Основные неисправности кшм и способы их устранения

Виды износа кривошипно-шатунного механизма двигателей внутреннего сгорания

Признаки неисправности КШИ

Шум и стук в области КШМ

(см Рис 1, 2) При таком износе чаще всего появляется чрезмерный шум, стук и вибрация двигателя в области коленчатого вала. Глухой звук, который усиливается при резком увеличении оборотов коленвала, указывает на износ шатунных или коренных шеек или на износ их вкладышей. Стук шатунных шеек отличается от коренных – он более резкий, а у коренных – более глухой. Стук коренных шеек хорошо прослушивается через стенку блока цилиндров, а шатунные шейки слышны в двух зонах ВМТ и НМТ, когда стук только в одном месте (ближе к нижней части блока цилиндров). Если при запуске холодного двигателя слышен звонкий стук, который по мере прогрева исчезает, – это указывает на износ поршневой группы. Похожий звук, прослушиваемый на всех температурных режимах ДВС, свидетельствует о чрезмерном износе поршневого пальца или верхней втулке шатуна (см Рис №6). При критическим износе коренных или (и) шатунных шеек звук становится громче, появляется металлический звон, при таком износе скорее всего произошло расплавление вкладышей вследствие масленого голодания и их проворот.

Выхлоп двигателя

Так, если выхлопные газы синеватого цвета, а уровень моторного масла постоянно уменьшается – это указывает на износ цилиндро-поршневой группы и, как следствие, масложор. Увеличенный расход моторного масла, топлива и значительное снижение мощности может происходить из-за залегания поршневых колец (см. Рис № 4) и увеличенного износа их и цилиндра (см. Рис №3). Залегание поршневых колец можно попробовать устранить без разбора двигателя, залив в цилиндры через свечное отверстие (для дизелей – через отверстие для форсунок или через впускной коллектор) специальный раствор, состоящий из 50% керосина и 50% денатурированного спирта, ну или приобрести специальную раскоксовку в ближайшем магазине. Такая процедура позволяет значительно снизить количество нагара в области поршневых колец и днища поршня, этим самым освободив и восстановив их работоспособность.

Что такое КШМ и для чего он нужен?

Двигатель в процессе работы должен давать какое-то постоянное движение, и удобней всего, чтобы это было равномерное вращение. Однако силовая часть (цилиндро-поршневая группа, ЦПГ) вырабатывает поступательное движение. Значит, нужно сделать так, чтобы один тип движения преобразовался в другой, причем с наименьшими потерями. Вот для этого и был создан кривошипно-шатунный механизм.
По сути, КШМ – это устройство для получения и преобразования энергии и передачи ее дальше, другим узлам, которые уже эту энергию используют.

Стук в коренных подшипниках коленчатого вала

Обычно это металлический глухой стук низкого тона. Прослушивается в нижней части блока цилиндров и обнаруживается при резком открытии дроссельной заслонки на холостом ходу. Чрезмерный зазор коленчатого вала вызывает стук более резкий с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала.
Причины стука и способы его устранения:

  • слишком раннее зажигание. Проверить и отрегулировать момент зажигания;
  • недостаточное давление масла. См. главу «Основные неисправности системы смазки»;
  • увеличенный зазор между шейками коленчатого вала и вкладышами коренных подшипников. Обратиться на станцию технического обслуживания для проверки и, если необходимо, для перешлифовки шеек и замены вкладышей;
  • увеличенный зазор между упорными полукольцами и коленчатым валом. На неработающем двигателе проверить осевой свободный ход коленчатого вала, нажимая и отпуская педаль сцепления. При этом перемещение переднего конца коленчатого вала должно быть не более 0,35 мм. В случае большего осевого свободного хода следует обратиться на станцию технического обслуживания для замены упорных полуколец коленчатого вала.

Устройство КШМ

Строго говоря, КШМ автомобиля состоит из самого кривошипа, шатунов и поршней. Однако говорить о части, не рассказав о целостной конструкции, было бы в корне неправильно. Поэтому схема и назначение КШП и смежных элементов будет рассматриваться в комплексе.

Устройство КШМ: (1 — коренной подшипник на коренной шейке; 2 — шатунный подшипник на шатунной шейке; 3 — шатун; 4 — поршневой палец; 5 — поршневые кольца; 6 — поршень; 7 — цилиндр; 8 — маховик; 9 — противовес; 10 — коленчатый вал.)

  1. Блок цилиндров – это начало всего движения в моторе. Его составляющие – поршни, цилиндры и гильзы цилиндров, в которых эти поршни движутся;
  2. Шатуны – это соединительные элементы между поршнями и коленвалом. По сути, шатун представляет собой прочную металлическую перемычку, которая одной стороной крепится к поршню с помощью шатунного пальца, а другой фиксируется на шейке коленвала. Благодаря пальцевому соединению поршень может двигаться относительно цилиндра в одной плоскости. Точно так же шатун охватывает посадочное место коленвала – шатунную шейку, и это крепление позволяет ему двигаться в той же плоскости, что и соединение с поршнем;
  3. Коленвал – коленчатый вал вращения, ось которого проходит через носок вала, коренные (опорные) шейки и фланец маховика. А вот шатунные шейки выходят за ось вала, и благодаря этому при его вращении описывают окружность;
  4. Маховик – обязательный элемент механизма, накапливающий инерцию вращения, благодаря которой двигатель работает ровней и не останавливается в “мертвой точке”.

Эти и другие элементы КШМ можно условно разделить на подвижные, те, что выполняют непосредственную работу, и неподвижные вспомогательные элементы.

Подвижная (рабочая) группа КШМ

Как понятно из названия, к подвижной группе относятся элементы, которые активно задействованы в работе двигателя.

  1. Поршень. При работе двигателя поршень перемещается в гильзе цилиндра под действием выталкивающей силы при сгорании топлива – с одной стороны, и поворотом коленвала – с другой. Для уплотнения зазора между ним и цилиндром на боковой поверхности поршня находятся поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные), которые герметизируют промежуток и препятствуют потере мощности во время сгорания топлива.

    Устройство поршневой группы: (1 — масляно-охлаждающий канал; 2 — камера сгорания в днище поршня; 3 — днище поршня; 4 — канавка первого компрессионного кольца; 5 — первое (верхнее) компрессионное кольцо; 6 — второе (нижнее) компрессионное кольцо; 7 — маслосъемное кольцо; 8 — масляная форсунка; 9 — отверстие в головке шатуна для подвода масла к поршневому пальцу; 10 — шатун; 11 — поршневой палец; 12 — стопорное кольцо поршневого пальца; 13 и 14 — перегородки поршневых колец; 15 — жаровой пояс.)

  2. Шатун. Это соединительный элемент между поршнем и коленвалом. Верхней головкой шатун крепится к поршню с помощью пальца. Нижняя головка имеет съемную часть, так что шатун можно надеть на шейку коленвала. Для уменьшения трения между шейкой коленвала и головкой шатуна ставятся шатунные вкладыши – подшипники скольжения в виде двух пластин, изогнутых полукругом.

    Устройство шатуна

  3. Коленвал. Это центральная часть двигателя, без которой сложно представить себе его принцип работы. Основной его частью является ось вращения, которая одновременно служит опорой для коленвала в блоке цилиндров. Выступающие за ось вращения элементы предназначены для присоединения к шатунам: когда шатун движется вниз, коленвал позволяет ему описать нижней частью окружность одновременно с движением поршня. Так же, как и в случае с шатунами, опорные шейки коленвала лежат на подшипниках скольжения – вкладышах.

    Устройство коленвала

  4. Маховик. Он крепится к фланцу на торцевой части коленвала. Маховик вращается вместе с валом двигателя и частично демпфирует неизбежные в любом ДВС рывковые нагрузки. Но основная задача маховика – раскручивать коленвал (а с ним и цилиндро-поршневую группу), чтобы поршни не замерли в “мертвой точке”. Таким образом, часть мощности двигателя расходуется на поддержку вращения маховика.

Устройство маховика

Неподвижная группа КШМ

Неподвижной группой можно назвать внешнюю часть двигателя, в которой находится КШП.

  1. Блок цилиндров. По сути, это корпус, в котором располагаются непосредственно цилиндры, каналы системы охлаждения, посадочные места распредвала, коленвала и т.д. Он может выполняться из чугуна или алюминиевого сплава, и сегодня производители всё чаще используют алюминий, чтобы облегчить конструкцию. Для этой же цели вместо сплошного литья используются ребра жесткости, которые облегчают конструкцию без потери прочности. На боковых сторонах блока цилиндров располагаются посадочные места для вспомогательных механизмов двигателя.

    Блок цилиндров

  2. Головка блока цилиндров (ГБЦ). Устанавливается на блок цилиндров и закрывает его сверху. В ГБЦ предусмотрены отверстия для клапанов, впускного и выпускного коллекторов, крепления распредвала (одного или больше), крепления для других элементов двигателя. К ГБЦ, снизу, крепится прокладка (1) — пластина, которая герметизирует стык между блоком цилиндров и ГБЦ. В ней предусмотрены отверстия для цилиндров и крепежных болтов. А сверху — клапанная крышка (5), — ею закрывается ГБЦ сверху, когда двигатель собран и готов к запуску. Прокладка клапанной крышки. Это тонкая пластина, которая укладывается по периметру ГБЦ и герметизирует стык.

Устройство ГБЦ: (1 — прокладка ГБЦ; 2 — ГБЦ; 3 — сальник; 4 — прокладка крышки ГБЦ; 5 — крышка клапанная; 6- прижимная пластина; 7 — пробка маслозаливной горловины; 8 — прокладка пробки; 9 — направляющая втулка клапана; 10 — установочная втулка; 11 — болт крепления головки блока.)

Причины неисправности КШМ

Неисправности КШМ могут возникнуть из-за множества различных факторов, но в большинстве случаев виновата неправильная эксплуатация и пробег.

Неправильная эксплуатация ДВС

К неправильной эксплуатации относят:

  1. Использование некачественных смазочных материалов и несвоевременная их замена;
  2. Топлива с низким октановым числом;
  3. Неисправности системы зажигания;
  4. Установку некачественных масляных фильтров;
  5. Чрезмерные нагрузки на двигатель;
  6. Плохая работа системы охлаждения – перегрев моторного масла и поршневой группы.

Влияние всех этих факторов усиливается в разы при халатном отношении к мотору и несвоевременное прохождение технического обслуживания. Так, при использовании некачественного топлива следует чаще менять моторное масло и свечи, а нагар в поршневой системе периодически “смывать” специальными жидкостями. Некачественные фильтры также плохо выполняют свою работу, что приводит к увеличению абразива в масле – к увеличенному износу деталей. Выбор моторного масла следует производить согласно расчётным характеристикам, обычно они указываются заводом изготовителем. Воздушный фильтр, когда он сильно загрязнен, резко снижает свою пропускную способность, из-за чего во впускном коллекторе образуется высокое разряжение и коэффициент наполнения цилиндров снижается – это одна из причин образования чрезмерного нагара, перегрева камеры сгорания, снижения мощности двигателя и увеличения расхода топлива.

Неисправная система смазки

Система смазки мотора обеспечивает снижение силы трения в трущихся узлах и отвод тепла с продуктами износа, путем прокачивания моторного масла через систему каналов. На работу системы смазки влияют множество факторов, начиная от качества смазывающих материалов и заканчивая чистотой маслозаборника и уровнем масла. Если происходит сбор в работе системы, то в первую очередь это приводит к масляному голоданию шеек коленчатого вала, их перегрев и выход из строя. Процесс этот может быть как мгновенным (заклинивание), так и растянутым во времени с постепенным ухудшением.

Естественный износ

Естественный износ протекает очень медленно и зависит от условий эксплуатации. При правильной эксплуатации пробег двигателя может достигать более 1 000 000 км, срок его жизни более 30 лет.

Износ вследствие длительного перегрева

(см Рис №5) Такой вид износа чаще всего возникает в летнее и весеннее время. Летом перегрев получается из-за повышенной температуры окружающей среды, а весной из-за утепления двигателя и значительного колебания температуры окружающего воздуха. Вследствие перегрева может возникнуть расплавление поршней, прогар выпускных клапанов и потеря упругости в поршневых кольцах. Даже кратковременный перегрев значительно снижает срок службы двигателя, именно поэтому следует уделять огромное внимание системе охлаждения двигателя и правильно выбирать охлаждающую жидкость. В системе охлаждения все важно: и жидкость, которую вы используете, и крышка горловины радиатора, не говоря уже про её герметичность и чистоту ячеек радиатора.

Автор статьи: Vdovinea

Статьи по теме:
1. Технология сборки головок цилиндров;
2. Сборка механизма ГРМ, механизм ГРМ;
3. Конструкция коленчатых валов, основные требования к их изготовлению, заготовки;
4. Обработка коленчатых валов;
5. Ремонт дизельного двигателя ЯМЗ.

Обслуживание КШМ

Прежде всего, общие советы: «машина любит ласку, чистоту и смазку». Следует вовремя проверять уровень масла, не допускать перегрева двигателя и заправляться только качественным горючим. Серьёзные проблемы с КШМ решаются только в автосервисе. Разумеется, есть автолюбители, которые самостоятельно могут расточить цилиндр до ремонтного размера, но это всё же характерно для не самых новых автомобилей.

В «закоксованных» двигателях можно провести раскоксовку, которая делается как с разбором двигателя, так и при помощи специальных средств – без такового. Однако, подобные манипуляции лучше доверить профессионалам. Соблюдайте сроки ТО.

Поломки и проблемы кривошипно-шатунного механизма

Практически все детали КШМ являются парами трения, что наглядно подтверждает схема кинематики привода автомобиля. Если диагностика данного механизма привода внутреннего сгорания выявила неисправности, необходим капитальный ремонт двигателя, так как производится его полная разборка.

Технические особенности неисправностей КШМ заключаются в износе деталей трения. Основными поломками являются:

  • залегшие кольца на поршнях – из-за высокой выработки металла появляется люфт, возникает перекос и поршень заклинивается внутри цилиндра;
  • износ пальцев поршневых – вместо фиксированного размера между коленвалом/поршнем расстояние получается плавающим, изменяются характеристики крутящего момента;
  • выработка поршневой группы – стачивается зеркало цилиндра или поверхность поршня, меняются характеристики ДВС;
  • износ подшипников – шатунные или коренные вкладыши сточились, возникают ударные нагрузки на вал.

Основными причинами неисправностей становятся длительные нагрузки, отсутствие ТО, низкое качество смазки или выработка ресурса привода.

Залегание колец поршневых

Указанные неисправности кривошипно шатунного механизма диагностируются по признакам:

  • перебои в работе мотора;
  • постоянное уменьшение в картере уровня смазки;
  • отработанные газы принимают синий оттенок.

Поломка не может устраняться в домашних условиях, так как необходима высокая квалификация мастера и полная разборка двигателя.

Износ поршней и пальцев

Эти конкретные неисправности кривошипно шатунного механизма выявляются по следующим признакам:

  • пальцы – независимо от режима работы мотора в верхней части блока цилиндров слышен звонкий стук, пропадающий при выкручивании свечи, увеличивающийся при наборе оборотов валом;
  • поршни – выхлоп синего цвета, аналогичный предыдущему случаю стук, но только на холостых оборотах, после прогрева обычно исчезает.

После диагностики этой неисправности в обязательном порядке требуется капремонт ДВС.

Износ подшипника шатунного и коренного

Неизбежно потребуется ремонт кривошипно шатунного механизма при выработке ресурса подшипников, о котором свидетельствуют следующие факторы:

  • подшипник шатуна – сигнальная лампа извещает о недостаточном давлении смазки, стук глухой, плавающий, идет из средней части блока цилиндров;
  • подшипник коренной – сигнальная лампа горит, свидетельствуя о низком давлении масла, в нижней части блока цилиндров возникает глухой стук.

По аналогии с предыдущими вариантами без капремонта обойтись не получится.

Клапаны

В клапанной группе клапаны – это самая важная деталь. Поломок существует огромное количество. Рассмотрим основные. Итак, клапана у нас состоят из тарелки, на ней фаска, стержня, на нем выточка под сухари, и в верхней части торец, взаимодействующий с компонентом привода клапанов. Это чтобы было понятно о чем пойдет речь.


Если разговор о тарелке, то характерные ее неисправности – прогар и механическая деформация, трещины и сколы, повреждение и износ фаски. Стержни клапанов могут гнуться, повреждается выточка под сухари, появляются задиры и царапины, происходит износ по диаметру и в торце. Иногда стержни ломаются надвое. Причины поломок различные, помимо износа и масла, нарушение фаз газораспределения, неисправности направляющих втулок.

Клапан работает в паре с пружиной. Пружины ломаются, могут быть неправильно установлены с перекосом, со временем снижается их упругость (мастера называют это «оседанием») или степень упругости выбрана неправильно (и в меньшую сторону плохо, и в большую тоже). Это приводит к поломке клапана или элементов привода. Если проведена неправильная установка или не ту деталь выбрали, возможно и зацепление (смыкание) витков пружин, их «заклинивание». Дальше и клапаны может оборвать, и толкатели повредить, и кулачкам распредвала достанется. Утыкание тарелки пружины приводит к повреждению маслосъемного колпачка. Если неисправны пружины, то возможно и зависание клапанов.

Теперь поговорим о комплексных проблемах. Основная – появление нагара на клапанах, по разным причинам. Это либо масло и маслосъемные колпачки, либо топливо с большим содержанием серы, либо система рециркуляции отработавших газов. Особенно проявляется на двигателях с непосредственным впрыском топлива. Как итог – зависание клапанов, прогар тарелок, падение мощности и нестабильная работа двигателя (надо очищать клапана от нагара).

Относительно зависания клапанов. Помимо того что это случается из-за нагара, повреждения или неправильной установки пружин, так еще свои пять копеек могут добавить направляющие втулки, если их внутренний диаметр неправильно подобран или стержни клапанов повреждены. Причем повышенный износ втулок – еще одна серьезная причина неисправностей, из-за которой образуется люфт и стержни клапанов идут вразнос, повреждая маслосъемные колпачки. Об этой маленькой, но очень важной детали клапанной группы поговорим далее.

Маслосъемные колпачки, обеспечивающие герметичность соединения направляющей втулки и штока клапана, требуют периодической замены. Неисправности колпачков приводят к попаданию масла в камеру сгорания. Это ведет к нарушению работы двигателя. Увеличивается расход масла, появляется нагар на свечах зажигания, меняется цвет выхлопных газов на сизый. То есть достается и системе зажигания, и выхлопной системе.

Причем дело бывает и не в самих маслосъемных колпачках, а в направляющих втулках (диаметр их увеличивается) и стержне (диаметр уменьшается). В результате зазор больше, а колпачок хоть и резиновый, но справиться с таким безобразием не может, нужно менять втулки и клапаны.

О штангах, толкателях и прочих элементах нижневальной компоновки рассказывать не будем. На этом внутреннюю часть ГРМ рассматривать заканчиваем. Более детально по каждому компоненту читайте материалы на нашем портале.

Признаки неисправности компонентов ГРМ

Каждая деталь ГРМ имеет свои, особенные признаки и причины поломок. Но так как ГРМ это узел, в котором все взаимосвязано, то и признаки, а также причины поломок есть и общие, среди характерных отметим:

  • работу двигателя, нестабильная, с перебоями, особенно на холостом ходу, «троение», самое критичное, когда не приводящая к движению автомобиля (иногда машина движется по инерции), порой мотор попросту не запускается, стартер крутится, а эффекта нет;
  • функционирование компонентов других систем, прежде всего, выпускной системы (изменяется цвет выхлопных газов, если он становится сизым или черным возможно проблема в ГРМ), в системе зажигания нагар на свечах;
  • посторонние звуки из подкапотного пространства, они бывают различными – стуки, тикающие, щелкающие, шаркающие, периодичные с высокой интенсивностью;
  • снижение эксплуатационных характеристик, прежде всего, падает мощность двигателя, динамика разгона, эластичность работы, резко растет расход топлива, а иногда и масла, уменьшение компрессии из-за неплотного прилегания клапанов;
  • наличие следов подтекания моторного масла из-за нарушения герметичности контура смазки в ГРМ, легко определить подняв капот, иногда под автомобилем масляное пятно, это уже совсем плохо.

Существует большое количество других признаков неисправностей ГРМ, но учитывайте один важный момент. Не всегда эти признаки говорят о поломке ГРМ, иногда и о поломке компонентов других систем. Необходима комплексная диагностика, разбирать и смотреть в чем дело.

Теперь об общих причинах поломок, приводящих к неисправностям ГРМ. Отметим:

  • естественный износ деталей со временем, процесс неизбежный, каждая запчасть имеет свой ресурс;
  • повреждения, речь идет, прежде всего, о механической деформации (сильный удар при аварии, неисправности привода ГРМ и другие), а также о температурной деформации (перегрев двигателя по целому ряду причин);
  • условия эксплуатации автомобиля, если они тяжелые, на элементы ГРМ и двигатель в целом ложится повышенная нагрузка, во многом это еще зависит от стиля вождения;
  • конструкционные особенности ГРМ и силового агрегата в целом, бывают, даже у известных немецких компаний, существенные просчеты, тут ничего не поделаешь, а японцы любят использовать нестандартные схемы;
  • невысокое качество используемых деталей, особенно если они контрактные или контрафактные, а также низкое качество моторного масла.

Помимо этого отметим неисправности элементов других систем, «убийцей ГРМ» зачастую становится водяная помпа (насос системы охлаждения) если она работает с приводом ГРМ заодно.

Реже причины поломок в узлах других систем, в том числе зажигания, запуска, питания, выпускной, электронного управления.

Особенно выделим систему смазки. За уровнем масла и его состоянием надо следить. С одной стороны недостаточная смазка, «масляное голодание», приводит к поломкам ГРМ. С другой стороны большинство деталей ГРМ при верхневальной компоновке смазывается под давлением. Если оно недостаточно, то смазка будет неэффективной и ускоренный износ ГРМ гарантирован.

Отметим компоненты самого двигателя, например, такой элемент КШМ как коленвал, его шейки и вкладыши (нарушается соосность шкивов, очень нехорошее явление).

Плюс ко всему все детали в ГРМ связаны между собой, поломка одной ведет неизбежно к выходу из строя другой.

Существуют и другие причины поломок. Но в большинстве случаев основная – отсутствие или неквалифицированное обслуживание ГРМ. И то, и другое очень плохо. Регламентированные работы и поверхностную диагностику проводить надо. А если выполняется ремонт или плановая замена деталей, то доверять это опытным и квалифицированным мастерам. Газораспределительный механизм «кривых» рук, небрежного отношения и неквалифицированного вмешательства не прощает. Слишком тонкая система, от которой напрямую зависит работа двигателя в частности и автомобиля в целом.

На нашем автопортале сможете выбрать в Казани автосервис, хорошо оборудованный, с грамотными специалистами, и автомагазин, где все запчасти ГРМ неизменно высокого качества.

С теоретической частью разобрались. Теперь поговорим о неисправностях каждого отдельно взятого компонента клапанного ГРМ с верхневальной компоновкой и пойдем сверху вниз.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...