Что такое цпг?

Что такое цпг?

ВВЕДЕНИЕ

Цилиндропоршневая группа является наиболее важной частью двигателя. В ней происходит процесс преобразования тепловой энергии сгорания топлива в механическую энергию движения поршня. Этот процесс происходит в условиях высоких температур и давления, что в совокупности является агрессивной средой для деталей цилиндропоршневой группы двигателя. В связи с этим, стоит уделять особое внимание состоянию ЦПГ, так как малейшее отклонение от нормы, может привести ко многим нежелательным последствиям: повышенный расход топлива, потеря мощности, увеличение токсичности отработавших газов, повышенный расход масла и др. Все эти факторы ведут к нежелательным экономическим потерям, которые особенно заметны в условиях предприятия.

Тема выпускной квалификационной работы: “Технология ремонта цилиндропоршневой группы двигателя с разработкой приспособления для выпрессовки поршневых пальцев”. В ходе работы будет рассмотрена цилиндропоршневая группа, ее устройство, возможные неисправности, разработаны предложения по совершенствованию процесса ремонта ЦПГ.

Общее устройство цилиндропоршневой группы двигателя

В состав ЦПГ цилиндропоршневой группы двигателя входит две группы деталей: неподвижные и подвижные.

К неподвижным деталям относятся блок цилиндров, служащий основой двигателя, цилиндр, головки блока или головки цилиндров. Подвижными деталями являются поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун.

Цилиндропоршневая группа воспринимает давление газов при такте сгорание-расширение и преобразовывает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

В отливке блока цилиндров имеется рубашка для жидкостного охлаждения двигателя, представляющая собой полость между стенками блока и наружной поверхностью вставных гильз. Охлаждающая жидкость подается в рубашку охлаждения через два канала, расположенные по обеим сторонам блока цилиндров.

Блок цилиндров отливается из серого чугуна или из алюминиевого сплава.

Рабочая поверхность цилиндров является направляющей при движениях поршня и вместе с ним и головкой блока цилиндров образует замкнутое пространство, в котором происходит рабочий цикл двигателя. Для плотного прилегания поршня и поршневых колец к цилиндру и уменьшения сил трения между ними внутреннюю полость цилиндров тщательно обрабатывают с достаточной степенью точности и чистоты, и поэтому она называется зеркалом цилиндра. Цилиндры могут быть отлиты как одно целое со стенками рубашки охлаждения или изготовлены отдельно от блока в виде вставных гильз. Последние подразделяются на “сухие” гильзы, запрессованные в расточенный блок, и сменные, “мокрые” гильзы, омываемые с наружной стороны охлаждающей жидкостью.

При сгорании рабочей смеси верхняя часть цилиндров сильно нагревается и подвергается окислительному воздействию продуктов сгорания, поэтому в верхнюю часть блока цилиндров или гильз, как правило, запрессовывают короткие вставки – сухие гильзы длиной 40 – 50 мм.

Вставки изготовляют из легированного чугуна, обладающего высокой износо- и коррозионной стойкостью.

При установке мокрой гильзы ее борт выступает над плоскостью разъема на 0,02 – 0,15 мм. Это позволяет уплотнять ее, зажимая борт через прокладку между блоком и головкой цилиндров. В нижней части гильза

уплотняется двумя резиновыми кольцами или медными прокладками, установленными по торцу нижнего пояса гильзы. Преимущественное применение в двигателях мокрых гильз связано с тем, что они обеспечивают лучший отвод тепла. Это повышает работоспособность и срок службы деталей цилиндропоршневой группы, при этом снижаются затраты, связанные с ремонтом двигателей в процессе эксплуатации.

Поршень. Воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из алюминиевого сплава. В верхней части поршня расположена головка с канавками, в которые вставлены поршневые кольца. Ниже головки выполнена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются приливы-бобышки с отверстиями для поршневого пальца.

При работе двигателя поршень, нагреваясь, расширится и, если между ним и зеркалом цилиндра не будет необходимого зазора, поршень заклинится в цилиндре и двигатель прекратит работу. Однако большой зазор между поршнем и зеркалом цилиндра также нежелателен, так как это приводит к прорыву части газов в картер двигателя, падению давления в цилиндре и уменьшению мощности двигателя. Чтобы поршень не заклинивался при прогретом двигателе, головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбка, а саму юбку в поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а в виде эллипса с большой осью его в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу. На юбке поршня может быть разрез. Благодаря овальной форме и разрезу юбка предотвращает заклинивание поршня при работе прогретого двигателя.

Поршневые кольца, применяемые в двигателях, подразделяются на компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и служат для уменьшения прорыва газов из цилиндров в картер, а маслосъемные снимают излишки масла с зеркала цилиндров и не допускают проникновение масла в камеру сгорания. Кольца, изготовленные из чугуна или стали, имеют разрез (замок).

При установке поршня в цилиндр поршневое кольцо предварительно сжимают, в результате чего обеспечивается его плотное прилегание к зеркалу цилиндра при разжатии. На кольцах имеются фаски, за счет которых кольцо несколько перекашивается и быстрее притирается к зеркалу цилиндра, и уменьшается насосное действие колец.

Количество колец, устанавливаемых на поршнях разных двигателей, неодинаковое. Например, на поршнях двигателей ЗИЛ-130 три компрессионных кольца, два верхних хромированы по поверхности, соприкасающейся с гильзой.

Маслосъемных колец в изучаемых двигателях по одному. Маслосъемное кольцо собрано из четырех отдельных элементов – двух тонких стальных разрезных колец и двух гофрированных стальных расширителей (осевого и радиального).

При установке колец на поршень их замки следует размещать в разные стороны.

Поршневой палец. Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготовляют из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой ТВЧ. Поршневой палец представляет собой толстостенную трубку с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки поршня.

По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закрепленные (обычно в головке шатуна). Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами, расположенными в выточках бобышек поршня.

При работающем двигателе в бобышках поршня возможны стуки пальцев из-за различного коэффициента линейного расширения сплава и стали.

Шатун. Он служит для соединения поршня с кривошипом коленчатого вала и обеспечивает при такте рабочего хода передачу усилия от давления газов на поршень к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах (впуск, сжатия, выпуск), наоборот, от коленчатого вала к поршню. При работе двигателя шатун совершает сложное движение. Он движется возвратно-поступательно вдоль оси цилиндра и качается относительно оси поршневого кольца.

Шатун штампуют из легированной или углеродистой стали. Он состоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки, нижней головки и крышки. В стержне шатуна при принудительном смазывании плавающего поршневого пальца (в основном у дизелей) сверлится сквозное отверстие – масляный канал.

Нижнюю головку, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра.

Крышка шатуна изготовляется из той же стали, что и шатун, и обрабатывается совместно с нижней головкой, поэтому перестановка крышки с одного шатуна на другой не допускается. На шатунах и крышках с этой целью делают метки, чтобы обеспечить высокую точность при сборке нижней головки шатуна, его крышку фиксируют шлифованными поясками болтов, которые затягивают гайками и стопорят шплинтами или шайбами. В нижнюю головку устанавливают шатунный подшипник в виде тонкостенных стальных вкладышей, которые с внутренней стороны покрыты слоем антифрикционного сплава.

От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки нижней головки шатуна и его крышки. В нижней головке шатуна и во вкладыши делается отверстие для периодического выбрызгивания масла на зеркало цилиндра или на распределительный вал.

Для лучшей уравновешенности кривошипно-шатунного механизма разница в массе шатунов не должна превышать 6 – 8 г. В V-образных двигателях на каждой шатунной шейке коленчатого вала расположены два шатуна. В этих двигателях для правильной сборки шатунно-поршневой группы поршни и шатуны устанавливают строго по меткам.

Поршневая группа: ремонт. Цилиндро-поршневая группа

Подвергается ремонту поршневая группа в различных случаях: при значительном износе трущихся деталей, вследствие чего снижается давление в цилиндрах, при разрушении поршней (например, после обрыва ремня газораспределительного механизма), а также при плановом обслуживании – по достижении определенного пробега. Выявить неисправности несложно, достаточно ориентироваться на внешние признаки либо на характеристики двигателя. Но необходимо знать основные симптомы поломок, чтобы своевременно их выявить и исправить.

Из чего состоит двигатель?

Основа любого двигателя внутреннего сгорания – это блок, массивный и тяжелый, в нем имеется множество отверстий, по которым циркулирует охлаждающая жидкость, масло, а также производится движение механизмов, в частности, поршней. Между ними и блоком установлены стальные гильзы, которые имеют зеркальную поверхность. Поршни передают поступательное движение при воспламенении топлива через шатун коленчатому валу. Последний вращается за счет того что имеет особую конструкцию.

Впуск топливовоздушной смеси в камеру сгорания, а также выпуск отработанных газов происходит через отверстия в верхней части мотора. Это головка блока цилиндров. Чтобы увеличить мощность двигателя, эти отверстия закрываются клапанами, приводимыми в движение распределительным валом. Последний имеет кулачки, которые максимально синхронизированы и позволяют проводить открытие своевременно. Между распределительным и коленчатым валами натянут гибкий ремень или металлическая цепь. Перед установкой этих элементов необходимо провести синхронизацию всех валов – выставить их по меткам.

Что такое поршень?

Можно даже сказать, что это основа всей системы. Именно с его помощью создается давление в цилиндрах, а при взрыве топливовоздушной смеси он смещается в нижнее положение и приводит в движение коленчатый вал. Изготавливаются поршни из сплавов на основе алюминия. В верхней части имеются канавки для колец – компрессионных и маслосъемного. Назначение их понятно из названий: первые необходимы для создания давления, а вторые – для снятия масляной пленки с внутренней поверхности цилиндра. Именно с их помощью цилиндро-поршневая группа нормально функционирует.

Примерно в середине, чуть ниже колец, находится палец, с помощью которого производится установка поршня на шатун. В некоторых автомобилях в целях безопасности двигателя во время обрыва ремня ГРМ применяются поршни, в верхней части которых, обращенной в сторону клапанов, сделаны выемки. При разрыве ремня коленчатый вал продолжает перемещать все поршни, а клапаны падают в нижнее положение. Результат – сильнейшие удары тарелок клапанов о поверхность поршней. Выемки позволяют избежать этого.

Коленчатый вал двигателя

Коленвал – это цельнометаллическая конструкция, имеющая своеобразную форму. С его помощью осуществляется сглаженная работа всех цилиндров. Например, при положении одного в верхней мертвой точке другой находится в нижней, а третий с четвертым – на подходе к ВМТ и НМТ соответственно. Между поршнем и коленчатым валом установлен шатун. Он подвижно закреплен с обоих краев. Когда проводится ремонт поршневой группы, обязательно заменяются вкладыши на месте соединения шатуна с коленчатым валом.

Читать еще:  Как выбрать и заменить антифриз на lada priora: пошаговая инструкция

Скольжение шатуна на коленчатом валу обеспечивают вкладыши с канавками. По ним поступает масло, которое смазывает поверхности и уменьшает трение. Коленвал с одной стороны имеет маховик – тяжелый сбалансированный металлический диск, который позволяет избавиться от незначительных вибраций, возникающих при работе. С другой стороны устанавливаются шкивы для привода газораспределительного механизма и дополнительного оборудования (ГУР, компрессор кондиционера, электрический генератор, и пр.).

Распределительный вал и ГБЦ

Эти узлы влияют на то, насколько правильно будет осуществляться подача топливной смеси и отвод газов после сгорания. При движении поршня вверх происходит открывание выпускных клапанов, под создавшимся давлением сгоревшие газы уходят в выпускной коллектор. Незадолго до достижения ВМТ происходит закрывание выпускных и открывание впускных клапанов. В момент, когда поршень находится в крайнем верхнем положении, пробивает искра, смесь из бензина и воздуха взрывается. Так как на этот момент все отверстия герметично закрыты, ему некуда деваться – приходится только идти вниз. И в итоге шатунно-поршневая группа осуществляет вращение коленвала.

И такая работа происходит постоянно. Для правильного функционирования необходимо устанавливать распредвал и коленвал синхронно. В противном случае работа всего двигателя окажется неправильной: в момент, когда клапан должен открываться для подачи топлива, он будет закрыт. Следовательно, воспламенения смеси не произойдет, а это главное условие стабильной работы любого двигателя внутреннего сгорания. Установлен распредвал в ГБЦ, изготовленной из алюминиевых сплавов. Крепеж производится после каждой пары кулачков. По краям вала имеются подшипники для обеспечения плавного вращения.

Признак износа поршневой группы

Проведите замеры давления в каждом цилиндре. Оно должно быть везде одинаково. Причем отличий от данных, указанных в технических характеристиках, не должно наблюдаться. Падение компрессии в двигателе можно выявить и во время движения. Так, автомобиль становится менее приемистым, с трудом перевозит нескольких пассажиров. Это говорит о том, что цилиндро-поршневая группа имеет дефекты, в частности большую выработку. Обратите внимание на то, что все системы должны функционировать стабильно.

Аналогичные симптомы присутствуют и в случае нарушений в системе зажигания или топливоподачи. Поэтому для верности необходимо удостовериться в том, что давление действительно ниже нормы. Зачастую причиной такого является чрезмерный перегрев, когда охлаждающая жидкость закипает, а двигатель работает без дополнительного теплообмена. Кольца в поршнях залегают и не соприкасаются с поверхностью цилиндров. Поможет в этом случае лишь капитальный ремонт.

Проведение тюнинга

При усовершенствовании узлов и агрегатов двигателя необходимо проводить их облегчение. Но нужно и учитывать то, что следует делать это разумно, без фанатизма, чтобы не ухудшить прочность и надежность механизмов. Например, у поршней стачивают юбку с внутренней стороны, что позволяет уменьшить вес на несколько грамм, но крутящий момент заметно увеличивается. Вся поршневая группа двигателя нуждается в значительном облегчении ее элементов. Аналогично производится уменьшение массы коленчатого вала: с его поверхности убирается слой металла. Маховик, расположенный на валу, тоже подвергается обработке: с внутренней части снимается лишний металл. Аналогичные действия проделать нужно и с шатунами.

Стоит заметить, что при усовершенствовании (тюнинге) таких агрегатов, как маховик, коленвал, распредвал, обязательно необходимо проводить по окончании центровку и балансировку. Поскольку это элементы, которые вращаются вокруг оси, если точка тяжести окажется смещена, то появится биение. И если оно слишком сильное, то разрушения агрегатов ждать останется не очень долго. Более простой способ, но с финансовой стороны не слишком выгодный, можно применить, если провести установку узлов для конкретного двигателя, уже прошедших процедуру облегчения. У них и форма несколько иная, и используемый материал по прочности не уступает стандартному, зато масса его намного меньше. Обратите внимание на поздние модификации моторов. Например, поршневая группа “ВАЗ-2101” может быть заменена на более совершенные элементы модели 2103 или 2106.

Что еще учесть при проведении тюнинга

Не нужно останавливаться на достигнутом. Так как вы увеличили мощность и крутящий момент, нужно предусмотреть и более эффективную смазку. Без модернизации масляного насоса никуда не деться. Систему смазки лучше всего дополнить канавками с внутренней стороны вкладышей. Занятие не из легких, так как эти элементы с трудом подвергаются какой-либо обработке. Но выполнить все можно, хоть и затратите время. Также позаботьтесь о системе охлаждения. Режим работы мотора существенно изменился, поэтому со стандартным теплообменником он может перегреваться.

Применение сцепления усиленного типа обязательно, так как крутящий момент вышел в плюс. Стандартные диски могут просто не выдержать возросших нагрузок. Выжимной подшипник также подбирается, исходя из новых характеристик. Но самое главное – это модернизация тормозов. Увеличение площади соприкосновения колодки с диском – это эффективное решение для обеспечения торможения. На колесах сзади следует отказаться от применения барабанных механизмов, отдавайте предпочтение дисковым. Любой легковой автомобиль можно переоборудовать таким образом. И если изменяются размеры поршневой группы, проводится облегчение, то в обязательном порядке требуется усовершенствование всех агрегатов автомобиля.

Расточка цилиндра

Если решите во время ремонта сделать тюнинг, то старайтесь учитывать все требования, изложенные выше. Но даже замена всех агрегатов на стандартные даст результат. Не стоит забывать, что при уменьшении компрессии в цилиндрах падает мощность ДВС. Если с поршнями все предельно понятно (достаточно приобрести следующий ремонтный размер), то с блоком все оказывается немного сложнее. Гильзы, расположенные в нем, нужно подвергнуть проточке на специальном токарном станке. И есть два варианта проведения такой процедуры.

Первый заключается лишь в том, что вся поверхность уменьшается, ей придается форма правильного круга. Если взглянуть на нее до ремонта, то она окажется скорее овальной. Второй способ – то же самое, только после обработки наносится на поверхность мелкая сетка. Называется эта процедура хонингованием. Бытует мнение, что такой способ увеличивает мощность. На самом же деле, рифленая поверхность сильно изнашивает кольца. А через 10-20 тыс. км пробега гильза и вовсе становится зеркальной, хонинговка исчезает. Если решите сэкономить на ремонте так, чтобы не навредить двигателю, то выбирайте первый способ расточки. Подобным образом ремонтируется поршневая группа “Камаз”, а также всех остальных двигателей внутреннего сгорания.

Несколько советов

Главная рекомендация состоит в следующем: не пытайтесь проводить тюнинг или ремонт двигателя, если не уверены в своих силах либо вообще не понимаете, для чего нужны те или иные узлы. Отдайте все в руки профессиональных мастеров, которые сделают работу максимально качественно.

Если вы желаете провести ремонт, то оцените и свои финансовые возможности. Даже самостоятельное его проведение выльется в копеечку. Порой выгоднее оказывается приобрести двигатель с небольшим пробегом, нежели восстанавливать свой. А так как мотор – это запчасть, а не номерной агрегат, то регистрация в ГИБДД не требуется (если он установлен с автомобиля той же модели).

Диагностика износа цилиндропоршневой двигателя вакуумным методом

Для оценки текущего состояния (степени износа «железа») цилиндропоршневой группы (ЦПГ) бензинового или дизельного двигателя в наше время применяют четыре метода «механической» диагностики:

1. Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов. Этот метод имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.
Кроме того, данный метод не позволяет выявить отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройство КИ-13761 вполне справедливо было названо индикатором.

2. Диагностика ЦПГ при помощи пневмотестера, позволяет оценить величину утечек из камеры сгорания при полностью закрытых клапанах
.

Этот метод позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице показаниях на манометрах (на входе в камеру сгорания и в самой камере сгорания) оценивается пневмоплотность цилиндра. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора).
Недостатки метода: необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции — на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП. Во-вторых, при проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, в следствие утечки к моменту проверки части масла в картер. В-третьих, достоверно можно оценить только утечки в клапанах по повышенной интенсивности падения давления и наличию «свиста» во впускном или выпускном коллекторах. О состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

3. Замер компрессии
.

Это самый популярный метод диагностики среди автомехаников. Положительные качества его очевидны — простота, доступность, универсальность. Однако этот метод позволяет лишь определить наличие или отсутствие компрессии в цилиндре. Одним замером практически невозможно определить откуда происходят утечки давления связано это с не герметичностью клапанов или виноваты компрессионные кольца. Приходится производить два замера компрессии по цилиндру с закрытой и полностью открытой дроссельной заслонкой или добавлять 3-5 мл масла для усиления масляного клина в сопряжении компрессионное кольцо — гильза. Кроме того, на показатели компрессии влияют пусковые обороты коленчатого вала и температура. При разряженном аккумуляторе потеря компрессии составляет в среднем 1-2 атмосферы. Помимо этого, на показатели компрессии изношенной ЦПГ сильно влияет излишнее количество масла или топлива и цилиндре, сопротивление во впускном патрубке, температура масла паразитный объем переходного устройства и т.д. В самом щадящем варианте методическая погрешность оценки ЦПГ по давлению сжатия (компрессия) составляет не менее 30%.

Четвертый способ диагностики состояния цилиндропоршневой группы двигателя: оценка степени износа вакуумным методом при помощи прибора АГЦ. Этот метод наиболее информативен, а сама диагностика проста как и замер компрессии, да и производится так же. Диагностика сводится к замеру двух параметров вакуума в каждом цилиндре двигателя, что позволяет точно разделить утечки через клапана и кольца и достоверно определить текущее состояние поэлементно деталей ЦПГ: герметичность клапанов, износ гильзы и состояние поршневых колец (нормальное, закоксовка, залегание или поломка).

Диагностирование состояния элементов ЦПГ при помощи Анализатора Герметичности Цилиндров (АГЦ, АГЦ-2)

1. Полный вакуум (-Р1) и остаточный вакуум (-Р2)
Величину максимального разряжения в цилиндре, которое способна создать ЦПГ, называют полным (полезным) вакуумом (-Р1). Эта величина показывает утечки из камеры сгорания через клапана, прогоревшее днище поршня или прокладку ГБЦ. Благодаря эффекту масляного клина, величина полного вакуума при удовлетворительном состоянии гильзы цилиндра и герметичности клапанов не бывает ниже определенного значения (-Р1min) для каждого типа ДВС и практически не зависит от состояния поршневых колец. Поэтому в зависимости от величины полного вакуума (-Р1) мы можем сделать вывод о состоянии гильзы цилиндра (эллипсность, наличие задиров).
Величину потерь давления рабочего тела через в цилиндре ДВС при максимальном давлении в цилиндре называют остаточным (паразитным) вакуумом (-Р2). Эта величина показывает утечки через поршневые кольца. При удовлетворительном состоянии гильзы цилиндра и герметичности клапанов величина остаточного вакуума характеризует состояние поршневых колец — степень износа, залегание (закоксовка), поломку перемычек на поршне, поломку колец. Пневмоплотность закрытия клапанов, а также наличие трещин в днище поршня, в головке блока ДВС в большей мере влияет на значение величины соотношения Р1/Р2, соответственно в случае пониженного значения величины Р1/Р2 от номинально допустимых, можно выявить неполадки, связанные с клапанами, трещинами в деталях. Причем степень расхождения с номинальными значениями Р1/Р2 позволяет разделить не герметичность клапанов или же трещины в деталях.

Читать еще:  Салонный фильтр чери амулет — какой выбрать?

Преимущества вакуумного метода диагностики перед существующими методиками диагностирования состояния ЦПГ.

На основе представленных нормативных значений рассчитаем информативность и методическую погрешность метода на примере бензинового ДВС. Итак, диапазон изменения параметра 0,84-0,17=0,67 (кгс/см2), соответственно информативность 067/0,84=80%. Абсолютная методическая погрешность находится в пределах 0,04 (кгс/см2), а относительная 0,04/0,67=6%. В сравнении с методической погрешностью (30%) и информативностью (

20%) компрессометра вакуумный метод выглядит гораздо предпочтительней, т.к. позволяет не только «распознавать» неисправность , но и прогнозировать остаточный ресурс.
Основные преимущества перед существующими методами диагностики:

  • Простота. Не требуется длительной диагностики и дорогостоящего оборудования.
  • Доступность. Сравнительно низкая стоимость плюс отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании делают АГЦ (АПЦ/АГЦ-2) доступным для любого автомеханика.
  • Достоверность. Методика основана на естественных условиях работы элементов ЦПГ и поэтому снижается влияние субъективных оценок и косвенных признаков.
  • Надежность. Простота конструкции и отсутствие сложных систем анализа снижает количество отказов и ошибок.

Данная методика разработана ГОСНИТИ (Государственный научно-исследовательский институт ремонта и эксплуатации автотракторной техники). Нашими специалистами были усовершенствованы и дополнены диаграммы состояния нормативных показателей Р1 и Р2 для разных марок автомобильного топлива.

2.1. Замеры величин (-Р1) и (-Р2).

Замер полного вакуума (-Р1). При движении поршня вверх на такте сжатия (Рис. 1) рабочее тело через редукционный клапан практически полностью выталкивается из камеры сгорания в атмосферу. Далее после ВМТ поршень начинает двигаться вниз, редукционный клапан закрывается, и в цилиндре создается разряжение. Посредством вакуумного клапана фиксируется максимальное значение разряжения, которое способна создать ЦПГ двигателя в данном цилиндре. Значение величины полного вакуума (-Р1) фиксируется на вакуумметре.

Замер остаточного вакуума (-Р2). Если при движении поршня вверх (Рис. 2) на такте сжатия надпоршневое пространство будет перекрыто, т.е. в камере сгорания будет нагнетаться максимальное давление, то часть рабочего тела через поршневые кольца будет проникать в картер двигателя, соответственно масса рабочего тела в начале такта сжатия в конце такта рабочего хода будет уменьшаться на величину утечек dm через поршневые кольца. Эта величина на рис.2 обозначена как h. Соответственно, не доходя h до НМТ в цилиндре будет возникать разряжение, которое фиксируется вакуумным клапаном и величина которого снимается с показания вакуумметра.

Во время замера (-Р2) прибором АГЦ необходимо, перед тем, как начать вращение КВ, нажать на кнопку сброса и держать 2-3 сек. после начала вращения КВ. Отпустив кнопку сброса, отследить значение (-Р2). Это необходимо делать потому, что во время остановки двигателя до подключения АГЦ к цилиндру поршень может находиться выше НМТ на такте сжатия, т.е. начал движение вверх, или при движении вниз на рабочем ходе не опустился до НМТ. Если не открывать клапан сброса в этих ситуациях, то вакуумный клапан зафиксирует часть значения полного вакуума (-Р1), что как правило, значительно больше по величине, чем значение остаточного вакуума (-Р2). Более того, в процессе замера (-Р2) рекомендуется несколько раз подряд сбросить показания нажатием кнопки сброса для подтверждения значения (-Р2), зафиксированного на вакуумметре, в процессе вращения КВ.

2.2. Анализ состояния ЦПГ по величинам значений (-Р1) и (-Р2).

Как было отмечено выше, минимальное значение полного вакуума при плотно закрытых клапанах не зависит от состояния поршневых колец благодаря эффекту «масляного клина». В свою очередь, величина (-Р2) при плотно закрытых клапанах отражает количество утечек через поршневые кольца, т.е. характеризует пневмоплотность поршневых колец. Пневмоплотность закрытия клапанов, а также наличие трещин, влияет на величину (-Р1) и (-Р2) одновременно. Экспериментальные исследования, подкрепленные большим статистическим материалом, позволили обосновать основные нормативные значения показателей (-Р1) и (-Р2) для дизельных и бензиновых двигателей.

Что такое цпг?

ИЗНОС ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА

Но сначала, что бы было понятно о чем будем говорить, посмотрим на детали ЦПГ (рисунок ниже) :

И что бы далее понимать друг друга, давайте определимся с некоторыми понятиями, терминами и определениями.

Работа двигателя складывается из совокупности процессов, протекающих в цилиндрах двигателя с определённой последовательностью. Эти процессы называют рабочим циклом. Рабочий цикл четырёхтактного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из тактов впуска, сжатия, рабочего хода (расширения) и выпуска.

Поршень, движущийся в цилиндре, проходит расстояние равное расстоянию между верхней и нижней мёртвыми точками.

Это расстояние называется ходом поршня . Двигатели, у которых ход поршня меньше его диаметра, носят название «короткоходных». За один ход поршня кривошип коленчатого вала проходит расстояние равное двум его радиусам, т.е. совершает полуоборот (180°)

Объем цилиндра , заключённый между крайними положениями поршня в цилиндре (между мёртвыми точками) называют рабочим объёмом цилиндра (Vр). Сумма рабочих объёмов всех цилиндров двигателя, равняется рабочему объёму двигателя, называемому иначе как «литражом двигателя».

Сумма рабочего объёма цилиндра (Vр) и объёма камеры сгорания (Vксг) равняется полному объёму (Vп).

Литраж двигателя (рабочий объём) указывается в технической характеристике автомобиля.

Чем больше литраж двигателя, тем выше его мощность и удельный расход топлива.

Камерой сгорания называют объём цилиндра над поршнем, при положении поршня в верхней мёртвой точке. Топливно-воздушная смесь в цилиндре сжимается поршнем как раз до этого объёма и сгорает в этом объёме после воспламенения. Отношение объёма смеси, поступившей в цилиндр на такте впуска, к объёму смеси, сжатой до объёма камеры сгорания при такте сжатия, называют степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз в цилиндре сжимается смесь и определяется по формуле n = Vп/Vксг.

Степень сжатия бензиновых двигателей лежит в пределах 8 – 12, дизельных – в среднем 18 – 22. От степени сжатия зависит топливная экономичность и мощностные характеристики двигателя. Степени сжатия двигателей ограничиваются, у бензиновых двигателей – свойством применяемого топлива (бензина), у дизельных – конструктивными особенностями применяемых материалов, из которых изготавливаются детали двигателя и которые с повышением степени сжатия должны выдерживать большие нагрузки. Свойства бензинов описываются октановым числом бензина, характеризующим его антидетонационную стойкость. Антидетонационная стойкость топлива тем выше, чем больше его октановое число (А –80, 93, 95, 98 и др.). Конструкция двигателя предполагает применение бензина со строго заданным октановым числом (регламентируется заводом изготовителем). Применение бензина с меньшим октановым числом приведёт к работе двигателя с детонацией и, как следствие, к преждевременному износу, или поломке двигателя. Высокооктановые бензины при сгорании выделяют больше тепла.

Детонационное сгорание рабочей смеси (детонация) предполагает нехарактерно быстрое сгорание (взрыв) топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя, приводящее к повышению нагрузок, в первую очередь на детали цилиндропоршневой группы. Скорость распространения фронта пламени, сгорающего в цилиндре топлива, может возрастать с 40 м/сек. до 2000 м/сек. и более. Признаком работы двигателя с детонацией являются характерные и хорошо прослушиваемые стуки, получившие название детонационных стуков. Детонационные стуки возникают вследствие вибрации стенок цилиндра и других деталей ЦПГ под воздействием «ударной волны». Причиной детонации может быть:

применение топлива с октановым числом ниже рекомендованного инструкцией производителя перегрев двигателя , перегрузка двигателя по оборотам или крутящему моменту чрезмерно раннее зажигание, а также та или иная совокупность перечисленных явлений.

Работа двигателя с детонацией может сопровождаться перегревом двигателя, падением его мощности и высоким расходом топлива.

Следствием работы двигателя с детонацией могут быть поломки перемычек между кольцами на поршнях, поломки самих колец, оплавление кромки и/или прогорание днища поршня.

Калильное зажигание – самопроизвольное и несвоевременное воспламенения смеси от сильно нагретых деталей двигателя (юбки свечи, кромки поршня, кромки клапана, тлеющего нагара и т.п.).

Причиной появления калильного зажигания может быть: повышенное нагароотложение на днищах поршней несоответствие свечей зажигания данному типу двигателя

На работающем двигателе, при движении поршня к нижней мёртвой точке силы, действующие на поршень, прижимают его к правой стенке цилиндра, а при движении к верхней мёртвой точке, к левой. При переходе поршня через мёртвые точки происходит изменение опоры поршня (перекладка поршня) с одной стенки цилиндра на другую.

Изменение направления действия сил в цилиндре приводит к неравномерному износу цилиндр а (под овал и под конус с образованием износного уступа в верхней части цилиндра).

Давление, создаваемое поршнем в цилиндре в конце такта сжатия называется компрессией .

Величина компрессии зависит от: степени сжатия двигателя состояния деталей цилиндропоршневой группы и клапанов.

Измеряя компрессию в цилиндрах двигателя, мы только косвенно можем судить о степени изношенности соответствующих деталей или об их неисправности.

Это моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно мёртвых точек.

Как видите, существует достаточно много нюансов, из-за которых может происходить износ ЦПГ и снижаться свойства работы камеры сгорания и, значит, свойства двигателя в целом.

Он перестает «работать нормально», как обычно говорят.

О способах проверки износа ЦПГ говорилось уже много, но это не значит, что сказано уже всё и говорить больше не о чем.

Говорить о чем есть.

Например, о «степени сжатия».

Одни говорят, другие повторяют, что «степень сжатия двигателя не меняется на протяжении всей эксплуатации двигателя».

Неправильно . Меняется. Пусть по-разному, больше или меньше, но меняется.

Например, от величины нагара в камере сгорания и на клапанах.

И после пробега автомобиля в сто или двести тысяч километров, после эксплуатации и обслуживании автомобиля «по-русски», степень сжатия будет отличаться от той, которая была вначале, когда автомобиль сошел с конвейера.

И если уж мы заговорили о нагаре, то надо обязательно упомянуть о другой его отрицательной стороне – уменьшении теплоотвода в стенки.

По этой причине температура топливо-воздушной смеси и давление в конце такта сжатия повышается, что может провоцировать возникновение детонации.

Косвенно наличие нагара в камере сгорания можно определить при помощи т.н. «калильного теста».

Это когда отключаем катушку зажигания (и не забываем про обязательные условия безопасного отключения) и запускаем двигатель.

Если завелся или сделал попытки завестись, то можно предположить о наличии нагара в камере сгорания.

Более точную проверку по нагару можно провести при помощи автомобильного эндоскопа, например, такого: http://www.autodata.ru/autodata.ru/endoscope.pdf. Или других, коих существует великое множество.

На этом рынке приборов цена = качеству и возможностям устройства.

Читать еще:  Подогрев дизельного топлива своими руками

Состояние цилиндро-поршневой группы обычно проверяют при помощи компрессометра.

Однако эта проверка является весьма относительной, так как на её показания влияют разного рода причины, например:

– насколько сильно она может «раскрутить» двигатель при проведении теста

– разряженная или «полумертвая» батарея не даст возможность провести тест правильно

Невозможность установления точной причины пониженной или увеличенной компрессии: если компрессию измерить на холодном и горячем двигателе, то её величина будет разной. На «холодном» двигателе – меньше, на «горячем» больше. И причина здесь не только в величине сжатия холодного или горячего воздуха поступающего в цилиндры, а и в клапанах, имеющих разный коэффициент расширения при разных температурах.

Состояние дроссельной заслонки: при открытой или закрытой показания будут разными.

Состояние «обратного» клапана самого компрессометра: если он «пропускает», то показания будут неверными.

Нельзя провести тест, если стартер неисправен или двигатель снят с автомобиля для ремонта.

Нельзя определить состояние деталей группы поршня: поршень, поршневые кольца (компрессионные и масляные), стопорные кольца и заглушки. Эти детали определяют герметичность рабочей полости.

Кроме того, неточные показания компрессометра могут быть вызваны не только износом гильз цилиндров, поршней, компрессионных колец, но и другими причинами:

нарушение тепловых зазоров в клапанном механизме износ направляющих втулок клапанов

прогорание клапана или поршня негерметичность впускных и выпускных клапанов дефекты прокладки ГБЦ закоксовывание поршневых колец или их физическое разрушение

И не стоит забывать, что при проведении теста при помощи компрессометра, надо опираться не на «количественные» показания прибора ( цифры на шкале ), а обращать внимание на разность показаний между цилиндрами и выводы делать только из этих данных.

Что бы избежать таких погрешностей измерения и более точно определить состояние цилиндро-поршневой группы, применяется пневмотестер – « индикатор утечек в надпоршневом пространстве » .

Надо сразу отметить, что пневмотестер не заменяет компрессометр , это совершенно другой прибор с другими целями и задачами.

Устройство и принцип работы замечательно простой:

два манометра соединенных между собой через каллибровочное отверстие (стрелка на фото вверху) регулятор давления на входе соединительные шланги

При проведении измерений надо обращать внимание на инструкцию в прибору: каждый производитель делает свое каллибровочное отверстие и полученные данные необходимо интерпретировать через инструкцию к устройству.

Далее и обязательно:

прогреваем двигатель до рабочей температуры фиксируем коленчатый вал от проворачивания выставляем поршень проверяемого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия

Если показания двух манометров одинаковые – утечек нет.

Если разные – есть.

По разности давлений (показаний прибора), можно судить о состоянии ЦПГ.

Можно косвенно определить состояние ЦПГ по звуку, назовем это – «по шипению», что будет означать утечку в том или ином месте, к примеру, если мы слышим звук из: клапанной крышки: неплотное прилегание поршневых колец, прорыв газов в картер выхлопной трубы: негерметичность выпускного клапана пузыри в расширительном бачке охлаждающей жидкости: прокладка ГБЦ перетекание воздуха в соседний цилиндр – прокладка между цилиндрами

Вот так или приблизительно так звучал ответ на вопрос по износу ЦПГ и способах его проверки на курсах обучения автомобильной Диагностике преподавателем Козырой Андреем Николаевичем .

Информационный отдел компании BrainStorm

Поршень двигателя: функции,конструкция,типы,фото,видео

Поршень занимает центральное место в процессе преобразования химической энергии топлива в тепловую и механическую. Поговорим про поршни двигателя внутреннего сгорания, что это такое и основное назначение в работе.

ЧТО ТАКОЕ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ?

Поршень двигателя — это деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. Изначально поршни для автомобильных двигателей внутреннего сгорания отливали из чугуна. С развитием технологий стали использовать алюминий, т.к. он давал следующие преимущества: рост оборотов и мощности, меньшие нагрузки на детали, лучшую теплоотдачу.

С тех пор мощность моторов выросла многократно, температура и давление в цилиндрах современных автомобильных двигателей (особенно дизельных моторов) стали такими, что алюминий подошёл к пределу своей прочности. Поэтому в последние годы подобные моторы оснащаются стальными поршнями, которые уверенно выдерживают возросшие нагрузки. Они легче алюминиевых за счет более тонких стенок и меньшей компрессионной высоты, т.е. расстояния от днища до оси алюминиевого пальца. А еще стальные поршни не литые, а сборные.
Помимо прочего, уменьшение вертикальных габаритов поршня при неизменном блоке цилиндров дает возможность удлинить шатуны. Это позволит снизить боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр, что положительно скажется на расходе топлива и ресурсе двигателя. Или, не меняя шатунов и коленвала, можно укоротить блок цилиндров и таким образом облегчить двигатель

Поршень выполняет ряд важных функций:

  • обеспечивает передачу механических усилий на шатун;
  • отвечает за герметизацию камеры сгорания топлива;
  • обеспечивает своевременный отвод избытка тепла из камеры сгорания

Работа поршня проходит в сложных и во многом опасных условиях – при повышенных температурных режимах и усиленных нагрузках, поэтому особенно важно, чтобы поршни для двигателей отличались эффективностью, надежностью и износостойкостью. Именно поэтому для их производства используются легкие, но сверхпрочные материалы – термостойкие алюминиевые или стальные сплавы. Поршни изготавливаются двумя методами – литьем или штамповкой.

Экстремальные условия обуславливают материал изготовления поршней

Поршень эксплуатируется в экстремальных условиях, характерными чертами которых являются высокие: давление, инерционные нагрузки и температуры. Именно поэтому к основным требованиям, предъявляемым материалам для его изготовления относят:

  • высокую механическую прочность;
  • хорошую теплопроводность;
  • малую плотность;
  • незначительный коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства;
  • хорошую коррозионную устойчивость.

Требуемым параметрам соответствуют специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся прочностью, термостойкостью и легкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.
Поршни могут быть:

В первом варианте их изготовляют путем литья под давлением. Кованые изготовляются методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (в среднем, порядка 15 %), что значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения поршня в диапазоне рабочих температур.

Конструкция поршня

Поршень двигателя имеет достаточно простую конструкцию, которая состоит из следующих деталей:

  1. Головка поршня ДВС
  2. Поршневой палец
  3. Кольцо стопорное
  4. Бобышка
  5. Шатун
  6. Юбка
  7. Стальная вставка
  8. Компрессионное кольцо первое
  9. Компрессионное кольцо второе
  10. Маслосъемное кольцо

Конструктивные особенности поршня в большинстве случаев зависят от типа двигателя, формы его камеры сгорания и типа топлива, которое используется.

Днище

Днище может иметь различную форму в зависимости от выполняемых им функций – плоскую, вогнутую и выпуклую. Вогнутая форма днища обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако это способствует большему образованию отложений при сгорании топлива. Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Поршневые кольца

Ниже днища расположены специальные канавки (борозды) для установки поршневых колец. Расстояние от днища до первого компрессионного кольца носит название огневого пояса.

Поршневые кольца отвечают за надежное соединение цилиндра и поршня. Они обеспечивают надежную герметичность за счет плотного прилегания к стенкам цилиндра, что сопровождается напряженным процессом трения. Для снижения трения используется моторное масло. Для изготовления поршневых колец применяется чугунный сплав.

Количество поршневых колец, которое может быть установлено в поршне зависит от типа используемого двигателя и его назначения. Зачастую устанавливаются системы с одним маслосъемным кольцом и двумя компрессионными кольцами (первым и вторым).

ТИПЫ ПОРШНЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под поршневой палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Отвод излишков тепла от поршня

Наряду со значительными механическими нагрузками поршень также подвергается негативному воздействию экстремально высоких температур. Тепло от поршневой группы отводится:

  • системой охлаждения от стенок цилиндра;
  • внутренней полостью поршня, далее — поршневым пальцем и шатуном, а также маслом, циркулирующим в системе смазки;
  • частично холодной топливовоздушной смесью, подаваемой в цилиндры.

С внутренней поверхности поршня его охлаждение осуществляется с помощью:

  • разбрызгивания масла через специальную форсунку или отверстие в шатуне;
  • масляного тумана в полости цилиндра;
  • впрыскивания масла в зону колец, в специальный канал;
  • циркуляции масла в головке поршня по трубчатому змеевику.

Маслосъемное кольцо и компрессионные кольца

Маслосъемное кольцо обеспечивает своевременное устранение излишков масла с внутренних стенок цилиндра, а компрессионные кольца – предотвращают попадания газов в картер.

Компрессионное кольцо, расположенное первым, принимает большую часть инерционных нагрузок при работе поршня.

Для уменьшения нагрузок во многих двигателях в кольцевой канавке устанавливается стальная вставка, увеличивающая прочность и степень сжатия кольца. Кольца компрессионного типа могут быть выполнены в форме трапеции, бочки, конуса, с вырезом.

Маслосъемное кольцо в большинстве случаев оснащено множеством отверстий для дренажа масла, иногда – пружинным расширителем.

Поршневой палец

Это трубчатая деталь, которая отвечает за надежное соединение поршня с шатуном. Изготавливается из стального сплава. При установке поршневого пальца в бобышках, он плотно закрепляется специальными стопорными кольцами.

Поршень, поршневой палец и кольца вместе создают так называемую поршневую группу двигателя.

Направляющая часть поршневого устройства, которая может быть выполнена в форме конуса или бочки. Юбка поршня оснащается двумя бобышками для соединения с поршневым пальцем.

Для уменьшения потерь при трении, на поверхность юбки наносится тонкий слой антифрикционного вещества (зачастую используется графит или дисульфид молибдена). Нижняя часть юбки оснащена маслосъемным кольцом.

Обязательный процесс работы поршневого устройства – это его охлаждение, которое может быть осуществлено следующими методами:

  • разбрызгиванием масла через отверстия в шатуне или форсункой;
  • движением масла по змеевику в поршневой головке;
  • подачей масла в область колец через кольцевой канал;
  • масляным туманом

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть и днище соединяются в форме головки поршня. В этой части устройства расположены кольца поршня – маслосъемное и компрессионные. Каналы для колец имеют небольшие отверстия, через которые отработанное масло попадает на поршень, а затем стекает в картер двигателя.

В целом поршень двигателя внутреннего сгорания является одной из самых тяжело нагруженных деталей, который подвергается сильным динамическим и одновременно тепловым воздействиям. Это накладывает повышенные требования как к материалам, используемым в производстве поршней, так и к качеству их изготовления.

Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг

Как провести замену поршневых колец своими руками?

Самостоятельная замена тормозных колодок и тормозных дисков

Поршневой палец: описание,виды,применение,установка,фото,видео.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector