Двигун внутрішнього згоряння є джерелом механічної енергії у більшості автомобілів. Індикатором його стану є витрата палива та оливи, токсичність вихлопу та колір вихлопних газів, шуми, стуки та вібрації, а також динамічні характеристики автомобіля.
Які параметри двигуна потрібно перевіряти, купуючи вживаний автомобіль і що саме діагностувати під час його експлуатації. Про це й йтиметься у цій статті, адресованій власникам автомобілів.
Розглядатимуться бензинові двигуни внутрішнього згоряння, які встановлюються на легкові автомобілі. Основну увагу приділимо діагностиці двигуна як силового агрегату, де теплова енергія палива при згорянні перетворюється на механічну. Діагностикою вважається та методика, що дозволяє безрозбірним способом оцінити технічний стан двигуна.
У яких випадках виникає необхідність у діагностиці двигуна та в якому обсязі її проводити? Як правило, для цього є два приводи: коли купується вживаний автомобіль або вже на своєму авто виникли конкретні проблеми: збільшилася витрата палива, оливи, з’явилися сторонні звуки, втрата потужності і так далі. У кожному випадку власнику автомобіля бажано знати якнайбільше: не тільки стан «механіки», а й стан систем впуску, запалення, енергопостачання та керування двигуном. Потрібна повна діагностика, так як виявлені дефекти можуть вплинути на майбутні витрати після покупки автомобіля або просто дають можливість прогнозувати майбутні витрати на вже наявне авто. Технічний стан двигуна прийнято оцінювати за діагностичними параметрами, які будуть розглянуті нижче.
1. Тиск у циліндрі в кінці такту стиснення, коли поршень досягає верхньої мертвої точки (ВМТ), називається компресією. Компресія є важливим показником герметичності циліндро поршневої групи та загального стану двигуна. Відомо два методи вимірювання компресії: прямий та непрямий. При прямому методі всі свічки запалювання витягуються з циліндрів і через отвори свічки, за допомогою звичайного стрілочного компресометра або електронного датчика мотор-тестера вимірюється компресія.
При непрямому методі свічки не вилучаються і компресія з допомогою мотор-тестера вимірюється через струм стартера як прокручування коленвала. Метод, як правило, застосовується, коли немає прямого доступу до свічок запалювання або коли важливіше знати не величину компресії, а її різницю між циліндрами. Слід зазначити, що вимір звичайним компресометром має переваги, чим і пояснюється його широке застосування. На ньому видно на скільки тактів стиснення стрілка вийшла на максимальне значення. Хороший результат колись за 2-3 такти, а якщо стрілка досягає максимуму (навіть близько до номінального значення компресії) за 8-10 тактів, то це привід серйозно задуматися про стан двигуна.
Майте на увазі, що результати вимірювань залежать не тільки від стану двигуна, але й від умов, за яких ці вимірювання проводяться. Необхідні умови при перевірці компресії: двигун прогрітий до робочої температури, повністю відкрита дросельна заслінка, чистий повітряний фільтр, повністю справна і заряджена акумуляторна батарея, справний стартер, що забезпечує коленвалу 250-300 оборотів в хвилину, заблоковане зажига форсунки (виключити влучення палива в каталізатор). Останні дві умови можна виконати одночасно, якщо від’єднати роз’єм датчика коленвала.
Результати вимірювань мають бути зіставлені з даними заводу виробника двигуна. Різні виробники ДВЗ мають різні значення компресії та ступеня стиснення. Слід зазначити, що дуже високі значення компресії, як і дуже низькі, говорять про наявність несправності. Як правило причина в тому, що компресійні кільця ущільнені надлишковою кількістю проникаючого в циліндри масла через закоксовані або зношені кільця знімаються. У таких випадках на дні поршня і стінках камери згоряння можна виявити велику кількість відкладень. За допомогою зонда ендоскопа з камерою, введеного в отвір свічок, добре видно їх наявність.
Проблеми з маслознімними кільцями виникають внаслідок перегріву двигуна та несвоєчасної заміни оливи. Залягання кілець, або їх «закоксування» супроводжуються підвищеним «чадом» оливи та «сизим» вихлопом. Слід мати на увазі, що сизий вихлоп також має місце при затверділих сальниках клапанів і зношених напрямних втулках клапанів. У таких випадках свічки запалювання мають сильний кіркоподібний нагар або навпаки – можуть бути в оливі. У випадку, якщо який-небудь циліндр має компресію по відношенню до інших нижче допуску, надходять таким чином. За допомогою шприца влити в циліндр 5-10 мл. моторної оливи і знову виміряти компресію. Варіант перший – компресія стала вищою ніж в інших циліндрах. Це означає, що в парі клапан – сідло клапана проблем немає і найбільш ймовірною причиною, є «закоксованість» компресійних кілець. Хоча може бути і найгірший випадок – це поломка кільця або перегородок поршня. Варіант другий – компресія після вливання оливи не змінилася (або збільшилася лише на 0,5-1 кгс/см2). У цьому випадку вже точно без часткового або повного розтину двигуна не обійтися.
Якщо дозволяє час і є бажання, то можна конкретизувати поломку. Спочатку за допомогою ендоскопа через свічковий отвір перевірити чи немає «прогару» поршня. Далі виставити поршень досліджуваного циліндра на такті стиснення у верхню мертву точку (впускний та випускний клапани закриті). Через отвір свічки подати в камеру згоряння стиснене повітря і з’ясувати, куди йде витік повітря. Якщо у випускний колектор проблема з випускним клапаном, якщо у впускний колектор проблема з впускним клапаном. Якщо витік повітря в систему охолодження – проблема з прокладанням головки блоку циліндрів, або є тріщина в ГБЦ. Якщо проблеми із клапанами, то поспішати знімати головку блоку не варто. Спочатку зніміть клапанну кришку та перевірте теплові зазори в клапанах або стан гідрокомпенсаторів. Причиною нещільного закриття клапанів можуть бути гідрокомпенсатори, що «підклинили» (якщо вони є).
2. Ефективна потужність ДВЗ – це параметр, який знімається з коліс автомобіля. Її можна визначити на бігових барабанах динамометричний стенд. Потужність двигуна – це характеристика, яка знімається з колінвалу. Визначити її можна, вимірявши кутове прискорення обертання колінвала в режимі від неодружених оборотів до максимальних, при різкому натисканні до упору педалі акселератора. Ще є діагностичний параметр, безпосередньо пов’язаний із потужністю двигуна – це баланс потужності по циліндрах двигуна. Така процедура вимірювання передбачена в деяких мотор-тестерах. Суть методу у тому, що у працюючому двигуні почергово блокується робота циліндрів і вимірюється падіння оборотів. Падіння оборотів тим більше, що більше потужність відключеного циліндра. На екрані монітора у вигляді графічних зображень (номограм) відображається відсотковий вклад кожного циліндра у загальну потужність двигуна. Метод є досить інформативним, але має деякі обмеження. На багатоциліндрових двигунах точність методу знижується, крім того виникає небезпека пошкодження каталізатора, через попадання в нього великої кількості палива, що не згорів, при блокуванні циліндрів.
3. Тиск оливи в системі мастила. Цей діагностичний параметр дозволяє оцінити знос сполучених деталей кривошипно-шатунного механізму (корінні та шатунні шийки колінвала – вкладиші), знос підшипників розподільного валу, стан масляного насоса та редукційного клапана. Тиск оливи в системі мастила, як і величина компресії, регламентується виробником двигуна. Вимірюється тиск оливи на прогрітому двигуні за допомогою манометра, підключеного замість штатного датчика тиску. Результати вимірювань слід порівняти з даними виробника. Проблеми в системі мастила виникають, як правило, якщо невчасно змінюється олива та масляний фільтр. Або після довгих інтервалів зміна масла супроводжується промиванням двигуна зі спеціальними швидкодіючими засобами промивання. Частинки відкладень під дією сильних розчинників відокремлюються від внутрішніх поверхонь і перекривають канали системи мастила. Небезпечне таке промивання і для тонких каналів підшипників турбокомпресора.
Якщо взимку автомобіль пересувається на короткі відстані, двигун має велику кількість холодних пусків і не досягає робочої температури, а значить працює на «багатій» паливо-повітряній суміші. У таких випадках залишки незгорілого палива розріджують оливу та утворюють опади, кислоти та смоли, які скорочують термін життя оливи. Внаслідок цього, зміну оливи та масляного фільтра необхідно проводити раніше, ніж рекомендує виробник автомобіля. Передчасне старіння оливи також походить від попадання великої кількості палива, що проникає в масляну систему при багаторазових і невдалих пусках холодного двигуна з подальшою спробою його запуску з «буксира».
4. Розрідження у впускному колекторі. Даний діагностичний параметр дозволяє оцінити стан циліндро-поршневої групи та газорозподільного механізму. По фазових зсувах, формі і амплітудним значенням кривої пульсуючого розрідження (в ідеалі це сигнал синусоїдальної форми) можна судити про стан приводу розподільного валу (ремінь, ланцюг), зазорах і герметичність клапанів, наявності відкладень і нагару на впускних клапанах, що призводять до погіршення наповнення. Якщо є підозра на велику кількість відкладень на впускному клапані, необхідно за допомогою зонда ендоскопа, введеного через посадкові отвори знятих форсунок, візуально оглянути клапана. Виходячи з кількості відкладень, можна рекомендувати очищення в режимі промивання інжекторів на двигуні, що працює, або механічний спосіб очищення, шляхом часткового розбирання двигуна.
5. Аналіз вібрацій, стукотів та шумів двигуна. Справний двигун видає рівномірний шум, про таку роботу образно говорять – двигун «шепоче». Але рано чи пізно у будь-якому моторі виявляються різні аномалії. Найчастіше з’являється періодичне «здригання» двигуна на неодружених оборотах, яке зазвичай відбувається через пропуски займання паливо-повітряної суміші (дефектні або зношені свічки, раннє запалювання, «багата» або «бідна» суміш). “Здригання” в цьому випадку супроводжується синхронними “бавовнами” у вихлопній трубі. Нерівномірна робота двигуна на оборотах холостого ходу характерна одного чи більше непрацюючих циліндрів. Причини можуть бути різні – не працює свічка запалювання або форсунка, немає компресії в одному або декількох циліндрах, обрив високовольтного дроту, «прогар» клапана або прокладки головки блоку між двома суміжними циліндрами та ін. Останній дефект виявляється при вимірюванні компресії: в цих циліндрах величина компресії буде однаковою між собою і. Ще один характерний прояв пов’язаний з вібрацією двигуна: на обертах холостого ходу двигун працює рівно, а при різкому натисканні на педаль газу ДВЗ набирає обертів з вібрацією і потім на високих обертах знову працює рівно. У русі автомобіля це виглядає як «провал» при наборі обертів.
Причин тут кілька. Може бути несправним датчик положення дросельної заслінки або витратомір повітря, низький тиск палива в системі впорскування, засмічені форсунки, стомлені свічки запалення або високовольтні дроти, або неробоча одна з котушок запалювання.
6. Характерні шуми та стуки видає несправне навісне обладнання (генератор, гідропідсилювач керма, кондиціонер, натяжні та допоміжні ролики цих агрегатів). Визначити джерело шумів серед навісного обладнання досить просто, методом послідовного зняття приводного ременя відповідних агрегатів або за допомогою стетоскопа. Складніша ситуація з внутрішніми стуками двигуна. Збільшені зазори у сполучених деталях, зношені гідрокомпенсатори, збільшені теплові зазори клапанів призводять до ударних навантажень у механізмах, що супроводжуються шумом та стукотом. Перераховувати, куди прикласти стетоскоп і який стукіт буде при прослуховуванні корінних і шатунних підшипників, підшипників розподільного валу, поршнів, клапанів і так далі ми не будемо. Скажімо одне – для цього потрібні не лише знання, а й досвід.
7. Аналіз димності вихлопу. У справного та прогрітого двигуна в теплу погоду вихлоп практично безбарвний. Після запуску двигуна, у міру прогріву глушника, можна спостерігати білий вихлоп (пар), який припиняється після випаровування звідти вологи. У холодну погоду пара видно і на прогрітому двигуні. Густий білий вихлоп буває у двох випадках – попадання з різних причин охолоджуючої рідини в циліндр або потрапляння оливи безпосередньо у випускну систему, де вона здебільшого випаровується, а не згоряє. Такий вихлоп має характерний запах оливи. Якщо вихлоп чорний, то діагноз один – надто «багата» паливо повітряна суміш з цілого ряду причин. Такий вихлоп завжди супроводжується підвищеною витратою палива з негативними наслідками двигуна. «Сизий» вихлоп (іноді з відтінком блакитного кольору) – це свідчення попадання та згоряння оливи в камері згоряння. Шляхи попадання два – через кільця, або через сальники клапанів і напрямні втулки клапанів з розглянутих вище причин.
8. Газоаналіз. Діагностика технічного стану двигуна та рекомендація про необхідність ремонту не може бути повною без аналізу складу вихлопних газів. Але для аналізу технічного стану ДВЗ недостатньо простого газоаналізатора для вимірювання CO. В цьому випадку потрібен вже професійніший чотирикомпонентний газоаналізатор. Кваліфікований спеціаліст за допомогою газоаналізатора може визначити фактично будь-яку несправність у вашому двигуні.