Поршень, палец, два кольца: разбираемся с неисправностями поршневой группы

В любое время года на полях и дорогах страны можно встретить множество грузовых и среднетоннажных автомобилей, среди которых доля оснащённых двигателями Камминз будет приближаться к половине. Эти силовые агрегаты охотно устанавливают также на промышленные генераторы и малые суда. В экономике трудно найти отрасль, которая не использует транспорт с ДВС американского производителя, локализовавшего своё производство в России посредством СП Камминз Кама. Это и лесное хозяйство, и ЖКХ, и металлургия с пищепромом. Самые распространённые — ГАЗели и КАМАЗы, их знают все, а ведь у большинства из них — «сердца» от Cummins.

Их выбирают, потому что расходуют мало топлива, легко обслуживаются, развивая при этом хорошую мощность и проходимость. Но этот двигатель, увы, не является вечным, поэтому время от времени случаются поломки, возникают неисправности, тем более что водители часто не щадят технику, допуская многочисленные ошибки при эксплуатации. Одной из часто возникающих проблем является неисправность элементов поршневой группы — самого поршня, его колец и пальцев. О том, как поступать в этих случаях, — наш материал.

Вводная информация

В силовых агрегатах Cummins их работоспособность и эффективность основана на тесном взаимодействии запчастей и узлов, среди них выделяют и поршневую группу, входящую в ЦПГ. Эти две совокупности деталей иногда разделяют, иногда нет, так как в принципе все они завязаны в общей цепочке. Поэтому, когда вы ищете одну из деталей, она может относиться к обеим группам.

Поршень работает с силой, которую дают газы, он трансформирует её своей деятельностью и передаёт шатуну, который, в свою очередь, отправляет её коленвалу. Тот, развивая активность, приводит в движение колёсную группу. Кольца нужны, чтобы масло, поставляемое для смазки, не вытекало. Они также блокируют проход газов в картер. У пальцев — задача мягкого и пластичного соединения шатуна и поршня, поэтому сила и момент могут переходить с одного на другой и обратно.

Неисправности поршня

Неисправности поршня в моторах Камминз возникают не так часто, как у некоторых из узлов ДВС. Во многом это связано с отборными материалами, которые идут на их изготовление. Все элементы ЦПГ производятся из металлов, в которые вводят модифицированный чугун, легированную сталь. Добавляют в них и молибден с хромом. Поэтому поршни получаются достаточно крепкие, способные выдерживать высокие нагрузки, в том числе повышенные температуры, спрессованный и давящий воздух, удары на скоростях. Но со временем всё это сказывается на работоспособности компонента и постепенно выводит его из строя.

Другая проблема — это смазка, в роли которой в моторах выступают топливо и масло, поэтому объединяются в аббревиатуру ГСМ. И то, и другое должно быть высокого качества. Если с маслом всё более-менее понятно, есть рекомендация концерна о высших сортах Valvoline, то качество горючего проконтролировать сложнее, оно может быть разным даже на одной заправке, так как партия идёт с разных частей цистерны. Но тем не менее, если деталям будет не хватать смазки, то они будут выходить из строя, так как происходит истирание, в том числе и друг об друга. К этому также будут приводить утечки, поэтому проверяют всю систему обеспечения ГСМ.

У поршней также возникает проблема прогорания, она часто связана с неисправными форсунками, из которых льётся топливо. На высоких температурах закипание происходит почти мгновенно, деталь покрывается нагаром, он затрудняет движения, поршень теряет функциональность.

Неисправности пальцев

У поршневых пальцев могут быть как механические повреждения, среди которых лидируют трещины и переломы, так и внутренние. Если первые часто можно обнаружить при визуальном осмотре, то вторые просто не видны, но ведут к потере функциональности — соединения поршня с шатуном не происходит или его недостаточно для передачи импульса. В обоих случаях нужна замена пальца новым, а лучше сразу поменять их все, ведь проблема наверняка общая.

Иногда симптомами неполадок в поршневых элементах становятся такие косвенные признаки, как:

задымление сапуна;
воздушный фильтр, забитый маслом;
перерасход масла;
нагар и застаревшее масло на свечах зажигания;
изменение расцветки выхлопов;
шум «движка», сопровождаемый его сильной вибрацией;
проблемы с «холостым» движением;
потеря мощности мотора.

Все эти признаки характерны для неполадок нескольких систем и элементов в них, но всегда являются поводом для проверки поршневой группы, причём она стоит в приоритете.

Неисправности колец

Поршневые кольца — неотъемлемые элементы поршневой группы, поэтому всё описанное выше характерно и для них. Но есть у них и своя специфика. Например, всем известно так называемое «залегание» колец — это когда они слеплены нагаром, поэтому не могут пластично соединяться и пропускают газы в картер. Произвести очистку практически невозможно, воздействие абразивов ведёт к разрушению необходимого для функциональности слоя.

Другая проблема колец — их растрескивания, особенно часто это бывает после попыток их очистить. Если неаккуратно производить монтаж — это произойдёт прямо на данном этапе.

И, конечно, у поршневых колец большая потребность в смазке, без неё взаимодействие затрудняется, что ведёт к повреждениям и поломке. Нельзя пренебрежительно относиться и к относительно небольшим царапинам — их начало становится верным признаком дальнейшего выхода из строя.

Замена поршня

Вышедший из строя поршень меняют, иногда такую операцию проводят и на опережение, если потеря функциональности уже неизбежна. Разберём последовательность действий на примере двигателя ISF2.8:

высвобождение кабелей АКБ;
слив ГСМ;
съём щупа для определения уровня масла вместе с трубой;
съём картерного поддона вместе с прокладкой, которая обязательно меняется, независимо от состояния;
отсоединение и съём форсуночных компонентов, служащих для поршневого охлаждения;
слив ОЖ;
съём ГБЦ;
поворот коленвала, в итоге поршни должны встать ниже области хождения колец.

После нанесения на поршневое дно цилиндрового номера, который к нему относится, доворачиваем коленвал к НМТ, чтобы можно было снять шатун. Снимаем шатун с болтами, крышкой и вкладышем, который необходимо заменить, невзирая на состояние. Сняв пальцы и кольца вместе с поршнем, можно устанавливать новый поршневой компонент.

При установке обращайте внимание на стрелку, обращённую своим направлением к передней половине «движка». Поршни ставятся на шатуны, затем переходят к монтажу пальцев и колец. Перед установкой поршневая юбка обильно промасливается.

Шатун вставляется в цилиндр после выставления метки сверху поршня, чтобы его верх оказался направленным к передней части мотора. Используя приспособление, поршень проталкивают через него в цилиндр. Направление шатуна при этом должно быть обращено к шейной части. Затем следует произвести установку нового вкладыша, место установки — крышечная часть шатуна.

Замена пальцев

Проделав вышеописанные действия, переходите к постановке пальцев. Для этого поместите палец в поршень, скомплектованный с шатуном. Затем нужно установить кольцо стопора, а далее переходить к монтажу колец.

Замена колец

После постановки поршня и пальцев можно начинать кольцевой монтаж. Съём колец производится при помощи специального устройства, которое может расширять их по диаметру.

Чтобы не запутаться в кольцах, внимательно осмотрите их перед установкой. У компрессионных должна быть отметка сверху, она нанесена, чтобы не перепутать ориентацию. Нижние кольца, именуемые также маслосъёмными, такой метки не имеют, потому что их можно устанавливать в любом положении. Но при их постановке нужно соблюсти другое условие — выемка в расширителе пружины должна быть рядом с замочным механизмом кольца. Иначе нарушается герметичность цилиндра.

При постановке также следует использовать расширяющее кольца приспособление, надевая их на поршень. Кольца перед установкой обязательно промасливают. После сжатия колец необходимо выполнить разворот коленвала, добившись попадания шатунной шейки в НМТ.

Как избежать замены

Замены деталей поршневой группы, как правило, не удаётся избежать, так как они являются главными в приёме возникающих в процессе эксплуатации ДВС нагрузок. Но можно существенно пролонгировать срок их действия в рамках эксплуатационного периода самого силового агрегата. При этом следует понимать, что нерабочие и близкие к выработке ресурса компоненты обязательно заменяются, иначе можно прийти к обновлению всего мотора.

Среди профилактических мероприятий нужно прежде всего отметить диагностику, которая позволит выявить неисправные детали, после чего можно будет решить, что менять, а что ремонтировать. Указанные элементы произведены из металлов и вступают во взаимодействие с другими узлами и между собой, следовательно, для них очень важна смазка. Поэтому обязательны отслеживание качества ГСМ и системы обеспечения, устранение протечек, замена комплектующих, участвующих в процессе.

С последним связана герметичность, обеспечиваемая прокладками и другими уплотнителями, теми же кольцами. Они обязательно меняются при капитальном ремонте и замене указанных узлов, проверяются на предмет повреждений при осмотрах, за ними ведутся наблюдения, по крайней мере, один раз в неделю. У колец важно избежать появления нагара, который первоначально можно счищать, а затем, при усилении явления, во избежание залегания им необходима замена.

Заключение

Таким образом, поршни с кольцами и пальцами относятся к компонентам с усилением материалов изготовления, но это не исключает их выхода из строя. В статье мы обозначили причины, по которым это происходит, основными из них являются истирания вследствие слабой или некачественной смазки, а также перегрузки, приводящие к перегреву. После этого начинаются разрушения деталей, признаки которых указаны также в материале. Описана здесь и симптоматика, по которой косвенно можно судить о неисправностях компонентов поршневой группы. Дым, маслорасход, трудности «холостого» движения и шум с вибрацией — это то, на что нужно прежде всего обращать внимание, так как в любом случае нужна проверка указанных узлов и деталей. При необходимости осуществления их замены можно воспользоваться приведённой технологией, она отличается в моделях ДВС только количеством крепёжных элементов. В целях профилактики не забывайте о смазке и старайтесь избегать ситуаций, когда возможны повреждения деталей группы.