Ремонт поршней двигателя: основные причины неисправностей и способы их устранения

Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) является важнейшим рабочим элементом двигателя внутреннего сгорания. Под воздействием высоких температур и повышенных нагрузок на поверхностях деталей ЦПГ возникают задиры и другие следы износа. В данной статье рассмотрены причины неисправностей поршней и способы их ремонта.

Причины выхода поршней из строя

Большинство современных двигателей внутреннего сгорания сконструированы таким образом, что ремонт поршней не представляется возможным. Поэтому при их поломке существует два варианта действий: приобретение нового блока цилиндров с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) или полная замена силового агрегата.

Чтобы двигатель работал как можно дольше, следует своевременно проводить его диагностику и замену расходников. Кроме того, важно знать и учитывать все факторы, которые способствуют сокращению срока службы поршней.

Поршни работают под воздействием высоких температур, и именно это чаще всего становится основной причиной их поломки. При перегреве происходит уменьшение зазора между поршнем и стенками цилиндра, что усиливает трение. Сами поршни нагреваются и увеличиваются в размерах. В результате на юбках и взаимодействующих с ними поверхностях появляются задиры.

Характер и положение задиров позволяет определить причины их возникновения. Например, если они появились по всей поверхности юбки поршня, то это свидетельствует об общем перегреве двигателя.

Причинами перегрева двигателя могут быть:

• Нарушение циркуляции охлаждающей жидкости или моторного масла

• Нерабочий термостат

• Засорение радиатора

• Уменьшение уровня антифриза из-за утечки

• Повреждение помпы

• Неисправность вентилятора охлаждения и т.д.

При недостаточной смазке поршневой палец становится синим, а в зоне бобышек возникают зазоры. В зависимости от конструкции двигателя пальцы могут быть плавающими (независимыми) или неподвижно установленными в верхней части шатуна. При заклинивании первого типа пальцев во втулке шатуна происходит перегрев бобышек, из-за чего на юбке образуются задиры в области их расположения.

При перегреве головки поршня задиры образуются между нижней частью поршня и верхней канавкой компрессионного кольца. В бензиновых двигателях это происходит из-за детонации или калильного зажигания, когда происходит преждевременное воспламенение топливной смеси.

Причинами появления задиров, помимо перегрева двигателя, могут быть:

• Неисправность датчика детонации

• Использование низкооктанового топлива

• Нарушение регулировки топливных форсунок в дизельных двигателях

• Несоответствие калильного числа свечей зажигания параметрам двигателя

• Неправильно выставленный угол опережения зажигания

• Слишком обогащенная/обедненная топливная смесь

Из-за перегрева на отдельных участках нижней части поршней могут образовываться трещины, а также может оплавиться металл, из которого изготовлены детали.

При несвоевременном обнаружении детонации или калильного зажигания внутри цилиндров двигателя стоит готовиться к ремонту цилиндро-поршневой группы. Из-за подобных проблем разрушаются поршневые кольца и их посадочные места, оплавляются кромки днища, возникают прочие повреждения, которые полностью выводя из строя поршни.

В дизельных двигателях повреждения поршневых колец и их посадочных мест свидетельствует о жестком сгорании топливной смеси.

То же самое может происходить из-за применения некачественного топлива, большого количества различных присадок, некорректной работы форсунок или перебоев в работе системы зажигания.

Повышенный износ поршней может возникать из-за смывания защитной масляной пленки с их стенок. Часто это происходит по причине некорректной работы зажигания, загрязнения сажевого фильтра, постоянных запусков холодного двигателя и нарушения процесса воспламенения топливной смести внутри цилиндров.

Если отсутствует механический износ цилиндро-поршневой группы, определить, нуждаются ли рабочие элементы в замене можно по состоянию поршневых колец и их посадочных мест. На практике наиболее частой причиной срочного ремонта ЦПГ является обрыв ремня или цепи ГРМ.

Существуют и другие причины, которые свидетельствуют о срочной необходимости ремонта поршневой части двигателя.

При повреждении поршневых кольцах на этих элементах, поршнях и стенках цилиндров начинается образовываться нагар. Компрессия снижается либо полностью пропадает, внутрь картера начинают попадать отработанные газы, увеличивается расход масла, повышается вероятность его коксования.

Значительное снижение подвижности колец влечет за собой проблемы с запуском двигателя, появление дыма в выхлопных газах.

Ремонт поршней

Обобщая вышеописанное, можно выделить следующие дефекты, которые могут возникать на поршнях в процессе эксплуатации:

• Износ отверстий в бобышках

• Износ канавок для поршневых колец

• Износ по диаметру

• Трещины и задиры на стенках

• Нагар на днище и в канавках под кольцами

С днища нагар счищается при помощи тупого металлического скребка или щетки. Предварительно загрязненный участок обрабатывается керосином.

Для удаления нагара из канавок используется специальное приспособление.

Наличие в поршне трещин определяется на слух. Для этого деталь берут за головку, а по юбке наносят легкие удары металлическим предметом. Глухой и дребезжащий звук – признак присутствия трещин.

Поршни с трещинами, глубокими царапинами и большим износом по диаметру ремонту не подлежат. Изношенные канавки можно проточить на токарном станке при помощи кольца с наружным диаметром, который равен внутреннему центрирующему пояску поршня. Это позволит установить кольца с увеличенным размером по высоте. Канавки протачивают с учетом ремонтных размеров поршневых колец.

Износ отверстий в бобышках устраняют при помощи их развертывания под увеличенный диаметр. Делается это при помощи раздвижной отвертки с направляющим хвостовиком. Нельзя использовать короткие развертки, так как они легко нарушают перпендикулярность оси пальца с осью поршня. Именно поэтому после операции развертывания необходимо произвести проверку перпендикулярности на специальном устройстве.

Делается это следующим образом. Поршень надевают на палец устройства и придвигают вплотную к стойке. Штифт индикатора, который закреплен на стойке, должен соприкасаться с поршнем. Стрелка индикатора покажет определенное отклонение. Зафиксировав ее показания, поршень снимают и надевают на палец другой стороной. Разница в измерениях не должна превышать 0,05 мм. Если она больше, поршень забраковывается.

Восстановление антифрикционного покрытия на юбках поршней

Юбки поршней современных двигателей производители покрывают специальными антифрикционными покрытиями. Они снижают коэффициент трения, способствуют дополнительному охлаждению поверхностей и уменьшают износ деталей. Однако со временем заводское покрытие разрушается и нуждается в восстановлении.

Для создания нового защитного слоя на поршнях или восстановления нарушенного используется антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Рассмотрим, как происходит процедура нанесения этого материала.

Первым делом поверхность юбки поршня тщательно очищается от прочно сцепленных загрязнений: нагара, оксидных пленок, остатков старого покрытия доступным механическим или химическим способом. Затем те участки детали, на которые попадание покрытия нежелательно, закрываются.

Далее поршни обрабатываются Специальным очистителем-активатором MODENGY. Он полностью испаряется за 10-15 минут, после чего наносится само покрытие.

Как подбирать новые поршни?

Подбор поршней необходимо осуществлять в соответствии с ремонтным размером цилиндров. Цифра, на которую увеличивается диаметр детали, выбивается на ее днище. Каждый поршень подбирается индивидуально для получения зазора нужного размера. Его величина определяется путем протягивания специальной ленты-щупа между цилиндром и поршнем. Делается это при помощи динамометра с противоположной от разреза юбки стороны. Усилие на приборе при движении щупа сквозь зазор не должно превышать установленных пределов.

Более простой способ – это подбор поршня с расчетом на то, чтобы деталь свободно проходила по всей глубине цилиндра при легком нажиме руки, но не перемещалась под тяжестью собственного веса при вертикальном расположении цилиндра.

Помимо зазора, при подборе поршней нужно учитывать их вес. Максимальная разница в весе поршней одного комплекта не должна превышать 5 грамм.

Как подбирать поршневые кольца?

Изношенные и потерявшие упругость поршневые кольца заменяют новыми. Их размер должен соответствовать ремонтному размеру цилиндра и поршня.

Чтобы подобрать кольцо по цилиндру, деталь помещают в него и выравнивают поршнем. Затем при помощи щупа замеряют зазор в стыке. Если он отсутствует или недостаточен, стык отпиливают (например, напильником) до нормальной величины. Если зазор превышает нормальный, то кольцо непригодно для данного цилиндра.

Чтобы подобрать кольцо по поршню, его "прокатывают" по канавке детали, а затем замеряют зазор в канавке поршневого кольца щупом. Если кольцо заедает или зазор маленький, его торцевая часть подлежит шлифовке. Делается это вручную при помощи наждачной бумаги, укрепленной на ровной деревянной плите.

Упругость новых колец проверяется на специальном приборе. Величина нагрузки при этом должна равняться значению зазора в стыке кольца, установленного в цилиндр.

Как отремонтировать палец поршня?

В первую очередь, следует помнить: если диаметральный износ пальца составляет более 0,5 мм, то такая деталь подлежит замене. Если износ меньше, палец можно восстановить хромированием или раздачей. Если палец имеет увеличенный ремонтный размер, его перешлифовывают до нужных габаритов на токарном или круглошлифовальном станке.