Диагностика пневматической плотности цилиндра

Компьютерная диагностика двигателя – это, конечно, здорово. Компьютер вообще сильно облегчил нашу жизнь, и не только на диагностическом участке. Казалось бы, чего проще: подключил адаптер к автомобилю, запустил программу-сканер, и вперед. Да еще и клиент где-то над ухом тихо спрашивает – ну, и что там компьютер говорит?

Неправильно это. Ничего компьютер не говорит. И не скажет, ибо, в отличие от человека, неспособен думать и рассуждать. Он лишь отображает данные с блока управления, а как эти данные интерпретировать - вопрос к диагносту. К сожалению, приходится констатировать, что правильное понимание диагностики до сих пор на многих автосервисах так и не прижилось. Там продолжают считать, что диагност – это некое промежуточное звено между компьютером и кассой, что задача диагноста – прочитать коды неисправностей, а на большее его способностей в общем-то и не хватает. Или не нужно.

Это заблуждение прижилось так сильно, что становится обидно за нас, профессиональных автодиагностов. Так и хочется спросить: а что, диагностику «железа», подачи топлива, состояния впускного и выпускного тракта уже отменили? Во всем положились на ЭБУ и на компьютер? Или двигатели стали какими-то другими, без цилиндропоршневой группы, без механизма газораспределения?

Именно о цилиндропоршневой группе, она же ЦПГ, и клапанах я и хотел бы сегодня поговорить. Расставить точки над i и свести в систему все методы их диагностики, даже самые необычные.

Прежде всего, ЦПГ и клапаны – это одни из тех элементов, которые составляют основу двигателя. Цилиндры, поршни и клапаны были и сто лет назад, есть они и сейчас. Конечно, они сильно изменились в процессе развития двигателестроения, однако диагностика их состояния во все времена была базовой задачей. Раньше для ее решения использовались одни приборы, затем появились другие, более продвинутые и современные.

Давайте вспомним все методики оценки состояния ЦПГ и клапанов, начиная от самых простых и заканчивая самыми сложными, использующими вычислительную мощность компьютера.

Компрессометр

Пожалуй, это самый старый и известный прибор, которым работали еще наши деды. Представляет собой несложную конструкцию из манометра, соединительных трубок (которые могли быть как гибкими, так и жесткими) и однонаправленного клапана.

Методика применения прибора проста. Прежде всего необходимо прогреть двигатель до рабочей температуры. Затем выкрутить все свечи и обеспечить невозможность подачи топлива при прокрутке. Например, отключив форсунки. Это сделать очень желательно, чтобы  исключить смыв со стенок цилиндров масляной пленки.

Затем выполняется собственно измерение: прибор соединяется со свечным отверстием исследуемого цилиндра и выполняется прокрутка двигателя стартером с полностью открытым дросселем. По максимальному значению давления (компрессии) и скорости нарастания давления оценивается состояние ЦПГ и клапанов.

Если выясняется, что компрессия в цилиндре снижена, можно определить причину снижения, влив в цилиндр 3-4 см³ моторного масла и повторив измерение. Возросшая компрессия говорит о проблеме с поршневыми кольцами (износ, залегание) либо зеркалом цилиндров; если же компрессия осталась неизменной, то проблема в прогоревших клапанах, чаще всего выпускных.

Цена прибора низкая, а методика простая. Но считать ее достоверной, с моей точки зрения, нельзя. Это скорее оценочная методика, позволяющая сравнить состояние «железа» разных цилиндров по значению компрессии в них и по скорости ее нарастания. Оценивать буквально значение компрессии нельзя: оно зависит от целого ряда факторов.

Например, от геометрической степени сжатия двигателя, от состояния аккумулятора и стартера, от вязкости моторного масла, температуры двигателя и т.п. Если мы видим во всех цилиндрах компрессию по 11 бар, то это означает, что состояние всех цилиндров примерно одинаково, и только. Сказать что-либо более точно нельзя.

Конечно, если полученные значения компрессии 11-11-7-11, то проблема однозначно есть, и требуется разборка и ремонт двигателя.

Итак, компрессометр – прибор скорее оценочный, позволяющий обнаружить лишь явные «косяки» с пневматической плотностью цилиндров.

Пневмотестер

Это более продвинутый и точный прибор, однако также имеющий свои ограничения.

Идея пневмотестера весьма проста и заключается в следующем. В любом цилиндре, даже в совершенно исправном, имеются утечки. Ну не может цилиндр быть полностью герметичным! Кольца имеют зазоры в замках, да и прилегание колец к стенкам цилиндра не всегда идеально и также имеет зазоры.

А что, если задать некое значение допустимых утечек и сравнить утечки в цилиндре с заданными?

Именно так и работает пневмотестер. Он имеет два манометра. Первый манометр служит для установки заданного рабочего давления воздуха. Далее воздух под рабочим давлением прорывается через специально подобранный жиклер. Вот это количество воздуха и есть некий эталон, с которым сравниваются утечки в цилиндре.

Итак, эталонный воздух подается в цилиндр и покидает его через места негерметичности. Второй манометр показывает давление этого воздуха. Утечек много – давление низкое. И наоборот, если цилиндр плотный, утечки минимальны – давление высокое. А шкала второго манометра проградуирована так, что позволяет нам оценить пневматическую плотность цилиндра.

Здесь следует отметить один маленький нюанс, о котором знают не все диагносты. Показания второго манометра в значительной мере зависят от диаметра цилиндра, иначе говоря, от рабочего объема двигателя. Чем больше рабочий объем и диаметр, тем выше естественные утечки через кольца. А это означает, что на абсолютно исправном двигателе большого объема мы увидим по показаниям пневмотестера состояние ЦПГ хуже, чем есть на самом деле.

Строго говоря, данный конкретный пневмотестер «заточен» всего лишь под один диаметр цилиндра. Но если понимать и учитывать этот факт, то можно вполне успешно применять прибор с двигателями любого рабочего объема.

При всех своих издержках пневмотестер обладает целым рядом преимуществ по сравнению с компрессометром. Прежде всего, это более высокая достоверность результатов. Небольшие утечки, скажем, свищ под прокладкой головки блока, компрессометр обнаружить не позволит. А пневмотестер не просто покажет утечку, но и даст возможность найти направление, в котором она происходит.

Если при выполнении теста появляются пузырьки в расширительном бачке, то утечка происходит через прокладку головки блока в систему охлаждения. Утечка во впускной или выпускной тракты через неплотные клапаны обнаруживается на слух по характерному шипению. Утечку через поршневые кольца в картер двигателя легко обнаружить опять-таки по звуку, открыв маслозаливную горловину. Ну и, наконец, свищ в прокладке между цилиндрами также легко распознается по характерному звуку из свечного отверстия соседнего цилиндра.

Эндоскоп

Это очень важный прибор, который, по моему мнению, обязательно должен быть на рабочем месте диагноста. Поверьте, собственный глаз, помещенный внутрь цилиндра – это что-то!

Тут даже не хватит слов, чтобы описать все то, что вы можете там увидеть! Отложения нагара на днище поршня и стенках камеры сгорания, прогар клапанов и их седел, следы ферроцена, износ и задиры стенок цилиндров – всего не перечислить.

На самом деле это очень важный аспект диагностики, о котором почему-то тоже не все помнят. Например, очень часто причиной детонационного сгорания топлива оказывается большое количество нагара, в результате чего возрастает реальная степень сжатия. Такие вещи достоверно обнаруживаются только эндоскопом.

Поведем небольшой промежуточный итог. Все перечисленные выше методы – это использование по сути вспомогательных диагностических приборов. Приборов достаточно простых и недорогих, но тем не менее очень эффективных.

Компьютерные методики оценки пневматической плотности цилиндра

Однако технологии не стоят на месте, и тот же компьютер, а точнее, мотортестер на базе компьютера, позволил диагностам обнаруживать проблемы с ЦПГ и клапанами гораздо точнее и проще. Например, на дизельных двигателях, изменение компрессии на которых сопряжено со значительными трудностями.

Современные мотортестеры позволяют очень многое. Можно, например, снять и проанализировать осциллограммы давления в цилиндре, во впускном и выпускном трактах. Однако эти осциллограммы весьма сложны, заложенная в них информация в высокой степени комплексная и относится в основном не столько к ЦПГ, сколько к работе газораспределительного механизма (ГРМ), функционированию впускного и выпускного трактов двигателя.

Мы рассмотрим две безусловно заслуживающих внимания методики. Первая – это автоматический тест состояния ЦПГ, ГРМ, а также впускного и выпускного трактов, известный как тест Рх Андрея Шульгина. И вторая – это оценка состояния ЦПГ и клапанов по стартерному току, которую иногда называют тестом относительной компрессии.

Тест Рх

Рассмотрим идею теста Рх. Он базируется на обработке осциллограммы давления в цилиндре, получаемой на нескольких разных режимах работы двигателя. Результаты теста выводятся в очень простом и доступном виде. По сути диагност получает автоматически рассчитанные показатели исследуемого цилиндра и трактов двигателя: углы открытия и закрытия клапанов, мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления выпускного тракта, проходимость впускного тракта, график угла опережения зажигания.

Но во всем этом списке нас в настоящий момент интересуют две первые цифры: расчетная геометрическая степень сжатия и комплексные потери газа. Два этих параметра в большей мере характеризуют именно состояние ЦПГ и клапанов. Рассмотрим их по отдельности.

Расчетная геометрическая степень сжатия – очень важный параметр. Я бы сказал, что параметр в некоторой степени уникальный. Следует заметить, что тест Рх – это единственный инструмент, который позволяет увидеть и оценить реальную степень сжатия двигателя. Никакой другой прибор или программа этого сделать не позволяют.

Зачем нужна диагносту расчетная геометрическая степень сжатия? По значению этого параметра легко обнаружить весьма непростые в диагностике двигателя дефекты:

• последствия гидроудара. По сниженной степени сжатия легко выявить погнутый вследствие гидроудара шатун;
• наличие большого количества нагара в камере сгорания и на днище поршня. В этом случае имеет место повышенная степень сжатия и, как результат, детонационное сгорание топлива;
• подвергнутая чрезмерной фрезеровке головка блока цилиндров. Здесь также повышается степень сжатия вследствие уменьшения объема камеры сгорания. Как и в предыдущем случае, возможно детонационное сгорание.

Одним словом, значение расчетной геометрической степени сжатия – это просто замечательный источник информации для грамотного диагноста.

И второй параметр – комплексные потери газа. По ним можно сделать косвенный вывод о состоянии ЦПГ, ведь потери газа зависят еще от состояния клапанов и их седел, а также от целостности прокладки головки блока.

Следует опять-таки помнить о том, что утечки есть даже в исправном цилиндре. Это совершенно нормальная ситуация. Поэтому потери газа ниже 15% наблюдаются редко. Значение потерь 15..20% говорит о хорошей пневматической плотности цилиндра; если же потери составляют более 20%, то есть смысл рекомендовать дальнейшее обследование и ремонт двигателя.

Значительные величины потери газов говорят о катастрофическом состоянии ЦПГ или клапанов:

Здесь я хочу добавить, что несмотря на кажущуюся простоту и доступность методики, не следует слепо полагаться на ее результаты. Все-таки компьютерная программа, хоть и создана человеком, не может выдавать абсолютно верный результат в ста процентах случаев. Крайне редко, но все-таки возникают ситуации, когда тест может показать неадекватный результат, но тут голову диагноста ничто не заменит. Тем не менее, в подавляющем большинстве случаев результаты теста не вызывают никаких сомнений и значительно облегчают работу мастера-диагноста.

Тест относительной компрессии

 Бывают случаи, когда измерение компрессии, работа пневмотестером или эндоскопом сильно затруднены. Это, например, дизельные двигатели. Причина – сложность демонтажа свечей накаливания для доступа непосредственно к объему цилиндра. Или, например, затрудненный доступ к свечам зажигания на некоторых автомобилях Subaru.

В подобных случаях очень помогает тест относительной компрессии: снятие осциллограммы стартерного тока и ее анализ. Для тестирования нужно заблокировать возможность запуска двигателя, например, отключением топливных форсунок, установить токовые клещи на провод стартера и прокрутить двигатель.

Осциллограмма тока в установившемся режиме прокрутки отдаленно напоминает синусоиду. Если с компрессией в цилиндрах все в порядке, то пики синусоиды располагаются на одном и том же уровне. Если же в одном из цилиндров компрессия снижена, будет снижен и ток, необходимый для сжатия стартером воздуха в этом цилиндре.

Установив так или иначе синхронизацию с одним из цилиндров, можно легко определить номер неисправного цилиндра. Вот пример осциллограммы дизельного двигателя автомобиля Isuzu, синхронизация взята с первого цилиндра:

Судя по отсутствию всплеска тока при прохождении ВМТ первого цилиндра, отсутствие компрессии наблюдается именно в нем. А вот что обнаружилось после вскрытия мотора:

Как видно, причиной дефекта стал прогар поршня первого цилиндра.

Разумеется, тест служит лишь для сравнения компрессии в различных цилиндрах. Он по большому счету оценочный и не покажет абсолютного значения компрессии. Однако его бывает вполне достаточно, чтобы сравнить состояние цилиндров буквально в течение одной минуты.

Собственно, здесь диагност должен совершенно четко понимать, что за инструмент он использует и какие издержки неизбежно есть в применении того или иного инструмента.

Ну что ж, пришло время подвести итог.

• ни один сканер и никакие коды неисправностей не заменят вам диагностику пневматической плотности цилиндра. Выполнить ее можно как недорогими приборами – компрессометром, пневмотестером, эндоскопом, так и достаточно дорогим оборудованием – мотортестером;
• для тестирования состояния ЦПГ, ГРМ и трактов двигателя в мотортестере в основном используется самый удобный и быстрый инструмент, тест Рх;
• если же по каким-либо причинам выполнение теста затруднено, можно выполнить тест относительной компрессии при помощи токовых клещей по осциллограмме стартерного тока в режиме прокрутки двигателя.