажигания и поршневые головки выглядят так, как будто они были очищены. В обратном направлении, углеводороды (УВ) из продуктов сгорания могут попадать в систему охлаждения работающего двигателя через неисправную прокладку головки блока цилиндров или трещину в литье. УВ — это несгоревшее топливо, и ему не место в системе охлаждения, поэтому наличие УВ в системе охлаждения является верным признаком неисправности. Большинство техников знают о синей тестовой жидкости, которая меняет цвет на желтый при прохождении продуктов сгорания через нее, и она действительно хорошо работает. Пятигазовый анализатор (прибор для измерения выбросов) дает более точный ответ на вопрос, присутствует ли в системе охлаждения углеводороды (УВ). Трубка анализатора удерживается над заливной горловиной радиатора работающего двигателя, и, если УВ присутствуют, их концентрация в частях на миллион увеличится с нуля.

Большинство техников знают, как проводить вакуумные тесты, тесты на компрессию и тесты на герметичность цилиндров, но понимание того, когда и почему следует проводить определенные диагностические тесты, помогает им работать более эффективно. Полезно узнать, каковы нормальные значения этих тестов, и понять, почему стрелка вакуумметра колеблется, почему давление сжатия может резко меняться при небольших изменениях зазора клапанов, и каковы возможные места утечки в цилиндрах. Работа механика по диагностике двигателя должна сопровождаться бесконечным процессом обучения.

Дейв Капитоло преподает автомобильные технологии в колледже Де Анза в Купертино, Калифорния, более 17 лет. Колледж Де Анза располагает полноценной автомобильной механической мастерской и является действующим членом AERA. До начала преподавательской деятельности Дейв более 20 лет проработал в автомобильной промышленности в качестве техника и механика. В настоящее время Дейв является членом совета директоров AERA