Рекомендации диагностики причин гидроудара по дефекту «Обрыв шатуна» двигателей а/м Лада приора и Лада калина (стр. 1 )

Рекомендации диагностики причин гидроудара по дефекту «Обрыв шатуна» двигателей а/м ЛАДА ПРИОРА и ЛАДА КАЛИНА

Сущность гидроудара

Гидроудар – это удар поршня (поршней) о сжатую в цилиндре двигателя жидкость, попавшую в него нештатно в количестве, превышающем объем камеры сгорания. Так как жидкости несжимаемы, то удар поршня о сжатую жидкость происходит как о твердое тело, вызывая значимую нагрузку на поршень, палец, шатун, клапан ГРМ, через него на гидротолкатель и направляющую втулку. При достижении критической величины нагрузки деформируется одна или несколько упомянутых деталей.

Жидкости, теоретически могущие попасть в камеру сгорания и вызвать гидроудар, перечислены в таблице 1.

Таблица 1

Жидкость	Откуда попасть	Через что попасть	Возможная причина
Бензин	система топливоподачи	топливная форсунка	неисправность форсунки, жгута проводов или контроллера ЭСУД
Моторное масло	масляный поддон	система вентиляции картера	уровень масла выше метки «max», аномально высокий расход картерного газа, неисправность вентиляции картера
головка цилиндров с 4 клапанами на цилиндр	открытое гнездо свечи зажигания в головке цилиндров	неудаление натекшего в свечной колодец масла перед заменой свечи зажигания
Охлаждающая жидкость (ОЖ)	система охлаждения	сопряжение головки и блока цилиндров	разгерметизация сопряжения блока и головки цилиндров или трещина последней
Вода	лужа или иная водная преграда	система впуска	нарушение требований РЭ1) в части глубины преодолеваемой водной преграды, повышенная скорость преодоления, волна от встречного транспорта, неправильная установка воздухозаборного патрубка
шланг мойки	неаккуратная мойка, попадание воды из шланга в воздухозаборный патрубок
1)  – Руководство по эксплуатации.

Несмотря на теоретическую возможность, случаев гидроудара от бензина, масла и ОЖ на двигателях ВАЗ практически не регистрируется. Причина – меньшая по сравнению с водой вероятность создания условий накопления этих жидкостей в достаточном для гидроудара объёме. На двигателях ВАЗ практически в 100 % случаев гидроудар происходит из-за попадания в систему впуска воды при проезде лужи или иной водной преграды.

Гидроудар на бензине и ОЖ наиболее вероятен при стартерном пуске двигателя, простоявшего некоторое время в выключенном состоянии и имевшего неисправности (см. таблицу 1).

1  Склонность двигателей к гидроудару водой

Чем меньше рабочий объем цилиндра и выше его степень сжатия, тем меньше объём его камеры сгорания, соответственно тем меньший объём воды требуется для создания условий для гидроудара. Соответственно, наиболее подвержены гидроудару двигатели, сочетающие небольшой рабочий объём и высокую степень сжатия.

2  Гидроудар и шатун

По статистике при гидроударе двигателя более всего страдает шатун. Не смотря на то, что он стальной, его длинная пространственная конструкция имеет ограниченную устойчивость стержня к сжатию. Стержень без проблем переносит штатные нагрузки сжатия, но при нештатно высоких нагрузках стержень гнётся. Особенно болезненно гидроудар сказывается на шатуне 11194 двигателей ВАЗ-11194 и 21126, отличающемся от шатунов других двигателей ВАЗ уменьшенной металлоемкостью конструкции.

Проявление последствий гидроудара на современных двигателях с миниатюрными шатунами стало более коварным и болезненным по сравнению со старыми двигателями с массивными прочными шатунами. На современных двигателях с миниатюрными шатунами относительно легкие гидроудары уже гнут шатуны, двигатель продолжает работать ещё длительное время с деформированным укороченным шатуном до наступления усталостного разрушения стержня шатуна. На современных двигателях при гидроударе шатун «незаметно» гнется, затем через длительное время разрушается сам, разрушая блок цилиндров, что делает необходимым замену практически всего двигателя.

Поскольку жидкость может попадать сразу в несколько цилиндров, то один из них, первым набравший жидкости более объёма камеры сгорания и начавший такт сжатия, первым получит удар поршня о жидкость и наибольший риск повреждения шатуна (деталей). Если энергии удара не хватит деформировать (укоротить) шатун (детали) на величину высоты столба жидкости в цилиндре, то двигатель остановится1).

Примечание – 1) Остановки двигателя при гидрооударе может не произойти. Известны случаи, когда двигатели во время гидроудара теряли частоту вращения, имели перебои в цилиндрах, но, вытолкнув жидкость в систему выпуска, смогли продолжить работу с деформированным шатуном далее без остановки.

Если шатун (детали) будет деформирован ударом на величину высоты столба жидкости в цилиндре, то коленвал сможет провернуться далее, и удар сможет произойти в следующем цилиндре, пошедшем на такт сжатия. Поскольку при первом ударе частота вращения коленвала снизится, то второй удар окажется слабее первого.

Таким образом, при гидроударе повреждение шатуна (деталей) может произойти как в одном, так и в нескольких цилиндрах. Тяжесть повреждений шатуна (деталей) зависит от частоты вращения двигателя в этот момент, а также от количества жидкости, попавшей в двигатель.

3  Незаметный гидроудар

4.1 Незаметный гидроудар водой

В глубокой луже двигатель «поперхнулся» и двигатель снова заработал ровно. Но отсутствие мгновенного проявления последствий попадания воды в двигатель – не гарантия отсутствия гидроудара. Удары поршня (поршней) о воду могут быть незаметны для водителя. Известны случаи, когда при проезде водной преграды, получив порцию воды, двигатель не останавливался, а лишь происходили перебои в его работе, после чего возобновилась внешне нормальная работа. При этом много позднее в этом двигателе обнаруживались погнутые шатуны.

4.2 Незаметный гидроудар охлаждающей жидкостью («ОЖ»)

По какой-то причине разгерметизировалось сопряжение блока с головкой цилиндров. На работающем двигателе ОЖ не проникает в цилиндр, наоборот, газы из цилиндра проникают в ОЖ. Но на неработающем двигателе ОЖ просачивается в цилиндр и скапливается там. При попытке пуска происходит гидроудар. При повторных пусках ОЖ частично просочится через поршневые кольца, частично будет удалена в систему выпуска, двигатель может пуститься, а гидроудар – остаться незамеченным.

4.3 Незаметный гидроудар бензином

По какой-то причине топливная форсунка не закрывается герметично (или контроллер ЭСУД не вовремя открывает форсунку). После остановки двигателя бензин из топливной рампы через неисправную форсунку вытекает во впускной канал головки цилиндров. При включении зажигания перед следующим пуском топливный насос включается на две секунды, за которые через неисправную форсунку вытекает определенная доза бензина. Если по какой-то причине зажигание было включено второй раз (возможно и третий), то во впускном канале или в цилиндре окажется порция бензина, достаточная для гидроудара уже при стартерной прокрутке.

4.4 Незаметный гидроудар маслом

По какой-то причине (повышенный уровень масла или неисправность вентиляции картера) произошел залповый выброс масла через систему вентиляции картера в систему впуска. При попадании этого масла в один из цилиндров в объёме, превышающем объём камеры сгорания, произойдет гидроудар, который может быть не замечен.

Для каких-то моделей автомобилей возможно длительное постепенное накопление значительного объёма масла даже при нормальном его уровне и исправной системе вентиляции, если конструкция впускного ресивера склонна к накоплению масла. Толчок на хорошей кочке и накопленное масло попадает в цилиндр. Если масла достаточно, то вот и гидроудар. К счастью, таких ресиверов на двигателях ВАЗ нет.

Подтекающее из-за негерметичности сопряжений масло может скопиться в колодце головки цилиндров, где располагается свеча зажигания. Если перед её заменой не удалить скопившееся масло, то при вывинчивании старой свечи масло попадет в цилиндр. При последующем пуске возможен гидроудар, который может быть не замечен.

4 Виды гидроудара

По тяжести последствий гидроудар может быть двух типов – «легкий» и «тяжелый», при этом «лёгкий» имеет три подтипа, см. таблицу 3.

Таблица 3

Тип гидроудара	Лёгкий	Тяжелый
подтип 1	подтип 2	подтип 3
Частота вращения1) при г/ударе	низкая	до средней	средняя и выше
Время повреждения деталей	нет повреждений	в момент г/удара + развитие повреждений при дальнейшей эксплуатации	в момент г/удара
Тяжесть повреждения деталей г/ударом	нет повреждений	детали деформируются на величину менее высоты столба жидкости в цилиндре	детали деформируются на величину высоты столба жидкости в цилиндре	разрушение шатуна, возможно блока цилиндров, повреждение поршня и пальца
Остановка двигателя при г/ударе	да или нет	да	да или нет	да
Исправность двигателя после г/удара	исправен2)	неисправен3)	отказ
Способность двигателя к продолжению работы	способен	не способен
Вероятность обращения на ПССС сразу после г/удара	минимальна	максимальна
Диагностика	Необходима в объёме для подтверждения отсутствия повреждений. Но вряд ли состоится, так как отсутствие повреждений не стимулирует владельца к обращению на ПССС.	Некомпетентная диагностика может дать ошибочный вывод об отсутствии последствий г/удара, и двигатель продолжат эксплуатировать с деформированными деталями, которые со временем разрушатся. Возможно с повреждением блока цилиндров. В 2008 г. задокументирован случай, когда от г/удара до разрушения прошло 6 месяцев (более 5000 км пробега), см. ТО-1762-2008-21126-Д10.	Особой диагностики не требуется ввиду явного отказа. Владелец вынужден оперативно обратиться на ПССС. Остатки жидкости или её свежие следы достаточно очевидны.
Вероятность обнаружения жидкости при диагностике	минимальна	максимальна
Примечания: 1)  – Классификация по частоте вращения носит условный характер, так как помимо неё значимое влияние на последствия имеет количество жидкости, поступившей в двигатель. 2)  – Исправен после удаления жидкости из двигателя, в случае попадания воды – замены масла, замены размокшего фильтрующего элемента воздушного фильтра и продувки датчика массового расхода воздуха. 3)  – Даже после работ по п.2 в двигателе останутся деформированные детали.

5 Ошибки диагностики гидроудара