Стучат пальцы в двигателе при нагрузке

Бибки.ру: твоя дорога

Детонация или стучат пальцы

Разберемся, что такое детонация и что есть пальцы.
Начнем с детонации. Поршень движется вверх, сжимая горючую смесь в цилиндре, при подходе поршня к верхней мертвой точке, через электроды свечи проскакивает искра, появляется пламя, и к моменту подхода поршня к верхней мертвой точке, смесь разгорается по всему объему камеры сгорания. Во время горения топливно-воздушная смесь расширяется, тем самым, выполняя полезную работу, и поршень под воздействием давления газов движется вниз. Фронт пламени при этом распространяется равномерно. Смесь именно горит. Так происходит при нормальном сгорании топлива.
А теперь представим, что поршень идет вверх и где-то по середине его хода, смесь взрывается, скорость распространения пламени возрастает в сотню раз, получившиеся в результате горения газы с огромной силой давят на днище поршня, во время его движения вверх, тем самым, заставляя его колебаться в гильзе цилиндра, вот в этот момент мы и слышим металлический стук из-под капота. При этом давление в цилиндре возрастает в сотни раз, понятное дело, что такой процесс горения ни к чему хорошему не приведет. Может прогореть поршень или треснуть поршневые кольца.

Наиболее вероятные причины детонации:

1. Плохой бензин или его октановое число не соответствует типу двигателя.
2. Момент зажигания слишком ранний. То есть поршень еще двигается вверх, а смесь уже горит. В таком случае возможны обратные вспышки в двигателе, выстрелы смеси в карбюратор, еще говорят «мотор чихает».
3. Смесь подаваемая в цилиндры слишком бедная. Например, возможен подсос воздуха через систему усиления тормозов или через прохудившиеся прокладки под впускным паком. Также возможно загрязнение топливного фильтра, форсунок двигателя или засорение каналов и жиклёров карбюратора.
4. Нагар в камерах сгорания – из-за слоя нагара объем камеры сгорания уменьшается, тем самым бензин сжимается сильнее, и может начать взрываться из-за сильного сжатия.

Способы борьбы:
1. Залить качественного топлива.
2. Проверить и отрегулировать момент зажигания.
3. Поискать трещины в системе усиления тормозов. Пройтись мыльной водой по местам соединения впускного коллектора к головке цилиндров.
4. Попробовать применить т.н. «раскоксовку». Об этом в другой статье.

А теперь поговорим о стуке пальцев.
На первом фото тот самый поршень, на который давят газы получившиеся в результате горения топливно-воздушной смеси.

На втором фото шатун, ведь силу, переданную на поршень как-то нужно превратить в крутящий момент. Шатун соединяем поршень с коленчатым валом двигателя.

На третьем фото поршень, шатун и коленвал в сборе.

Ну а теперь поговорим о пальцах.
Поршень к шатуну ведь нужно прочно прикрепить и при этом оставить возможность для движения поршня относительно шатуна, вот тут то и нужен поршневой палец.
На четвертом фото поршневой палец.

Ну, а на этом фото поршень и шатун в сборе.

А теперь о стуке. При большем пробеге мотора или в результате установки поршневых пальцев не той размерной группы которой соответствует поршень, в соединении поршень-палец появляется люфт и как результат стук, при чем не как не связанный с детонацией. Обычно стук как бы двойной, т.е. стучит в верхней мертвой точке и нижней мертвой точки поршня. И при чем тут детонация?

Стучат пальцы в двигателе при нагрузке

Renault Logan (2019 год). Стучат пальцы в двигателе

Поршневой палец является составным элементом кривошипно-шатунного механизма. Указанная деталь представляет собой ось перемещения шатуна в том месте, где реализовано соединение с поршнем. Другими словами, поршневые пальцы позволяют создать подвижное соединение шарнирного типа применительно к соединению головки шатуна и поршня.

Нагрузки, которые испытывает поршень в результате сгорания заряда топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС, также передаются на поршневые пальцы. Параллельно на палец воздействует сила инерции, усилие на изгиб. В этой статье мы рассмотрим, по какой причине стучат пальцы в двигателе при разгоне, почему при нагрузке стучат пальцы и т.д.

Стучат поршневые пальцы: почему так происходит

Начнем с того, что стук поршневых пальцев в двигателе может быть вызван несколькими причинами. Условно эти причины можно разделить на две группы:

механические неисправности;
особенности сгорания топливно-воздушной смеси и нагрузки на силовой агрегат;
В первом случае стук поршневых пальцев возникает по причине износа нагруженных элементов. Также возможен вариант, когда во время ремонта ДВС и установки новых поршневых пальцев были допущены ошибки. Если иначе, пальцы по размеру могут не соответствовать посадочному месту или при их установке возникли дефекты. Результатом становится то, что в месте соединения поршня и пальца возникают люфты и появляется стук. Указанные стуки хорошо прослушиваются на холодном двигателе, также стучать может и после прогрева. Постукивание наиболее отчетливо слышно в моменты нахождения поршня в ВМТ и НМТ.

Во втором случае водитель может услышать отчетливый стук поршневых пальцев, который возникает только при определенных условиях. Такое явление называется детонация двигателя и никак не означает, что в связке палец-поршень-шатун возникли какие-либо проблемы по механике. Получается, пальцы стучат на ДВС с исправным КШМ. Давайте разбираться.

В норме поршень поднимается вверх, осуществляя сжатие топливно-воздушной смеси в цилиндре. В момент подхода к ВМТ (верхняя мертвая точка) на свече зажигания образуется искра, которая воспламеняет сжатую смесь. В тот момент, когда поршень достигает ВМТ, смесь горит по всему объему камеры сгорания. В результате сгорания создается давление от расширяющихся газов, которые толкают поршень вниз и, тем самым, выполняют полезную работу. Фронт пламени, который возникает во время сгорания смеси, равномерно распространяется, то есть смесь горит. Такой процесс сгорания топливного заряда считается нормальным.
Если представить, что во время хода поршня вверх смесь взрывается, а не горит, тогда скорость распространения пламени сильно возрастает. Расширяющиеся газы с огромной силой давят на днище поршня, препятствуя его подъему в ВМТ. В результате поршень буквально «шатается» в гильзе, значительно растут нагрузки на КШМ, в том числе и на поршневые пальцы. Водитель слышит отчетливый металлический стук в двигателе именно в такие моменты, так как давление газов в цилиндре сильно возрастает. Параллельно с этим снижается мощность мотора, двигатель начинает дымить и вибрировать, повышается температура силового агрегата. Отметим, что детонация может возникать как в бензиновом, так и в дизельном двигателе.

Такой аномальный процесс горения смеси разрушает ДВС, приводит к прогару поршней, ломает поршневые кольца и т.д. Последствия детонации могут быть очень серьезными, так как детали двигателя испытывают значительно повышение нагрузки и разрушаются. Дефекты возникают как на днище поршня, так и на его головке. Ударная волна от взрыва топливного заряда сбивает масляную пленку на стенках цилиндров, в результате чего изнашиваются как кольца, так и сами стенки цилиндров. Вибрации от детонационного горения вызывают разрушение подшипников шатунов (вкладышей), дефекты возникают в области перегородок, которые присутствуют между поршневых колец. Одним словом, детонация способна в разы сократить ресурс любого двигателя внутреннего сгорания.

По причине возникновения детонации кратковременно стучат пальцы при разгоне. Особенно часто это проявляется тогда, когда водитель пытается ускориться во время движения, например, на подъем, оставаясь при этом на повышенной передаче. Такую детонацию называют стуком пальцев при езде в натяг. Для того чтобы не перегружать двигатель, необходимо своевременно переключаться на ту передачу, которая соответствует условиям движения. Все это зависит только от водителя. Параллельно с этим существует еще несколько причин, по которым пальцы начинают стучать.

Стук поршневых пальцев: топливо, зажигание и температура ДВС

Как уже было сказано, поршень к шатуну крепится при помощи поршневого пальца, при этом необходимо реализовать возможность движения поршня по отношению к шатуну. Возникновение повышенных нагрузок приводит к тому, что пальцы стучат в посадочных местах. Если с КШМ на моторе все в порядке, тогда основным виновником является детонация.

Топливо в цилиндрах может начать детонировать:

в результате общего или локального перегрева мотора;
если возникли проблемы с составом смеси;
заправка бензина с несоответствующим для данного ДВС показателем октанового числа приводит к детонации;
если угол опережения зажигания (УОЗ) окажется слишком ранним, тогда также возникает детонация;
неисправности датчиков ЭСУД (ДПКВ, датчик температуры ОЖ, датчик детонации) могут привести к взрывному сгоранию смеси в цилиндрах;
Следует учитывать, что детонация двигателя вполне может возникнуть даже на новом моторе. Если температура агрегата в норме и нет проблем с работой системы охлаждения, тогда следует исключить вероятность заправки неподходящим топливом. Далее необходимо приступить к проверке зажигания, качества смеси и электронных датчиков системы управления ДВС (на агрегатах с инжектором).

Датчики обычно проверяются при помощи компьютерной диагностики двигателя или использования доступного диагностического оборудования. На некоторых авто экстренную проверку можно провести самостоятельно без прибора путем перемыкания нужных контактов на диагностическом разъеме OBD. Такие действия позволяют инициировать запуск самодиагностики автомобиля. Результаты отображаются в виде мигания лампочки на приборной панели, после чего можно точнее установить неполадку путем сверки с таблицей кодов ошибок.
Теперь ответим на вопрос, при каком зажигании стучат пальцы. Если момент зажигания ранний, тогда смесь воспламеняется в момент, когда поршень еще движется в ВМТ. Нагрузки на КШМ в подобном случае заметно возрастают, пальцы начинают стучать, что говорит о необходимости регулировки УОЗ. Детонационное сгорание топлива возможно и в том случае, если в цилиндры бодается слишком обедненная смесь. Такое обеднение возможно в результате подсоса воздуха, сильного загрязнения топливного фильтра, инжекторных форсунок или жиклёров в случае с карбюраторными ДВС.

Еще одной из распространенных причин детонации топлива является нагар, который накапливается в камерах сгорания двигателя, отложения формируются на стенках головки блока и самого блока цилиндров. Образование нагара приводит к тому, что температура и давление в цилиндре растет, являясь причиной детонационного горения смеси. Толстый слой нагара способен уменьшить объем камеры сгорания, что означает увеличение степени сжатия мотора. В результате топливный заряд сильно сжимается, что приводит к преждевременному взрыву.

Дополнительной причиной детонации горючего может быть калильное зажигание (КЗ). Такое зажигание означает, что смесь загорается не от искры на свече, а от контакта с раскаленными частицами нагара или деталями. В этом случае момент загорания становится полностью неконтролируемым.

Опасность КЗ состоит в том, что температура в камере сгорания при таком зажигании очень сильно растет. Результатом становится перегрев деталей, возникают прогары и разрушение элементов двигателя. Наиболее сильно подвержены перегреву поршневые кольца, также возможно оплавление поршня и прогар клапана. Во многих случаях рост температуры приводит к выходу из строя шатунных подшипников и самих шатунов. Если перегретый мотор эксплуатировать дальше, тогда следующей деталью, которая пострадает, окажется коленчатый вал.
Добавим, что достаточно часто калильное зажигание возникает в том случае, если свечи были подобранны неправильно. Дело в том, что подбор свечей нужно осуществлять с учетом физических размеров и калильного числа. Это означает, что для каждого мотора существуют так называемые «холодные» и «горячие» свечи, подходящие по размеру. Также за состоянием свечей нужно следить, периодически выкручивая их для проверки. В случае обнаружения дефектов рекомендуется незамедлительно менять отдельные свечи или сразу устанавливать новый комплект.

В итоге
Итак, если отмечен стук пальцев при разгоне, пальцы стучат под нагрузкой и т.д., тогда для начала следует:

залить качественное топливо;
произвести проверку и регулировку момента зажигания;
исключить проблемы с питанием топливом, приводящие к обеднению смеси;
проверить систему питания на возможный подсос воздуха;
продиагностировать работу системы охлаждения двигателя;
провести диагностику ДВС и выполнить раскоксовку мотора (при необходимости) для удаления нагара из камеры сгорания;

Убираем стук поршня и шатуна

Симптомы стука ДВС

• При работе двигателя вы обнаружили похожий на частые удары звук, который вы не слышали раньше.
• Стук меняется в зависимости от того на холостых оборотах работает двигатель или под нагрузкой.
• Звук меняется в зависимости от температуры двигателя – стук «на холодную» отличается от стука в прогретом двигателе.

Что делать? Можно ли разобраться в проблеме самостоятельно? Как определить стук поршня ли это, или «шумят» другие узлы?

Диагноз

Стук поршней в двигателе может происходить по разным причинам. Попробуйте определить характер стука по перечисленным ниже признакам и посмотрите, что можно сделать:

• Случай первый – стук при перекладке поршня. В этом случае звук доносится из области верхней части блока двигателя.Стук глухой, лучше всего слышен на холостых оборотах при горячем двигателе. Решение.
• Случай второй – стук поршневого пальца по шатуну. Резкий короткий стук из области блока двигателя. Решение.
• Случай третий – шатунный стук. Звук ударов низкий, доносится из нижней части блока двигателя. Лучше всего слышен, когда автомобиль на подъемнике или на эстакаде. Решение.

Что надо исправить?

«Перекладка поршня» – это момент, когда поршень перестает двигаться вверх и начинает двигаться вниз. В этот момент его скорость в продольном направлении цилиндра становиться нулевой, а боковая нагрузка значительной. В нормальном случае перекладка происходит мягко, поршень упирается в масляную пленку, его не перекашивает. Стучать поршень начинает в следующих ситуациях:

• Значительная выработка цилиндра в верхней части. Появляется зазор, который не уплотняется масляной пленкой, и при перемене направления поршень в этом зазоре смещается в боковом направлении и перекашивается, ударяясь о стенку цилиндра.

• Произошла выработка в поршне гнезд крепления поршневого пальца. При этом поршень начинает смещаться относительно пальца и задевает стенки цилиндра.

• Искривление штока поршня. В этом случае поршень движется не строго по оси цилиндра, теряется симметричность механизма. Дополнительным признаком искривления штока является повышенная вибрация при работе двигателя, его ощутимо трясет.

С помощью чего это исправить?

В последнем из описанных случаев поможет только ремонт с заменой поршневой группы.

В случае если проблемой является стук поршня в цилиндре или выработка посадочных гнезд поршневого пальца – поможет применение триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой.

• Слой восстанавливает геометрию цилиндра, оптимизирует зазоры и предотвращает качание и перекосы поршня.

• Слой восстанавливает форму посадочных гнезд, предотвращая люфт поршневого пальца.

У Вас машина с бензиновым двигателем?

У Вас машина с дизельным двигателем?

Важно! Трибосостав окажет воздействие и восстановит изношенные поверхности. Однако он не способен восстановить детали при механических повреждениях.

Состав безопасен для вашего автомобиля. Он химически нейтрален и не меняет свойств моторного масла.
Состав работает в двигателях любых конструкций, поскольку активируется в зонах трения металлических деталей.
Активные частицы состава в десятки раз мельче ячеек масляных фильтров и не способны его забить.
Состав восстанавливает изношенные поверхности, что позволяет деталям работать в рамках заводских допусков даже после замены масла и удаления состава из двигателя.

Бонус! Триботехнический состав оптимизирует зазоры трения. Это выравнивает и поднимает компрессию, снижает потери энергии, и в конечном счете приводит к снижению расхода топлива. Автомобиль вернет вам стоимость состава через 15-18 000 километров пробега.

Что надо исправить?

В случае выработки, износа втулки шатуна, она получает возможность смещаться относительно поршневого пальца, когда шатун идет вверх, в самой высокой точке поршня, между втулкой и пальцем образуется зазор. При начале движения шатуна вниз этот зазор сокращается, и втулка бьет по поршневому пальцу.

С помощью чего это можно исправить?

На ранних этапах решить эту проблему можно с помощью триботехнического состава серии «Актив», который добавляется в моторное масло. Состав вычищает поверхности трения, а затем под его воздействием на них образуется защитный металлический слой. Этот слой способен компенсировать возросшие зазоры, смягчить контакты втулки и пальца и существенно замедлить последующий износ.

У вас машина с бензиновым двигателем?

У вас машина с дизельным двигателем?

При значительной выработке, а значит при более громком и выраженном звуке ударов, необходимо произвести ремонт поршневой.

Что надо исправить?

Шатунный стук возникает по двум причинам:

• Износ вкладышей коленчатого вала. В этом случае появляется зазор и поршень начинает двигаться не синхронно с коленвалом, ударяясь об него при перемене направления движения.

• Недостаточное давление масла в системе. Это может произойти из-за загрязнения масляных каналов, фильтра или износа масляного насоса. В этом случае масло не образует сплошной пленки между вкладышем и коленвалом и позволяет им двигаться относительно друг друга.

С помощью чего это можно исправить?

В случае, если износ вкладышей не является критическим, на них нет повреждений поверхности, поможет триботехнический состав «Актив Плюс». Состав производит очистку всех агрегатов, которые смазываются моторным маслом, в частности он очищает шейки коленвала и детали масляного насоса. Затем под действием состава на поверхностях трения образуется защитный металлический слой, который восстанавливает форму деталей и способен прочнее удерживать более плотную пленку масла.