Дизельный двигатель. Дымность.

26.02.2008

У дизельного двигателя цвет выхлопных газов может быть черный, серый, синий (сизый), белый.

Черный дым – это не до конца сгоревшее топливо. Этот цвет в выхлопных газах появляется тогда, когда топлива подается слишком много, или подаваемое топливо плохо приготовлено. Если в двигатель поступает слишком мало кислорода (в нашем случае – воздуха), будет тот же эффект, что и при подаче избытка топлива. Повышенный объем подаваемого в камеры сгорания топлива происходит в следующих случаях:
• неправильная регулировка топлива на ТНВД;
• изношены форсунки («льют», низкое давление впрыска);
• изношен регулятор оборотов в ТНВД.

Все ТНВД с помощью специального винта позволяют осуществлять грубую регулировку объема подачи топлива. Тонкую регулировку вы делаете сами постоянно, когда нажимаете на педаль газа. При завинчивании винта регулировки топлива увеличивается объем его подачи. При этом тут же увеличиваются и обороты холостого хода. Но эти обороты холостого хода можно уменьшить с помощью регулировочного винта холостого хода, тем более, что этот винт хорошо доступен и без фиксирующих пломб (в отличие от винта грубой регулировки). Тогда мощность двигателя возрастет (в каких-то пределах), но в выхлопных газах появится чернота. Если винт грубой регулировки закрутить больше чем следует, двигатель будет очень неохотно сбрасывать обороты (как бы «зависать»), а из выхлопной трубы, при надавливании на педаль газа, будет идти черный «паровозный» дым.

Износ форсунок в первую очередь предполагает, что игла плунжерной пары не совсем плотно садится в гнездо, а давление, необходимое для поднятия иглы, снижается. Все это приводит к тому, что в цилиндры подается лишнее топливо. Оно тем более лишнее, что подается не в виде «тумана», а в виде капелек, которым нагреться и полностью сгореть – ого-го сколько времени надо.

Самое грустное, что вас подстерегает при эксплуатации топливной системы своего любимого дизельного двигателя (и это событие неизбежно) – это износ ТНВД. Внутри ТНВД все «железки» трутся друг о друга без какой-либо приличной смазки. В роли смазки выступает само дизельное топливо. А какие у отечественного дизельного топлива смазывающие способности (особенно у зимнего)? Вот и истирается все внутри. Резко надавив на педаль газа, чтобы, например, прилично тронуться с места, вы тем самым передвигаете рычаг внутри ТНВД, увеличивая объем подачи топлива. Но опирается этот рычаг управления подачей топлива на опору, положение которой задает всережимный регулятор оборотов. Так что резко увеличить объем подаваемого топлива у вас не получится. Таким образом, нажимая на педаль газа, вы только высказываете пожелание увеличить подачу топлива. Если позволит регулятор оборотов. И вся резкость будет зависеть от степени его износа. Если регулятор в хорошем состоянии, то при резком надавливании на педаль газа машина тронется с еле заметным (с места водителя) серым дымом из выхлопной трубы. Если же этот регулятор изношен, то при резком трогании будет хлопок черного дыма.

Как уже указывалось, недостаток воздуха также может вызвать потемнение выхлопных газов. Правда, в этом случае дым скорее темно-серый, чем черный. К тому же наблюдается значительное снижение мощности двигателя. К недостатку воздуха может привести, например, забитый воздушный фильтр. Думаете, что это редкое явление и с вашей машиной такого не случится? Но уже ведь уже не раз проверено, что достаточно 15 минут постоять в уличной пробке рядом с «КамАЗом» и новенький фильтр превращается в затычку. Правда, если у этого «КамАЗа» не отрегулированная топливная аппаратура. Но они почти все такие на наших улицах! К недостатку воздуха может также привести нештатная работа системы EGR и дроссельной заслонки (у тех двигателей, где эти устройства есть), неправильные зазоры в клапанах механизма газораспределения (у впускных клапанов, вследствие их проваливания, уменьшаются тепловые зазоры), неправильно установленные метки газораспределения и топливоподачи, неисправная турбина (у тех двигателей, где она есть) и т.п.

Серый дым вызывается теми же причинами, что и черный. Только дефекты в этом случае слабее. Т.е. чуть забит воздушный фильтр, чуть не «держит» форсунка и т.д.

Синий (сизый) дым у «живого» дизельного двигателя вызван, как правило, слишком поздним впрыском. Про проблемы неправильного опережения впрыска топлива уже говорилось в одной из предыдущих глав, поэтому в этой части рассказа возможны повторения. Ничего страшного в этом, думается, нет. Итак, чаще всего поздний впрыск появляется вследствие естественного износа ТНВД. Конечно, при условии, что этот ТНВД никто из наших мастеров не трогал. Про это выше уже упоминалось, но тем не менее повторим. Картина работы ТНВД в наших условиях примерно такая. Набор «железок» в ТНВД постоянно крутится и трется, при этом как-то смазываясь перекачиваемым топливом. Пока топливо «жирное», это может продолжаться довольно долго. Но рано или поздно приходит зима и в топливные баки дизельных машин заливается зимняя солярка. Все в этой солярке хорошо, за исключением одного – в ней нет смазывающих фракций. Или почти нет. Она даже на ощупь «сухая», ведь вся «жирность» вместе с парафинами была заодно удалена еще на заводе. Таким образом, при наступлении зимы все ТНВД у дизельных автомобилей перестают или почти перестают смазываться и, естественно, сильно при этом изнашиваются. В результате этого, как бы естественного, но ускоренного износа (всего «железа» внутри ТНВД, в том числе и профиля волновой шайбы), опережение впрыска становится меньше. Топливо перестает успевать приготовиться (нагреться) и цилиндр перестает работать. Весь двигатель при этом трясется как перепуганный, а несгоревшее топливо в виде синего (сизого) дыма вылетает из выхлопной трубы. Если дизельный двигатель хорошо прогреть (а для этого надо в темпе проехать несколько километров), то синий (сизый) дым исчезнет. Или заметно снизится его количество. Поздно подаваемое топливо в этом случае успевает нагреться и вспыхнуть, поскольку двигатель уже достаточно прогрет и температурный фон высокий.

Если у двигателя низкая компрессия, то температура в конце такта сжатия в камерах сгорания будет меньше, чем следует. И топливо, подаваемое даже вовремя, не будет вспыхивать. Если у двигателя есть пара цилиндров с приличной компрессией и его удалось запустить, цилиндр со сниженной компрессией все равно может не работать. Эту картину – автостоянку с дизельными машинами всю заполненную синим (сизым) дымом, по утрам может наблюдать любой желающий. Через некоторое время двигатель прогревается и синий дым исчезает. Ведь общий фон температуры в дизелях поднимается, и повышение температуры при сжатии даже в изношенном цилиндре будет достаточным для вспышки топлива. Даже если его подать чуть позже, чем следует. На эту тему многие механики могут рассказать примерно такой случай. Дизельному двигателю заменили прокладку головки блока. И после сборки обнаружилась тряска двигателя на холостом ходу. Когда на машине проехали пару километров – тряска исчезла. Далее, двигатель проработал на холостом ходу минут пять и тряска появилась вновь. После детального анализа выяснилось, что при замене прокладки головки блока, новая прокладка оказалась толще, чем требовалось этому двигателю. Не по злобе, а просто другой не было. И вместо нужной для данного двигателя прокладки толщиной 1,6 мм, там оказалась прокладка в 1,8 мм. Всего-то. Но в результате до тех пор, пока двигатель полностью не прогревался (а полностью любой двигатель в состоянии прогреться только после небольшого пробега), добиться от него нормальной и ровной работы бывает невозможно.

Итак, синий дым – это поздний впрыск и низкая компрессия. Кстати, у многих современных (относительно) дизельных двигателей на ТНВД есть специальное устройство, которое при холодном двигателе делает впрыск топлива более ранним. Двигатель при этом работает более жестко, но топливо во всех цилиндрах успевает нагреться и полностью сгореть. И почти без дыма. Двигатель прогревается, его охлаждающая жидкость нагревает исполнительный механизм этого устройства и тот, в свою очередь, возвращает поршень управления опережением впрыска на место. Работа двигателя становится мягче и приятнее на слух.

Таким образом, если у дизельного двигателя тряска и при этом идет синий дым – надо повернуть ТНВД чуть пораньше. Правда, сначала следует убедиться, что топлива хватает. Поскольку если в ТНВД не будет хватать топлива, то сначала снизится давление внутри ТНВД, что позволит пружине поршня таймера чуть сдвинуть его на поздний впрыск, а это в свою очередь, приведет к более позднему впрыску топлива и, соответственно, к тряске всего двигателя. Ведь именно от давления топлива внутри ТНВД зависит положение поршня таймера и, естественно, опережение впрыска топлива. Причина нехватки топлива – это засоренный топливный фильтр тонкой очистки, засоренная (заблокированная) приемная сеточка в топливном баке, засоренная входная сеточка перед ТНВД (устанавливается не у всех моделей), подсос воздуха во входной топливной магистрали или сильно изношенный питающий насос внутри ТНВД. После поворота ТНВД тряска, если она действительно была вызвана слишком поздним впрыском топлива, исчезнет. Если же тряска двигателя и синий цвет выхлопных газов были вызваны низкой температурой в камерах сгорания (вследствие низкой компрессии), то это не поможет. Нужно ремонтировать цилиндропоршневую группу. Или для начала заменить моторное масло в двигателе, чтобы компрессионные кольца могли веселее «играть» в своих канавках и, следовательно, более качественно выполнять свои функции. Кстати о масле, применительно к нашей теме. Его вязкость сразу после начала эксплуатации начинает меняться. И поэтому, какое бы масло вы не залили, уже через 1000 км оно будет другим. С одной стороны, вырабатываются присадки, с другой стороны, происходит окисление основы. А тут еще неизвестно какое топливо, какие присадки залиты в бак. Вот к середине срока эксплуатации моторное масло уже и не соответствует требованиям. Хотя еще как-то и работает. В зимнее время к нам часто обращаются владельцы японских дизельных машин с жалобой, что утром двигатель заводится очень тяжело. А днем, даже если целый день простоит на морозе и остынет как следует – вполне нормально. Поставишь такую машину на ночь к себе на стоянку, утром измеряешь компрессию – 10 – 12 кг/см2 . Что бы с такой компрессией дизель заводился? Но когда, помучаешься и как-то запустишь двигатель, прогреешь его – 25 кг/см2 Целый день простоит машина на морозе, вечером измеряешь – тоже вроде прилично – 22 – 24 кг/см2. Но двигатель еще пока и заводится. За ночь его температура снижается градусов на 5 – 8 и все. Моторное масло застывает окончательно, и компрессии для уверенного запуска нет.

В процессе ремонта японских дизельных двигателей, владельцы которых жаловались на слишком низкую мощность, тряску, и синий (сизый) цвет выхлопных газов своих двигателей, мы придерживаемся следующего порядка действий. Запускаем холодный двигатель, прогреваем его около минуты и несколько раз нажимаем и отпускаем педаль газа, каждый раз догоняя стрелку тахометра примерно до 4000 об/мин. При этой проверке надо добиться, чтобы участок 1500 об/мин – 3000 об/мин стрелка тахометра проходила с разной скоростью. Другими словами, один раз довольно резко нажимаешь на педаль газа, второй раз уже плавно, третий раз – еще более плавно и т.д. Если при этих действиях двигатель работает ровно, а из выхлопной трубы нет синего (сизого) дыма, то возможность неправильного опережения впрыска топлива можно отбросить. Если тряска двигателя (и синий дым) появляются после 3500 - 4000 об/мин, то, скорее всего, происходит нехватка топлива (или, что по последствиям одно и то же, подсос воздуха). Это в лучшем случае. В худшем – изношен ТНВД. О том, что ТНВД действительно нуждается в ремонте, можно судить по наличию стружки, которую видно на клапане отсечки, для этого клапан необходимо выкрутить. По крайне мере, было много случаев, когда мы безрезультатно пытались убрать тряску двигателя, а выкрутив клапан отсечки, обнаруживали на нем стружку, и сразу отказывались от этой затеи, потому что после снятия и разборки такого насоса высокого давления становится очевидным, что в нем надо менять половину деталей или покупать другой ТНВД. После установки «контрактного», т.е. «бэушного», но без пробега по России, насоса высокого давления, все проблемы с тряской двигателя, как правило, решались сами собой. Новые ТНВД использовались редко, поскольку они слишком дорогие (порой более 2000 долларов).

Если тряска двигателя появляется в районе 1200 об/мин, то надо или повернуть весь корпус ТНВД на более ранний впрыск топлива, или поднять давление в корпусе ТНВД. В каждом конкретном случае этот вопрос решается отдельно. Чаще всего сначала мы поднимаем давление, тем более что это сделать очень просто: достаточно тонким и длинным бородком упереться в заглушку редукционного клапана и легонько ударить по нему молотком. При этом заглушка немного провалится и сильнее сожмет пружину в редукционном клапане. Осадить заглушку надо буквально на одну десятую миллиметра и после этого проверить работу двигателя. Для этого надо несколько раз газануть (с разной скоростью набора оборотов) и послушать, не появятся ли в звуке работы двигателя металлические составляющие. Если ничего в звуке работы двигателя не изменилось, надо осадить заглушку еще раз, сжав пружину редукционного клапана еще сильнее. Если после удара молотком заглушка провалится сильнее, чем надо, а это слышно по шуму работы двигателя (станет более жестким, с металлическим звуком), то весь редукционный клапан надо снимать и выбивать заглушку обратно.(РИС.44)

Рис. 44. Поднять давление в корпусе ТНВД довольно просто – достаточно тонким пробойником чуть осадить заглушку в корпусе редукционного клапана. Если вы это сделаете больше, чем нужно (двигатель начнет работать очень жестко), придется выкручивать редукционный клапан и в тисках осаживать заглушку еще дальше. После этого стопор и плунжер с пружинкой выпадут, и можно будет выбивать заглушку в обратном направлении. Потом обратно вставить пружинку, плунжер и стопор и закрутить редукционный клапан на место. Теперь можно будет предпринять вторую попытку регулирования давления в корпусе ТНВД.

Снимается (выворачивается) клапан у всех ТНВД довольно легко, но есть исключение. Это большинство ТНВД установленных на двигатели фирмы «Mitsubishi». Там, чтобы вывернуть редукционный клапан, чаще всего надо длинным зубилом срубить кусочек кронштейна. Но необходимость этой операции зависит от того, насколько ТНВД повернут на более ранний впрыск топлива. После того, как редукционный клапан вывернут, надо выбить заглушку обратно. Кстати, довольно распространенная причина тряски двигателя – заклинивание плунжера редукционного клапана. Если плунжер не заклинен, то он при встряхивании корпуса редукционного клапана шевелится и издает стук. Если этого стука нет, то следует с помощью, например, спички проверить, шевелится ли плунжер. Если нет – придется разбирать редукционный клапан. Для этого весь редукционный клапан надо установить на головку походящего размера и пробить заглушку еще дальше, так, чтобы она, сжав пружину, выбила плунжер и стопорное кольцо. После этого останется только вытряхнуть пружину и ударами молотка по тонкому бородку вернуть заглушку обратно. Потом надо вновь собрать редукционный клапан и установить его на место. И снова легкими ударами молотка попытаться отрегулировать давление в ТНВД. Эту операцию, «гонять» с помощью молотка заглушку туда обратно, можно делать неограниченно долго, до тех пор, пока давление внутри ТНВД вас не устроит, вернее работа двигателя на всех оборотах не станет приличной. Кстати, многие современные механические ТНВД типа VE, имеют сбоку на своем корпусе так называемое прогревное устройство. Если это устройство вышло из строя, то диапазон регулировки опережения впрыска путем изменения внутреннего давления будет занижен. Мы обычно в таких случаях регулировочным винтом просто уменьшаем воздействие капсулы прогревного устройства и все. Диапазон регулировок опережения впрыском становится более приемлемым. Ну а то, что нет прогревных оборотов при этом… Во-первых, это не смертельно, а во-вторых, их, нормальных, и так не было. А хотите прогревные обороты – покупайте новое прогревное устройство. Стоит оно порой более 200 долларов.

Таким образом, изменяя давление в корпусе ТНВД, можно изменять опережение впрыска топлива. Но только в диапазоне от холостого хода до 3000 об/мин. Примерно. Чтобы увеличить опережение впрыска топлива при более высоких оборотах, надо повернуть корпус ТНВД. Но тогда увеличится опережение впрыска топлива во всем диапазоне оборотов двигателя. Также следует иметь в виду, что давление топлива в ТНВД зависит и от степени засоренности сеточки, впрессованной в корпус болта «обратки». Поэтому чистка (продувка сжатым воздухом) этой сеточки – один из первых этапов регулировки опережения впрыска топлива. Вынимать сеточку из болта при этом не надо. Да и сложно вынуть сеточку из болта для прочистки, ничего не сломав. (Рис.45)

Рис. 45. Болт крепления «обратки» имеет впрессованный сетчатый фильтр. На шляпке этого болта, как правило, есть надпись «OUT». Эта надпись, скорее всего, сделана для того, чтобы этот болт не перепутать с болтом крепления подачи топлива в корпус ТНВД, который имеет тот же диаметр и тот же шаг резьбы. Сетчатый фильтр в болте нужен для того, чтобы не забилось дросселирующее отверстие в корпусе этого болта.

Одним из первых этапов регулировки опережения впрыска топлива является проверка чистоты фильтра тонкой очистки топлива и отсутствие подсоса воздуха. Осуществляется эта проверка очень просто. Достаточно перевести ТНВД на «внешнее питание», т.е. поместить канистру (можно просто пластиковую бутылку) с соляром прямо под капотом. После этого напрямую, минуя топливный фильтр и подкачивающий насос, подать топливо прямо в ТНВД. Линию перелива (обратку) надо также подключить к канистре. Иначе все топливо через нее в течение пары минут будет перекачено в топливный бак. Если с «внешним питанием» мотор работает гораздо лучше, то можно считать, что ТНВД исправен, и надо искать ограничение в подаче топлива. В самом простом случае, причиной ограничения подачи топлива может быть забитый грязью топливный фильтр или топливоприемник в топливном баке. Более сложные случаи – это подсос воздуха (его можно обнаружить, вставив в топливную магистраль прозрачный шланг) через неплотности в местах соединения топливопровода, в ручном подкачивающем насосе и т.п. Раз уж зашла речь о подсосе воздуха, приведем, пожалуй, самый сложный (по времени затраченному на диагностику и устранение неисправности) случай подсоса воздуха. Обычный, не «ефишный», двигатель 4М40 утром заводился и через несколько секунд глох. Потом опять заводился, мог заглохнуть, а мог и не заглохнуть. И при этом его всего трясло, и было полно синего дыма. После прогрева все становилось вроде бы на свои места. Но все равно, отмечалось снижение мощности и иногда тряска двигателя и синий дым. Самое любопытное, что на следующий день приехал еще один «Pajero» с таким же двигателем и с точно таким же дефектом. Тоже по утрам заводился и глох. И после прогрева двигатель работал так же, на «троечку». Первое, что мы сделали – это заменили резиновый шланг «обратки» на прозрачный, и тут же убедились, что топливо по нему идет с пузырьками воздуха. И цвет этого топлива не прозрачно-золотистый, а серо-черный. Но решили, мало ли чего нынче льют в топливные баки для экономии. Проверили наличие пузырьков воздуха на всасывающей магистрали. Поскольку воздух был и там, на всасывании, проверили все шланги, затяжку топливного фильтра, герметичность подкачивающего насоса, короче, добились того, что на всасывании воздуха не стало. Но в «обратке» воздух все равно не исчез. Тогда, после некоторых раздумий, мы сняли ТНВД (перед этим выставили ВМТ, потом чуть вернули назад и поставили свою метку на шестерне ТНВД) и обнаружили, что сальник ТНВД никакой. Нам оставалось только заменить «дубовый» сальник на новый, предварительно убедившись, что подшипник (бронзовая втулка), не разбит, и собрать все на место. И сразу стала ясна причина появления серо-черного топлива: при холодном сальнике происходил, вместе с воздухом, подсос моторного масла в ТНВД и топливо окрашивалось. Уровень масла в картере двигателя, как ни странно, при этом был в норме. Видать, не очень большое разжижение моторного масла соляром компенсировалось его расходом. Но масло мы тоже заменили. После сборки всего этого металлолома на место, воздух в «обратке» исчез, двигатель поднял свою мощность, стал работать ровнее и перестал глохнуть по утрам. Ту же операцию мы проделали и со вторым «Паджеро». А поскольку в результате ранее прошедшей борьбы с дефектом у обоих двигателей были заменены форсунки, все фильтры, все продуто и прочищено, то в результате после замены сальников получились отличные двигатели.

У двигателей с турбонаддувом наличие синевы в выхлопных газах, как уже упоминалось, может быть вызвано неисправностью уплотнения в самой турбине. Тогда моторное масло, попадая на раскаленные поверхности выпускного тракта, превращается в сизый дым, и мы имеем возможность наблюдать из выхлопной трубы этот дым в невероятных количествах. При текущих колпачках выпускных клапанов моторное масло также будет поступать в выпускной коллектор. Но в этом случае оно будет поступать маленькими порциями, и выхлопные газы будут заметно окрашиваться только при резком увеличении оборотов двигателя после работы на холостом ходу в течение нескольких минут. Все масло, которое будет попадать во впускной коллектор, полностью сгорит и синего дыма не будет. Конечно, при условии, что все цилиндры работают.

Белый дым. Ну, во-первых, белым часто называют сизый или синий дым. Например, когда разрушится турбина и моторное масло начнет поступать прямо в выпускной тракт, из выхлопной трубы повалит сизый дым, который можно очень легко принять за белый. Но стоит понюхать этот дым, и сразу становится ясным его происхождение. Ведь у многих на кухне в свое время горело масло на сковородке. Запах тот же самый. Во-вторых, за белый дым часто принимают пар, который виден в холодное время года из выхлопной трубы всех машин. Это вода, образовавшаяся в результате сгорания топлива. Потом, когда весь двигатель и его выпускной тракт полностью прогреются, этот пар перестанет быть видимым, хотя по-прежнему будет присутствовать. Убедиться в этом легко, достаточно поднести ладонь к выхлопной трубе, и она станет влажной. Из-за этого пара зимой очень трудно настраивать двигатели по цвету выхлопных газов. Приходиться долго прогревать двигатель, а в особо холодные дни (-20° и ниже) и этого сделать не удается. Основная же серьезная причина появления белого дыма из выхлопной трубы, это поступление охлаждающей жидкости в цилиндры, обычно в один. И именно этот цилиндр может даже не работать на холостом ходу, из-за чего двигатель (опять же на холостом ходу) трясется (троит). Охлаждающая жидкость попасть в цилиндры может из-за плохих прокладок во впускном коллекторе (почти все коллекторы подогреваются охлаждающей жидкостью), прогоревшей прокладки головки блока и, что встречается чаще всего у дизельных двигателей, из-за треснувшей головки блока. При этом, при трещине в головке блока, расширительный бачок, как правило, полный, из двигателя куда-то (да ясно куда – в выхлопную трубу) уходит охлаждающая жидкость и цвет этой жидкости, вследствие регулярного перегрева ржавый.

При трещинах в головке блока головку надо заменить новой. Но это стоит, новая головка, более 1000 долларов. Поэтому, чаще всего, приобретаются так называемые «контрактные» головки блока цилиндров. Это головки бывшие в употреблении и специально привезенные из Японии на запчасти. Стоят такие головки от 400 до 800 долларов. Ремонт треснутых, даже чугунных, головок возможен, особенно если трещина расположена между седлами клапанов. Однако мы не можем рекомендовать этот ремонт, поскольку он состоит в том, что сверлится отверстие, попадающее на трещину и туда впрессовывается медный стержень. Прорыва газов нет, но один из водяных каналов на половину заблокирован. Следовательно, ресурс такой головки будет уже снижен. Впрочем, если ребята умудрились запороть целую головку, то что можно сказать про судьбу восстановленной? Стоят такие восстановленные головки в районе 350 долларов и на многих машинах они ходят по нескольку месяцев. Правда, после такого ремонта машина, как правило, сразу продается.

Корниенко Сергей Владимирович
г.Владивосток
Союз Автомобильных Диагностов
© Легион-Автодата