Механічна частина двигуна / Несправності механічної частини двигуна / Знос циліндрів двигуна

Знос циліндрів двигуна

Знос циліндрів двигуна - це зміна діаметра, форми або стану робочої поверхні циліндрів, через яку поршні та поршневі кільця більше не можуть підтримувати розрахований зазор, герметичність і правильний контроль моторної оливи.

Робоча поверхня циліндра повинна бути не просто круглою і гладкою. Вона має задану геометрію та мікрорельєф, який утримує тонкий шар моторної оливи. Якщо поверхня стає овальною, конусною, надмірно гладкою або вкривається задирами, кільця не можуть рівномірно прилягати по всій окружності.

Наслідками можуть бути зниження компресії, прорив газів у картер, підвищена витрата оливи, синій дим, нестабільна робота, стукіт поршнів і втрата потужності.

Основне правило: компресія, пневмотест та ендоскопія допомагають запідозрити знос циліндрів, але точну овальність, конусність і фактичний діаметр визначають тільки вимірюванням після розбирання двигуна.

Рівномірне збільшення діаметра - не єдина форма зносу.
Овальність означає різний діаметр циліндра у різних напрямках.
Конусність означає різний діаметр на різній висоті циліндра.
Задири є локальним пошкодженням, а не звичайним поступовим зносом.
Нормальна компресія не завжди виключає початковий знос або проблеми з контролем оливи.
Нові кільця не можуть виправити значну деформацію стінок циліндра.

Зміст

Яку роль виконує циліндр
Чому поверхня циліндра не повинна бути дзеркальною
Основні види зносу
Овальність циліндра
Конусність циліндра
Задири та локальні пошкодження
Основні причини зносу
Пил і негерметичний впуск
Недостатнє змащення
Перегрів і неправильний тепловий зазор
Змивання оливи пальним
Пошкодження поршневих кілець
Корозія після тривалого простою
Основні симптоми
Витрата моторної оливи
Синій дим із вихлопу
Низька компресія
Картерні гази
Стукіт поршня
Порядок діагностики
Вимірювання компресії
Пневмотест циліндрів
Ендоскопія циліндрів
Перевірка після розбирання
Вимірювання циліндра нутроміром
Перевірка поршня та робочого зазору
Оцінка хонінгованої поверхні
Варіанти ремонту
Коли недостатньо замінити тільки кільця
Наслідки подальшої експлуатації
Як зменшити ризик зносу
Товарні групи TESMA
Часті питання

Яку роль виконує циліндр двигуна

У циліндрі рухається поршень, а над ним відбувається стискання та згоряння паливоповітряної суміші. Стінка циліндра одночасно:

направляє рух поршня;
забезпечує робочу поверхню для поршневих кілець;
відводить тепло до системи охолодження;
утримує масляну плівку;
сприймає бокове навантаження від поршня;
підтримує герметичність камери згоряння.

Поршень не рухається строго без бокового зусилля. Через нахил шатуна він притискається до різних сторін циліндра залежно від положення колінчастого вала та робочого такту. Тому знос по окружності нерівномірний.

Чому поверхня циліндра не повинна бути дзеркальною

Після правильної механічної обробки на стінці залишається контрольований перехресний мікрорельєф. Його часто називають сіткою хонінгування.

Вона потрібна для:

утримання моторної оливи;
правильного припрацювання поршневих кілець;
відведення зайвої оливи;
зменшення ризику сухого тертя;
рівномірного контакту кілець зі стінкою.

Надто груба поверхня швидко зношує кільця. Надто гладка погано утримує оливу та не дозволяє новим кільцям правильно припрацюватися.

Візуальна наявність частини рисок ще не доводить правильний стан циліндра. Геометрія може бути порушена навіть при помітному хонінгуванні.

Основні види зносу циліндрів

Збільшення діаметра

Стінка поступово стирається, а робочий зазор між поршнем і циліндром збільшується.

Овальність

Циліндр стає не круглим, а наближеним до овальної форми. Кільце не може рівномірно прилягати по всій окружності.

Конусність

Діаметр у верхній, середній і нижній частинах відрізняється. Найчастіше найбільший знос виникає у верхній робочій зоні.

Полірування поверхні

Хонінгована сітка стирається, поверхня стає гладкою та гірше утримує оливу.

Задири

На стінці утворюються вертикальні борозни через прямий контакт поршня, кільця або сторонньої частинки з циліндром.

Корозійні раковини

Після потрапляння води, антифризу або тривалого простою метал може покриватися локальними заглибленнями.

Овальність циліндра

Овальність виникає через різне бокове навантаження на стінки, нерівномірне охолодження, деформацію блока або неправильну механічну обробку.

Її наслідки:

кільця прилягають лише частиною окружності;
збільшується прорив газів;
погіршується контроль оливи;
зростає локальний знос кілець;
може з'являтися стукіт поршня;
нові кільця довго або неправильно припрацьовуються.

Овальність не можна оцінити одним вимірюванням діаметра. Потрібні виміри щонайменше у двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Конусність циліндра

У верхній частині циліндра температура, тиск і навантаження на кільця найвищі. Тому ця зона часто зношується сильніше.

На межі робочого ходу верхнього кільця може утворитися відчутний поясок. Він показує різницю між зношеною та майже неробочою частинами циліндра.

Великий поясок небезпечний при демонтажі поршнів і встановленні нових кілець. Нове кільце може ударятися об нього у верхній мертвій точці.

Конусність визначають вимірюванням діаметра на декількох рівнях. Одного виміру посередині недостатньо.

Задири та локальні пошкодження

Задир виникає, коли масляна плівка руйнується, а поршень, кільце або стороння частинка пошкоджує поверхню циліндра.

Типові причини:

перегрів поршня;
недостатній тепловий зазор;
масляне голодування;
зламане поршневе кільце;
поломка перегородки поршня;
потрапляння абразиву;
несправна форсунка;
змивання масляної плівки пальним;
детонація або передчасне займання;
потрапляння стороннього предмета;
неправильне складання двигуна.

Неглибокий слід не завжди вимагає однакового ремонту. Важливі глибина пошкодження, фактичний діаметр, матеріал блока та допустимий ремонтний розмір.

Основні причини зносу циліндрів

великий ресурс двигуна;
пил через негерметичний впуск;
неправильно встановлений повітряний фільтр;
низький рівень моторної оливи;
невідповідна в'язкість або допуск оливи;
занадто довгі інтервали заміни;
перегрів двигуна;
пошкодження поршневих кілець;
неправильний тепловий зазор поршня;
надмірне надходження пального в циліндр;
несправні форсунки;
тривалі пропуски згоряння;
детонація;
потрапляння антифризу або води;
корозія після тривалого простою;
неправильне хонінгування;
помилка ремонтного розміру;
деформація блока після перегріву або затягування;
неправильна геометрія гільзи;
помилки встановлення поршнів і кілець.

Пил і негерметичний впуск

Пил, який потрапляє після повітряного фільтра, працює як абразив. Він пошкоджує циліндри, поршневі кільця та поршні.

Перевіряють:

посадку фільтрувального елемента;
ущільнення корпусу;
кришку повітряного фільтра;
патрубки після фільтра;
з'єднання турбокомпресора;
пошкодження інтеркулера;
сліди пилу в чистій частині впуску;
шланги вентиляції картера.

Новий повітряний фільтр не захистить двигун, якщо повітря проходить повз його ущільнення.

Недостатнє змащення

Масляна плівка на стінці циліндра захищає кільця та поршень від прямого контакту. Її недостатність можлива через:

низький рівень моторної оливи;
перегрів оливи;
невідповідну в'язкість;
розрідження пальним;
забруднення антифризом;
несправні форсунки охолодження поршнів;
засмічені масляні канали;
порушення роботи масляного насоса;
надмірне навантаження холодного двигуна.

Дешева присадка або густіша олива не відновлюють пошкоджену геометрію циліндра.

Перегрів і неправильний тепловий зазор

Поршень розширюється при нагріванні. Між його спідницею та стінкою циліндра повинен залишатися розрахований зазор.

При перегріві або надто малому зазорі поршень починає інтенсивно притискатися до стінки. Масляна плівка руйнується, з'являються потертості та задири.

Причиною можуть бути:

несправна система охолодження;
неправильний ремонтний поршень;
помилка вимірювання;
надто малий зазор після розточування;
локальний перегрів через форсунку або детонацію;
недостатнє охолодження днища поршня.

Після серйозного перегріву потрібна не лише перевірка головки блока, а й ендоскопія циліндрів двигуна.

Практичний матеріал: «Що перевірити після перегріву двигуна - чек-лист».

Змивання масляної плівки пальним

Надмірна кількість рідкого пального на стінці циліндра розріджує та змиває моторну оливу.

Таке можливе при:

негерметичній форсунці;
неправильному факелі розпилення;
високому тиску пального;
тривалих невдалих запусках;
відсутності займання в одному циліндрі;
частих коротких поїздках;
незавершеній регенерації сажового фільтра;
надмірно багатій суміші.

Пальне також потрапляє в картер і зменшує в'язкість усієї моторної оливи. Тому перевіряють рівень, запах і лабораторний стан оливи, якщо це необхідно.

Пошкодження поршневих кілець

Зламане кільце або пошкоджена перегородка поршня можуть створити глибоку вертикальну борозну.

Знос поршневих кілець і знос циліндрів часто розвиваються разом:

зношений циліндр не дозволяє кільцю правильно прилягати;
пошкоджене кільце прискорює знос циліндра;
великий зазор викликає удари кільця в канавці;
абразив одночасно пошкоджує обидві поверхні;
перегрів впливає на поршень, кільця і стінку.

Тому заміна тільки кілець без вимірювання блока не є повноцінним дефектуванням.

Корозія після тривалого простою

Якщо в циліндр потрапляє вода або охолоджувальна рідина, на поверхні можуть утворитися раковини. Подібне трапляється після:

тривалого зберігання у вологих умовах;
пошкодження прокладки головки блока;
тріщини головки або блока;
потрапляння води через впуск;
миття або ремонту без подальшого захисту;
зберігання розібраного двигуна.

Поверхнева корозія та глибокі раковини потребують різного ремонту. Оцінюють глибину пошкодження та можливість механічної обробки.

Основні симптоми зносу циліндрів

підвищена витрата моторної оливи;
синій або сизий дим;
низька або нерівномірна компресія;
надмірні картерні гази;
погіршення запуску;
втрата потужності;
підвищена витрата пального;
масляний нагар на свічках;
стукіт поршня після холодного запуску;
нестабільна робота одного циліндра;
олива у впускному тракті;
забруднення каталізатора або сажового фільтра;
видимі задири під час ендоскопії;
великий прорив повітря в картер при пневмотесті.

Рівномірний знос усіх циліндрів може довго не створювати виразного троїння. Двигун працює рівно, але вже має знижену ефективність.

Докладніше: «Чому мотор може працювати рівно, але вже мати серйозні проблеми».

Підвищена витрата моторної оливи

У зношеному або деформованому циліндрі маслознімне кільце не може рівномірно прибирати оливу по всій окружності.

Перед висновком про циліндри потрібно виключити:

зовнішні витоки;
сальники клапанів;
турбокомпресор;
систему вентиляції картера;
неправильний рівень оливи;
невідповідну в'язкість;
потрапляння оливи через впуск.

Фактичну витрату визначають на контрольному пробігу за однаковою процедурою вимірювання рівня.

Синій дим із вихлопу

Синій або сизий дим зазвичай означає згоряння моторної оливи. При зносі циліндрів він часто посилюється під навантаженням, коли тиск у камері згоряння та прорив газів зростають.

Але дим також можуть створювати клапанні ущільнення, турбокомпресор або вентиляція картера.

Тому застосовується аналіз кольору вихлопного диму з урахуванням моменту появи, температури та навантаження.

Практична стаття: «Чому з вихлопу йде синій дим - причини і що перевірити».

Низька компресія

Зношена стінка збільшує шлях витоку між поршневими кільцями та циліндром.

Можливі варіанти:

низька компресія в одному циліндрі через локальний задир;
поступове зниження у всіх циліндрах;
помітна різниця між холодним і прогрітим двигуном;
підвищення показника після мокрого тесту;
відносно нормальна компресія при проблемі лише з контролем оливи.

Вимірювання компресії двигуна показує наслідок, але не вимірює геометрію циліндра.

Надмірні картерні гази

При поганому приляганні кілець частина газів проходить у картер. Система вентиляції може перестати справлятися з потоком.

Можливі ознаки:

підвищений тиск у картері;
оливний туман із горловини;
витоки через сальники та прокладки;
олива у впускному тракті;
сильна пульсація;
зростання витрати оливи.

Перед висновком про знос циліндрів обов'язково перевіряють систему вентиляції картера.

Стукіт поршня

При великому зазорі поршень сильніше перекладається з однієї стінки на іншу. Це може створювати порожнистий металевий звук, особливо після холодного запуску.

Після прогріву поршень розширюється, тому шум іноді зменшується. Але така поведінка не є універсальною.

Схожі звуки створюють:

шатунні вкладиші;
поршневі пальці;
гідрокомпенсатори;
форсунки;
ланцюг ГРМ;
маховик;
навісне обладнання.

Для локалізації використовується діагностика шумів двигуна.

Порядок діагностики

Зафіксувати витрату моторної оливи.
Уточнити історію перегріву, пилового зносу та ремонтів.
Перевірити зовнішні витоки оливи.
Оглянути повітряний фільтр і герметичність впуску.
Перевірити систему вентиляції картера.
Перевірити турбокомпресор.
Оцінити колір вихлопу на різних режимах.
Оглянути свічки запалювання або розжарювання.
Провести сухий і за потреби мокрий замір компресії.
Виконати пневмотест циліндрів.
Провести ендоскопію.
Оцінити тиск або потік картерних газів.
Перевірити моторну оливу й фільтр на металеві частинки.
Після підтвердження підозри розібрати двигун.
Виміряти циліндри, поршні, кільця та зазори.
За результатами визначити спосіб ремонту.

Вимірювання компресії

Результати оцінюють не тільки за абсолютним значенням, а й за різницею між циліндрами та швидкістю наростання тиску.

Низький показник може бути пов'язаний із:

циліндром;
поршневими кільцями;
поршнем;
клапаном;
сідлом клапана;
прокладкою головки блока;
неправильними фазами;
низькою швидкістю стартера.

Мокрий тест допомагає визначити напрямок, але не відрізняє зношене кільце від деформованого циліндра.

Пневмотест циліндрів

Під час пневмотесту циліндрів стиснене повітря подають у камеру згоряння при закритих клапанах.

Виразний вихід повітря через картер підтримує підозру на поршень, кільця або циліндр. Але тест не показує точну овальність і конусність.

Значення залежить від:

температури двигуна;
тиску тестера;
положення поршня;
конструкції двигуна;
стану кілець;
масляної плівки.

Ендоскопія циліндрів

Ендоскоп дозволяє побачити:

вертикальні задири;
локальне стирання поверхні;
сліди перегріву;
корозійні раковини;
масляну плівку;
надмірний нагар;
пошкодження поршня;
відмінності між циліндрами.

Камера не вимірює діаметр і може показати лише частину поверхні. Відсутність видимих задирів не виключає овальність, конусність або полірування стінок.

Що перевіряють після розбирання

верхній поясок зносу;
подряпини, задири та корозію;
діаметр у декількох поясах;
овальність;
конусність;
стан хонінгування;
діаметр поршнів;
робочий зазор поршня;
знос спідниці;
стан поршневих канавок;
зазори кілець у замках;
бокові зазори кілець;
стан гільз і їхнє виступання;
деформацію верхньої площини блока;
тріщини та стан системи охолодження.

Вимірювання циліндра нутроміром

Для точного дефектування застосовують індикаторний нутромір, налаштований за мікрометром або еталоном.

Кожен циліндр вимірюють:

у верхній робочій зоні;
у середній частині;
біля нижньої межі ходу кілець;
у напрямку осі колінчастого вала;
у перпендикулярному напрямку.

За результатами визначають:

фактичний діаметр;
різницю між напрямками;
різницю між висотними поясами;
максимальний знос;
можливість хонінгування або розточування.

Універсального допустимого значення немає. Дані порівнюють із документацією конкретного коду двигуна.

Перевірка поршня та робочого зазору

Діаметр поршня вимірюють у визначеній виробником точці, оскільки він має складну форму і не є абсолютно круглим у холодному стані.

Перевіряють:

діаметр спідниці;
потертості;
тріщини;
деформацію;
стан канавок кілець;
перегородки;
поршневий палець;
ознаки перегріву;
зазор між поршнем і циліндром.

Встановлювати новий поршень тільки за написом на старій деталі не слід. Потрібно врахувати фактичний розмір циліндра і передбачені селективні класи.

Оцінка хонінгованої поверхні

Правильне хонінгування створює мікрорельєф із контрольованими параметрами. Візуального кута рисок недостатньо для повної оцінки якості.

Помилки обробки:

надто груба поверхня;
надто гладка поверхня;
нерівномірний рисунок;
залишені глибокі задири;
неусунена овальність;
неусунена конусність;
неправильний кінцевий діаметр;
абразив, який залишився після промивання.

Після механічної обробки блок ретельно очищають. Залишки абразиву швидко пошкоджують нові кільця та поверхні.

Варіанти ремонту

Легке хонінгування

Може застосовуватися, якщо діаметр, овальність і конусність залишаються в допуску, а поверхня потребує відновлення для припрацювання нових кілець.

Хонінгування не виправляє значну геометричну деформацію.

Розточування під ремонтний розмір

Циліндри обробляють до більшого діаметра, після чого встановлюють відповідні ремонтні поршні та кільця.

Рішення можливе лише за наявності достатньої товщини стінок і передбачених виробником ремонтних розмірів.

Гільзування блока

Пошкоджений циліндр відновлюють установленням нової гільзи. Потрібно забезпечити правильну посадку, геометрію, теплопередавання та виступання гільзи.

Спеціалізоване відновлення алюмінієвого блока

Деякі алюмінієві блоки мають спеціальну робочу поверхню або покриття. Звичайне хонінгування і стандартна чавунна гільза підходять не для кожної конструкції.

Технологію визначають за типом блока, покриття та заводськими вимогами.

Заміна блока або двигуна

Може бути доцільною при тріщинах, критичному пошкодженні декількох циліндрів, відсутності ремонтного розміру або економічній недоцільності відновлення.

Коли недостатньо замінити тільки кільця

Заміна тільки кілець не є правильним ремонтом, якщо:

діаметр циліндра перевищує допуск;
є значна овальність;
є значна конусність;
залишилися глибокі задири;
поверхня надмірно відполірована;
поршень має великий зазор;
канавки поршня зношені;
пошкоджені перегородки;
неможливо створити правильну поверхню для припрацювання;
не усунена причина перегріву, пилу або змивання оливи.

Нове кільце може тимчасово поліпшити компресію, але швидко втратить герметичність у деформованому циліндрі.

Наслідки подальшої експлуатації

зростання витрати моторної оливи;
масляне голодування через падіння рівня;
забруднення свічок;
пропуски згоряння;
пошкодження каталізатора;
засмічення сажового фільтра;
зниження компресії;
втрата потужності;
зростання витрати пального;
підвищений тиск у картері;
витоки через сальники;
поломка поршневих кілець;
пошкодження поршня;
необхідність більшого ремонтного розміру.

Якщо з'явився сильний стукіт, різке падіння компресії, великий синій дим або швидко знижується рівень оливи, експлуатацію потрібно припинити.

Як зменшити ризик зносу циліндрів

використовувати якісний повітряний фільтр;
перевіряти герметичність впуску;
застосовувати моторну оливу з правильним допуском;
не затягувати інтервал її заміни;
контролювати рівень оливи;
не навантажувати холодний двигун;
не допускати перегріву;
своєчасно перевіряти форсунки;
усувати пропуски згоряння;
контролювати потрапляння пального в оливу;
не використовувати агресивні абразивні присадки;
після ремонту ретельно промивати блок;
дотримуватися точних ремонтних зазорів;
не ігнорувати синій дим і зростання картерних газів.

Повітряний і масляний фільтри захищають робочі поверхні від абразиву. Докладніше: «Чому фільтри в автомобілі важливіші, ніж здається».

Товарні групи TESMA

Деталі циліндропоршневої групи підбирають за VIN-кодом, кодом двигуна, OEM-номером і результатами точного дефектування.

Циліндропоршнева група

Обслуговування та захист двигуна

Варіант заміни агрегату

двигуни в зборі.

Поршні, кільця та гільзи підбирають за номінальним або конкретним ремонтним розміром. Позначення «ремонтний розмір» без точного числового значення недостатньо.

Часті питання

Чи можна визначити знос циліндрів без розбирання?

Можна отримати обґрунтовану підозру за компресією, пневмотестом, картерними газами та ендоскопією. Точну геометрію визначають після розбирання нутроміром.

Чи завжди при зношених циліндрах низька компресія?

Ні. Початковий або рівномірний знос, а також порушення тільки контролю оливи можуть не створювати різко низьких показників.

Чи видно овальність під час ендоскопії?

Ні. Камера показує поверхню, але не вимірює її форму та діаметр.

Чим овальність відрізняється від конусності?

Овальність - це різний діаметр у різних напрямках на одному рівні. Конусність - різний діаметр на різній висоті циліндра.

Чи можна прибрати задири хонінгуванням?

Тільки якщо вони неглибокі, а після обробки діаметр і геометрія залишаться в допуску. Глибокі пошкодження часто потребують розточування або гільзування.

Чи допоможуть нові поршневі кільця?

Лише при справній геометрії циліндрів і поршнів. Значну овальність, конусність і глибокі задири кільця не компенсують.

Що означає дзеркальна поверхня циліндра?

Вона може означати полірування та втрату мікрорельєфу, який утримує моторну оливу. Але остаточний висновок роблять після вимірювання.

Чому один циліндр зношений сильніше за інші?

Можливі несправна форсунка, локальний перегрів, пошкоджене кільце, порушення змащення, потрапляння пилу або охолоджувальної рідини.

Чи завжди блок можна розточити?

Ні. Це залежить від матеріалу, товщини стінок, покриття та наявності ремонтних поршнів.

Чому після ремонту знову з'явилася витрата оливи?

Можливі неправильна геометрія, неякісне хонінгування, невірні зазори, забруднений впуск, несправні форсунки або помилки встановлення кілець.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати по цій темі

Висновок

Знос циліндрів двигуна включає не тільки збільшення діаметра, а й овальність, конусність, полірування, корозію та локальні задири.

Витрата оливи, синій дим, низька компресія та картерні гази допомагають визначити напрямок діагностики, але не показують точну геометрію. Для остаточного рішення циліндри вимірюють нутроміром на декількох рівнях і в різних напрямках.

Надійний ремонт залежить від фактичного стану блока. Хонінгування, розточування, гільзування або заміна агрегату застосовуються за результатами вимірювань. Нові кільця не можуть компенсувати значну овальність, конусність або глибокі задири.