Обслуживание и ремонт узлов автомобиля - Кривошипно-шатунный механизм

  Кривошипно-шатунный механизм двигателя служит для преобразования прямолинейного движения поршней во вращательное движение коленвала. В него входят блок цилинд­ров, одна общая или несколько отдельных головок цилиндров, поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатуны, коленвал с подшипниками, поддон картера и маховик. Надежную работу кривошипно-шатунного механизма в процессе работы автомобиля обеспечивают своевременный уход за ним и применение для смазки масел, рекомендуемых предприятием -изготовителем.

  Причины возникновения неисправностей в кривошипно-шатунном механизме.

  Неисправности в кривошипно-шатунном механизме воз­никают в результате изнашивания поршневых колец, порш­ней и гильз цилиндров, коренных и шатунных подшипников и шеек коленчатого вала, поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршня или бронзовых втулок верхней головки шатуна, повреждения прокладок головок блока цилиндров или ослабления крепления головок блока.

Признаками этих неисправностей являются характерные стуки, которые легко прослушиваются с помощью приборов, например, стетоскопа (рис. 5). По характеру стука или шума в определенном месте двигателя определяют вид неисправности.

  Чтобы по стуку или шуму правильно определить причину его появления, нужно знать характер стуков при различ­ных неисправностях. Например, стуки поршней характеризу­ются глухим щелкающим звуком, который прослушивается выше плоскости разъема картера при резком уменьшении час­тоты вращения коленчатого вала сразу после пуска холодного двигателя.У коренных подшипников стук сопровождается сильным, глухим низкого тона звуком, прослушивается в плоскости разъема картера двигателя при резком изменении частоты вра­щения коленчатого вала. Стук шатунных подшипников более резкий и звонкий по сравнению со стуком коренных подшип­ников. Он прослушивается в зоне вращения кривошипа соот­ветствующего цилиндра. Исчезновение или значительное уменьшение стука при выключения зажигания или форсунки в этом цилиндре говорит о неисправности подшипника. Стук поршневого пальца резкий, звонкий, высокого тона. Он прослушивается в зоне расположения цилиндров, в мес­тах, соответствующих верхнему и нижнему положениям порш­невого пальца, при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Стук поршневого пальца не следует путать с детонационными стуками, которые появляются при большом угле опе­режения зажигания и исчезают при его уменьшении. Призна­ками неисправности кривошипно-шатунного механизма в автомобилях «Опель» также являются уменьшение давления! в конце такта сжатия (компрессия) в цилиндрах; возникнове­ние шумов и стуков при работе двигателя; прорыв газов в картер, увеличение расхода масла; разжижение масла в картере из-за проникновения паров рабочей смеси при тактах сжатия поступление масла в камеру сгорания и попадание его на свечи зажигания, отчего на электродах образуется нагар и ухудшается искрообразование. Перечисленные неисправности ведут к снижению мощности двигателя, повышению содержания СО в выхлопных газах, повышению расхода топлива.

  В автомобилях «Опель» диагностирование состояния кривошипно-шатунного механизма, а также газораспределительного механизма заключается в определении давления в конце такта сжатия (компрессии), определении разрежения в впуска ном трубопроводе, утечки сжатого воздуха из надпоршневого пространства.

  Проверка компрессии должна производиться быстро, не более 10 с. При этом необходимо, чтобы произошло не менее семи тактов сжатия. При проверке компрессии в бензиновый двигателях воздушная заслонка должна быть всегда открыта, а дроссельная может быть как закрытой, так и открытой. Из-за различного объема воздуха, поступающего в цилиндры, измерение компрессии с полностью открытой дроссельной заслонкой позволяет обнаружить следующие неисправности:

• деформацию или прогар клапанов;

• поломки и прогары поршня;

• закоксовывание колец в канавках поршня;

• задиры поверхности цилиндров.

  Если компрессию измерять с закрытой заслонкой, мож­но определить дефекты профиля кулачка распределительного вала в конструкциях с гидротолкателями, зависание клапана если клапанный механизм с гидротолкателями, плохое прилегание клапана к седлу.

Компрессия служит показателем герметичности и харак­теризует состояние цилиндров, поршней, колец и клапанов и измеряется при помощи компрессометра или компрессографа (рис. 6). Эти приборы представляют собой манометр с руко­яткой, трубкой, наконечником и золотниковым устройством. В комплект компрессометра или компрессографа для бензи­новых двигателей могут входить адаптеры для подсоединения к свечным отверстиям, а для дизельных двигателей — к отвер­стиям форсунок или свечей накаливания. Универсальные при­боры снабжены несколькими адаптерами разных размеров для измерений в различных типах двигателей.

  Компрессограф является прибором-самописцем, обеспе­чивающим запись показаний на специальных карточках. Он может иметь кнопку и электропроводку для подсоединения к реле включения стартера, что дает возможность проверить компрессию самостоятельно, без помощника. Для проверки компрессии карбюраторного двигателя необходимо прогреть двигатель и снять свечи зажигания. Наконечник компрессографа или компрессометра вставляют в свечное отверстие и предохраняют двигатель от запуска.

  Чтобы исключить запуск двигателя, от прерывателя-рас­пределителя отсоединяют провод для подачи низкого напря­жения на катушку зажигания. У двигателей, оборудованных только распределителем зажигания, отсоединяют центральный провод от крышки распределителя и соединяют его с «массой». Для соединения с «массой» используют провод с зажимами. Если на двигателе установлена система впрыска топлива, обес­точивают топливный насос снятием соответствующего предох­ранителя и проворачивают коленчатый вал стартером с часто­той 200—250 об/мин. Компрессометры и компрессографы для карбюраторных двигателей имеют шкалу с пределом измере­ний 15—20 кгс/см², для дизельных двигателей — 40—70 кгс/см². Предельно допустимое значение компрессии 0,65 МПа. Про­верку выполняют три раза для каждого цилиндра, записывая показатели манометра. Разница в показаниях между цилинд­рами должна быть не более 1—2 кгс/см² для карбюраторных двигателей и 2—5 кгс/см² для дизельных.

  В дизельных двигателях компрессию проверяют как при холодном двигателе (температура 20°С), так и при прогретом. Для проверки топливные трубки высокого давления отсоеди­няют от форсунок, предварительно ослабив их крепление и соблюдая осторожность, так как в трубках может быть остаточное высокое давление. Затем от форсунок отсоединяют трубку для слива топлива и выворачивают их. Далее к прове­ряемому цилиндру с помощью переходника подсоединяют компрессорметр или компрессограф и отсоединяют разъем электромагнитного клапана прекращения подачи топлива, что­бы исключить подачу топлива при проверке. После выполнения этих операций до отказа нажимают акселератор и с помо­щью стартера проворачивают коленчатый вал двигателя.

Величина компрессии для некоторых наиболее распро­страненных бензиновых двигателей зарубежных автомобилей является следующей:

• «Опель Монтрей» 1993—1995 года выпуска с объемом двигателя 3,2 UDI — 12 кг/см², степень сжатия 9;

• «Фольксваген Гольф» 1985–1992 года выпуска с объемом двигателя 1,6/EZ/EZA/ABN — 9–12 кгс/см², степень сжатия 9;

• «Фольксваген Пассат» с объемом двигателя 1,6/EZ/ RF/ABN — 9—12 кгс/см², степень сжатия 9;

• «Ауди 100» с объемом двигателя 2,0 RT, величина компрессии 8–14 кгс/см², степень сжатия 10;

• БМВ 7501 с объемом двигателя 5,0/50 12А, величина ком­прессии — 10—12 кгс/см², степень сжатия 8,8;

• «Форд Эскорт» с объемом двигателя 1,3/JLA, величина компрессии 12,2—14,3 кгс/см², степень сжатия 9,5;

• «Форд Транзит» с объемом двигателя 2/0 NAT, величи­на компрессии 10–12 кгс/см², степень сжатия 8,2;

• «Мерседес-Бенц 300Е» с объемом двигателя 3/103, 9815, величина компрессии 15,5—17,5 кгс/см² степень сжатия 8,8;

• «Тойота Королла» с объемом двигателя 1.6/4A-F, вели­чина компрессии 10,0–13,5 кгс/см², степень сжатия 10;

• «Вольво 960» с объемом двигателя 2,5 B6254F, величина компрессии 13–15 кгс/см²;

• Джип «Гранд Чероки» с объемом двигателя 5,2, величи­на компрессии 7 кгс/см², степень сжатия 8,4. Величина компрессии для некоторых наиболее распро­страненных дизельных двигателей зарубежных автомобилей следующая:

• «Опель Рекорд E2,3D» с объемом Двигателя 2.3/23D —19–20 кгс/см², степень сжатия 23,0;

• «Ауди 100 D» с объемом двигателя 2,4 NC, величин компрессии — 26–34 кгс/см², степень сжатия 23;

• «Джип Чероки 2,5 TD с объемом двигателя 2,5, величи­на компрессии 24–26 кгс/см², степень сжатия 21;

• „Форд Эскорт 1,6 D“ с объемом двигателя 1,6/LTA/LTC, величина компрессии 28—34 кгс/см², степень сжатия 21,5;

• „Форд Транзит 2,5 D“ с объемом двигателя 2,5/4ВС/4СС, величина компрессии 33,8 кгс/см², степень сжатия 19;

• „Мазда 323 D“ с объемом двигателя 1,7/PN, величина компрессии 26–29 кгс/см², степень сжатия 22,2;

• „Тойота Королла 1,8 D“ с объемом двигателя 1,9/lC, ве­личина компрессии 24,5—29,4 кгс/см², степень сжатия 23,0.

В дизельном двигателе компрессию измеряют на работаю­щем и прогретом двигателе. Частота вращения 460–500 об/мин, температура 75—80°С. Компрессометр устанавливают вместо форсунки проверяемого цилиндра. Разница в показаниях меж­ду отдельными цилиндрами для дизельных двигателей должна составлять не более 2—5 кгс/см².

  Для измерения относительной величины компрессии применяют также и мотор-тестеры. В этом случае компрессия определяется по амплитуде пульсаций тока, потребляемого стартером при прокрутке коленчатого вала. Чем лучше состо­яние цилиндра, тем больше будет сила тока, потребляемого стартером. Преимуществами этого метода являются быстрота, одновременное измерение по всем цилиндрам и отсутствие необходимости выворачивать свечи. Недостатком метода явля­ется получение только относительной величины компрессии.

Чтобы оценить более полно техническое состояние дви­гателя при снижении давления в конце такта сжатия нужно залить в проверяемый цилиндр 10 г моторного масла и произ­вести повторное измерение. При этом необходимо помнить, что для двигателей с небольшим объемом камеры сгорания и дизельных двигателей количество заливаемого масла должно строго контролироваться, так как избыток его может привести к гидравлическому удару. Если давление в конце такта сжатия возросло, это свидетельствует об износе поршневых колец.

Если давление осталось прежним, это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам или подгорание клапанов.

Маховик двигателя может иметь следующие поврежде­ния: риски, износ, задиры, микротрещины на рабочей поверх­ности, выкрашивание зубьев венца, износ зубьев по длине, износ отверстий под болты крепления к коленчатому валу, появление цвета побежалости, повреждения резьбы в отвер­стиях.

  У карбюраторных двигателей минимальная частота вра­щения коленчатого вала на холостом ходу должна составлять 400–450 об/мин. У дизельных двигателей минимальная час­тота вращения коленчатого вала на холостом ходу должна со­ставлять 500—600 об/мин.

Перечисленные неисправности, связанные с изнашива­нием деталей кривошипно-шатунного механизма, устраняют­ся при проверке технического состояния и ремонте. Перед проверкой технического состояния коленчатого вала необхо­димо протереть коленчатый вал бензином, керосином, или растворителем и внимательно осмотреть его, нет ли на шей­ках следов неравномерного изнашивания, трещин, рисок, сле­дов коррозии, задиров. Для этого несколько раз проводят мо­нетой или медной шайбой по поверхности шейки. Если на шейке остаются частички меди, значит она изношена, ее нужно перешлифовать. Наличие следов износа на шейке коленчато­го вала можно определить, если провести по ним, не нажи­мая, пальцем руки.

  Закончив проверку, необходимо прочистить масляные каналы. Для этого используют жесткую волосяную или про­волочную щетку. Затем надо удалить заглушки с каналов сис­темы смазки, промыть каналы CMC или керосином, продуть сжатым воздухом, обработать зенкером гнезда заглушек, уста­новить новые заглушки, зачеканив их керном в нескольких местах; с отверстий масляных каналов снять фаски, чтобы ост­рые края не царапали и не оставляли выемок на вновь уста­навливаемых подшипниках. Небольшие неровности на шей­ках зачищают шлифовальной шкуркой.

  Далее необходимо проверить радиальное биение корен­ных шеек и смешение осей шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек. Проверяют и непер­пендикулярность торцовой поверхности фланца по отноше­нию к оси коленчатого вала. По средней коренной шейке про­веряют биение, которое должно быть не более 0,025—0,030 мм в зависимости от модели двигателя.

При наличии на шейках вала глубоких рисок, неравно­мерного износа, задиров и овальности свыше 0,05 мм их не­обходимо шлифовать до ближайшего ремонтного размера, а затем полировать пастой ГОИ и алмазной пастой. Затем мас­ляные каналы промывают.

Если установка стандартных подшипников номинально­го размера не обеспечивает нужный радиальный зазор, шейки коленчатого вала шлифуют на специальном станке под ближай­ший размер подшипников. Шлифование коренных и шатун­ных шеек может выполняться под разные ремонтные разме­ры, однако ремонтные размеры одноименных шеек, коренных или шатунных, различаться не должны.

  Если наблюдается биение средней коренной шейки относительно крайних, т.е. имеется довольно большой изгиб ко­ленчатого вала, то его устраняют правкой на прессе. Для этого вал устанавливают крайними коренными шейками на при­змы, а штоком пресса через латунную или медную прокладку прикладывают усилие к средней шейке со стороны, противо­положной изгибу. Прогиб должен быть в десять раз больше устраняемого изгиба. Вал выдерживают под нагрузкой в тече­ние четырех минут. После проверки вал нагревают до 200°С и выдерживают при этой температуре 5 часов.

  После правки вал вновь проверяют на биение и затем уста­навливают в блок цилиндров. После установки коленчатого вала в блок цилиндров проверяют его осевой люфт с помощью ин­дикатора. При отсутствии индикатора осевой люфт измеряют, правда, с меньшей точностью, с помощью набора щупов. Для этого отвертку вставляют между первым кривошипом вала и передней стенкой блока цилиндров (рис. 8) и отжимают ею вал к задней части двигателя. Затем с помощью щупа определяют зазор между торцом задней шайбы упорного подшипника и плоскостью бурта первой коренной шейки. При люфте больше нормы его регулируют с помощью полуколец (рис. 9), заменив старые полукольца новыми или установив полукольца увели­ченной толщины.

  Задиры и царапины на поверхности маховика удаляют протачиванием, снимая слой металла толщиной не более 1 мм и зачищая абразивной шкуркой. После установки маховика на оправку и центрирования его по посадочному отверстию проверяется торцовое биение маховика, которое не должно превышать 0,1 мм. Если маховик имеет цвет побежалости на поверхности под ведомый диск сцепления, нужно проверить натяг обода на маховике.

  При выкрашивании зубьев маховика и значительном их износе по длине зубчатый венец заменяют. При небольшом износе торцов зубьев маховика необходимо зачистить торцы на шлифовальном станке. Если зубчатый венец маховика за­менен, необходимо статически отбалансировать маховик. Для этого со стороны крепления сцепления высверливают лиш­ний металл на глубину не более 15 мм.

Завершив ремонт, коленчатый вал собирают с теми же маховиком и сцеплением, которые стояли на нем до ремонта.

Сцепление устанавливают на маховик по заводским мет­кам или меткам, которые были нанесены на обеих деталях, одна против другой, около одного из болтов крепления кожу­ха сцепления к маховику.

  Прежде чем установить коленчатый вал на двигатель его подвергают динамической балансировке на балансировочном станке. Дисбаланс устраняют высверливанием металла в про­тивовесах коленчатого вала или ступице маховика. Риски, об­наруженные на ступице коленчатого вала, и задиры на поверх­ности шейки под сальник устраняют шлифованием. Сальники, независимо от их состояния, заменяют при каждой разборке двигателя.