Каждый поршень в двигателе вашего автомобиля снабжен двумя раздельными кольцами сжатия на головке поршня и сборным маслосъемным кольцом на юбке поршня. Кольца катаются в кольцевых канавках внутри поршня. Кольца сжатия сдерживают давление от расширяющихся газов внутри камеры сгорания, помогая использовать энергию, произведенную во время предотвращения попадания картерных газов в картер двигателя. Маслосъемное кольцо соскребает излишки масла со стенок цилиндра перед кольцами сжатия, чтобы предотвратить попадание масла в камеру сгорания. Поломка какого-либо из этих колец приведет к потере производительности, если есть другие проблемы и симптомы.
Сломанные кольца сжатия
Результат от сломанных колец сжатия незамедлительно обнаружит себя в виде потери мощности, неровного холостого хода и, возможно, неисправности в работе поврежденного цилиндра. Недостаточное сдерживание дымовых газов приведет к попаданию картерных газов в картер двигателя и их принудительному выходу через систему вентиляции картера. Клапан вентиляции картера, вероятнее всего, находится на крышке клапана. Отсоедините вытяжную трубку от клапана вентиляции картера, и если вы заметите сильный запах или выход дыма из клапана, то велик шанс того, что кольца сжатия сломаны.
Кроме очевидных проблем в производительности двигателя, со временем могут развиться и другие проблемы. К примеру, дизельный двигатель, работающий на высокосернистом топливе для морских или сельскохозяйственных машин, может быть сильно поврежден в связи с потерей компрессии. Частично сгоревшее топливо ударяет в кольца, а сера из топлива перемешивается с водой, присутствующей в масле, и в результате химической реакции превращается в серную кислоту, которая повреждает внутренние компоненты двигателя.
В бензиновых двигателях топливо работает как растворитель, который разжижает масло и способствует исправной защите внутренних деталей. Проверьте компрессию с помощью тестера. Обычно компрессия должна быть примерно 11-12 бар с разностью между цилиндрами не более чем 15%. Если на одном из цилиндров компрессия меньше этих значений, то, скорее всего, на нем сломано кольцо.
Сломанное маслосъемное кольцо
Сломанное сборное маслосъемное кольцо можно распознать по качеству выхлопных газов, которые становятся голубого цвета и имеют явный запах масла. Выхлопные газы выделяются в виде клубов синего дыма за цикл работы испорченного цилиндра, а выхлоп нормального вида – за цикл работы исправных цилиндров. Эти отрывистые клубы позволяют легко провести визуальную диагностику. Другие симптомы включают потери масла при отсутствии утечек, а также масляные отложения на свече зажигания неработающего цилиндра.
Механические повреждения
Кроме вреда, нанесенного картерными газами, несоответствующей смазкой и свободными углеводородами, содержащимися в масле, существуют очевидные механические повреждения. Края колец могут выдавить стенки цилиндра, препятствуя хорошему контакту других колец со стенками цилиндра, и усугубить симптомы. Кольцевая канавка в поршне может быть повреждена, а поскольку стенки цилиндра и кольца тверже, чем алюминиевый поршень, то и сам поршень может повредиться или частично разрушиться, что приведет к более серьезным повреждениям.
Поскольку любые частички оседают на дне картера двигателя, провоцируя возможный больший вред, то следует заменить сломанные кольца незамедлительно. Можно снять крышку блока цилиндров для осмотра поврежденных стенок цилиндра или использовать механическую камеру, пропущенную через отверстие свечи зажигания. Это будет наименее агрессивная процедура.
Причины поломки колец
Так как кольца были должным образом подобраны по размеру и установлены во время сборки двигателя, то любое повреждение в кольцах, вероятно, было вызвано иными механическими проблемами. Когда двигатель перегревается, то поршень расширяется, уменьшая зазор между поршнем и цилиндром. Этот уменьшенный зазор может приводить к передаче металла от поршня к цилиндру, или к так называемому истиранию.
Перенесенный алюминий может собираться на стенке цилиндра и провоцировать протечку или поломку верхнего компрессионного кольца. Маслосъемные кольца могут сломаться, если есть увеличенный зазор между поршнем и цилиндром, при этом происходят слишком сильные хлопки поршня. Может быть повреждена юбка поршня (а фактически сами станки цилиндра), и это, в свою очередь, может уничтожить сборное маслосъемное кольцо.
АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, "АБС" Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как
известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины
повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них
непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы. Поршневая группа - традиционный источник неприятностей,
подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его
ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, - и пожалуйста,
- повышенный расход масла, сизый дым, стук. При "вскрытии" такого мотора неминуемо обнаруживаются
задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен - требуется
дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что
его довели до такого состояния? Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо
предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь
поршневая группа современного двигателя - "материя тонкая" во всех
смыслах. Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и
громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них,
способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к
выходу двигателя из строя. Во многих случаях простая замена поврежденных деталей -
не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта
осталась, а раз так, то его повторение неминуемо. Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как
гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая
возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно - необходимо
выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий
работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится,
делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных
дефектов и поломок, неплохо было бы знать... Как работает поршень?
Поршень современного двигателя - деталь на первый взгляд
простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции
воплощен опыт многих поколений разработчиков. И в какой-то степени поршень формирует облик всего
двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль,
перефразировав известный афоризм: "Покажи мне поршень, и я скажу, что у
тебя за двигатель". Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько
задач. Первая и главная - воспринять давление газов в цилиндре и передать
возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет
преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя. Решить задачу преобразования давления газов во
вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня
в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание
масла из картера в камеру сгорания. Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с
канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца
специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены
особые отверстия. Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой
пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это
тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с
помощью тех же поршневых колец - через них тепло передается от днища
стенке цилиндра и далее - охлаждающей жидкости. Однако в некоторых
наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное
охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных
форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение - форсунка подает масло
во внутреннюю кольцевую полость поршня. Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов
и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная
ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и "перекладки",
вызывающие "болтание" поршня в цилиндре, негативно сказываются на
уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы
двигателя. Удерживать поршень в таком положении призван направляющий
пояс - юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно:
необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем
и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе. Задача конструирования юбки усложняется тем, что
температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня
различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их
температуры нагрева разнятся во много раз. Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных
двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений. Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается
форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в
продольном - конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет
обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя
заклиниванию. Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные
пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают
расширение всей юбки. Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления
поршней - не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения,
характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую
массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется
мощный шатун, "могучий" коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми
стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на
всяческие ухищрения с формой поршня. В конструкции поршня могут быть и другие "хитрости". Одна
из них - обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум
из-за "перекладки" поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает
специальный микропрофиль на рабочей поверхности - микроканавки с шагом
0,2-0,5 мм, а уменьшить трение - специальное антифрикционное покрытие.
Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный - здесь самая
высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не
должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность
перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания).
Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием. Все, что мы рассказали, - далеко не полный перечень
требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним
деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие),
поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния
поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже
становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в
условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов,
поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно
отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и
работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить,
почему, к примеру, возник задир или... Почему прогорел поршень?
Анализ различных повреждений поршней показывает, что все
причины дефектов и поломок делятся на четыре группы: нарушение охлаждения,
недостаток смазки, чрезмерно высокое термосиловое воздействие со стороны
газов в камере сгорания и механические проблемы. Вместе с тем многие причины возникновения дефектов
поршней взаимосвязаны, как и функции, выполняемые его различными
элементами. Например, дефекты уплотняющего пояса вызывают перегрев поршня,
повреждения огневого и направляющего поясов, а задир на направляющем поясе
ведет к нарушению уплотнительных и теплопередающих свойств поршневых
колец. В конечном счете это может спровоцировать прогар огневого
пояса. Отметим также, что практически при всех неисправностях
поршневой группы возникает повышенный расход масла. При серьезных
повреждениях наблюдаются густой, сизый дым выхлопа, падение мощности и
затрудненный запуск из-за низкой компрессии. В некоторых случаях
прослушивается стук поврежденного поршня, особенно на непрогретом
двигателе. Иногда характер дефекта поршневой группы удается
определить и без разборки двигателя по указанным выше внешним признакам.
Но чаще всего такая "безразборная" диагностика неточна, поскольку разные
причины нередко дают практически один и тот же результат. Поэтому
возможные причины дефектов требуют детального анализа. Нарушение охлаждения поршня - едва ли не самая
распространенная причина появления дефектов. Обычно это происходит при
неисправности системы охлаждения двигателя (цепочка:
"радиатор-вентилятор-датчик включения вентилятора-водяной насос") либо
из-за повреждения прокладки головки блока цилиндров. Во всяком случае, как
только стенка цилиндра перестает омываться снаружи жидкостью, ее
температура, а вместе с ней и температура поршня, начинают расти. Поршень
расширяется быстрее цилиндра, к тому же неравномерно, и в конечном итоге
зазор в отдельных местах юбки (как правило, вблизи отверстия под палец)
становится равным нулю. Начинается задир - схватывание и взаимный перенос
материалов поршня и зеркала цилиндра, а при дальнейшей работе двигателя
происходит заклинивание поршня. После остывания форма поршня редко приходит в норму: юбка
оказывается деформированной, т.е. сжатой по большой оси эллипса.
Дальнейшая работа такого поршня сопровождается стуком и повышенным
расходом масла. В некоторых случаях задир на поршне распространяется на
уплотнительный пояс, завальцовывая кольца в канавки поршня. Тогда цилиндр,
как правило, выключается из работы (слишком мала компрессия), а говорить о
расходе масла вообще трудно, поскольку оно будет просто вылетать из
выхлопной трубы. Недостаточная смазка поршня чаще всего характерна для
пусковых режимов, особенно при низких температурах. В подобных условиях
топливо, поступающее в цилиндр, смывает масло со стенок цилиндра, и
возникают задиры, которые располагаются, как правило, в средней части
юбки, на ее нагруженной стороне. Двухсторонний задир юбки обычно встречается при
длительной работе в режиме масляного голодания, связанного с
неисправностями системы смазки двигателя, когда количество масла,
попадающего на стенки цилиндров, резко уменьшается. Недостаток смазки поршневого пальца - причина его
заклинивания в отверстиях бобышек поршня. Такое явление характерно только
для конструкций с пальцем, запрессованным в верхнюю головку шатуна. Этому
способствует малый зазор в соединении пальца с поршнем, поэтому "прихваты"
пальцев чаще наблюдаются у относительно новых двигателей. Чрезмерно высокое термосиловое воздействие на поршень со
стороны горячих газов в камере сгорания - частая причина дефектов и
поломок. Так, детонация приводит к разрушению перемычек между кольцами, а
калильное зажигание - к прогарам. У дизелей чрезмерно большой угол опережения впрыска
топлива вызывает очень быстрое нарастание давления в цилиндрах
("жесткость" работы), что также может вызвать поломку перемычек. Такой же
результат возможен и при использовании различных жидкостей, облегчающих
запуск дизеля. Днище и огневой пояс могут повреждаться при слишком
высокой температуре в камере сгорания дизеля, вызванной неисправностью
распылителей форсунок. Аналогичная картина возникает и при нарушении
охлаждения поршня - например, при закоксовывании форсунок, подающих масло
к поршню, имеющему кольцевую полость внутреннего охлаждения. Задир,
возникающий на верхней части поршня, может распространяться и на юбку,
захватывая поршневые кольца. Механические проблемы, пожалуй, дают самое большое
разнообразие дефектов поршневой группы и их причин. Например, абразивный
износ деталей возможен как "сверху", из-за попадания пыли через рваный
воздушный фильтр, так и "снизу", при циркуляции абразивных частиц в масле.
В первом случае наиболее изношенными оказываются цилиндры в верхней их
части и компрессионные поршневые кольца, а во втором - маслосъемные кольца
и юбка поршня. Кстати, абразивные частицы в масле могут появиться не
столько от несвоевременного обслуживания двигателя, сколько в результате
быстрого износа каких-либо деталей (например, распредвала, толкателей и
др.). Редко, но встречается эрозия поршня у отверстия
"плавающего" пальца при выскакивании стопорного кольца. Наиболее вероятные
причины этого явления - непараллельность нижней и верхней головок шатуна,
приводящая к значительным осевым нагрузкам на палец и "выбиванию"
стопорного кольца из канавки, а также использование при ремонте двигателя
старых (потерявших упругость) стопорных колец. Цилиндр в таких случаях
оказывается поврежденным пальцем настолько, что уже не подлежит ремонту
традиционными методами (расточка и хонингование). Иногда в цилиндр могут попадать посторонние предметы.
Такое чаще всего происходит при неаккуратной работе во время обслуживания
или ремонта двигателя. Гайка или болт, оказавшись между поршнем и головкой
блока, способны на многое, в том числе и просто "провалить" днище поршня. Рассказ о дефектах и поломках поршней можно продолжать
очень долго. Но и того, что уже сказано, достаточно, чтобы сделать
некоторые выводы. По крайней мере, уже можно определить... Как избежать прогара?
Правила очень просты и вытекают из особенностей работы
поршневой группы и причин появления дефектов. Тем не менее, многие
водители и механики забывают о них, что называется, со всеми вытекающими
последствиями. Хотя это и очевидно, но при эксплуатации все-таки
необходимо: содержать в исправности системы питания, смазки и охлаждения
двигателя, вовремя их обслуживать, излишне не нагружать холодный
двигатель, избегать применения некачественного топлива, масла и
несоответствующих фильтров и свечей зажигания. А если что-то с двигателем
не так, не доводить его "до ручки", когда ремонт уже не обойдется "малой
кровью". При ремонте необходимо добавить и неукоснительно
выполнять еще несколько правил. Главное, на наш взгляд, - нельзя
стремиться к обеспечению минимальных зазоров поршней в цилиндрах и в
замках колец. Эпидемия "болезни малых зазоров", когда-то поразившая многих
механиков, все еще не прошла. Более того, практика показала, что попытки
"поплотнее" установить поршень в цилиндре в надежде на уменьшение шума
двигателя и увеличение его ресурса почти всегда заканчиваются обратным:
задирами поршней, стуками, расходом масла и повторным ремонтом. Правило
"лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше" работает всегда и
для любых двигателей. Остальные правила традиционны: качественные запасные
части, правильная обработка изношенных деталей, тщательная мойка и
аккуратная сборка с обязательным контролем на всех этапах.
Один рижанин взял у знакомого дизельную машину, и поехал в Литву. Из Литвы машину привезли на буксире - что-то с мотором. Двигатель не заводился, померили компрессию - ее не было. Разобрали - и увидели оплавленные поршни (см. фото). Из-за чего это произошло - по вине водителя, или причина в чем-то другом?
Ситуация
По рассказу водителя, дело было на трассе. Почувствовал потерю тяги, остановился. Что странно - обороты не сбрасывались до холостого хода. Более того - они вдруг начали самопроизвольно расти, и поднялись почти до 4000 об/мин. Выключение зажигания не помогло - двигатель продолжал работать, а заглушить его получилось только варварским способом - удерживая тормоз, воткнуть на месте пятую передачу, и бросить сцепление. Владелец машины сначала не поверил - по его мнению, водитель просто “поотжигал” по литовским скоростным автострадам, и загубил дизель. Но механики, увидев симптомы, сказали, что водитель не при чем. Наоборот, он правильно сделал, что не растерялся, и заглушил мотор. Иначе бы тот окончательно пошел вразнос, и последствия были бы куда хуже.
Причины
Первое, на что подумали - турбина. Бывает, что из-за разрушения ее втулок масло начинает поступать в камеры сгорания, и двигатель от этого разносит очень быстро. Но турбина была в порядке, уровень масла - тоже. Дело было в форсунках. Одна из них - в первом цилиндре - зависла в открытом положении. То есть, топливо лилось постоянно. Кстати, поршень в этом цилиндре был поврежден сильнее всего. Почему такое случается? Как правило - от изношенности или, чаще, засоренности форсунок из-за некачественного топлива. Перестраховаться от такого явления на сто процентов, наверное, невозможно. Но все же можно снизить вероятность его наступления. Часто, когда одна или несколько форсунок начинают неправильно работать, звук мотора становится жестче. Правда, услышать это на ходу зачастую проблематично даже для опытного человека. То есть, остается профилактика.
Действия
В идеале, некоторые производители рекомендуют менять форсунки после 120-150 тыс. км пробега. Понятно, что в наших условиях такое расточительство не особо приемлемо - например, для дизельного VW Passat B5 одна форсунка стоит около 200 латов. Но хотя бы промыть форсунки при таком пробеге - наверное, не помешает. Наименее затратный вариант - добавление в топливо моющей присадки, а наиболее действенный - проверка состояния “живьем”, и промывка на стенде (в среднем - 25-50 латов за форсунку). Кстати, если приходилось заправляться сомнительным топливом, то промывка может потребоваться уже через 20-30 тыс. км. Кстати, если в морозы дизель плохо заводился по утрам, компрессия, а также все его узлы и агрегаты были, вроде, в порядке, одна из причин - частично засоренные форсунки. А если, например, двигатель плохо заводится “на горячую”, то один из вариантов - зависание запорного клапана, пока форсунка не остынет. То есть, при подобных симптомах во избежание вышеупомянутых последствий озадачиться состоянием форсунок заранее будет совсем не лишним.
Семен ЗАХАРОВ
R?ga автомобильная
Поршень – один из основных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует энергию сгоревших газов в механическую. Условия работы поршня крайне неблагоприятные. На него действуют механические нагрузки от давления газов и сил инерции, высокие тепловые нагрузки в периоды непосредственного соприкосновения его с горячими газами при сгорании топлива и расширении продуктов сгорания. Дополнительно поршень нагревается от трения о стенки цилиндра.
Поршни двигателей внутреннего сгорания должны иметь достаточную прочность, жесткость при незначительной массе (для уменьшения сил инерции), обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. В современных двигателях наибольшее распространение получили поршни из алюминиевых сплавов. Такие материалы по большинству своих параметров удовлетворяют требованиям, предъявляемым к поршням. Но одним из недостатков алюминиевых сплавов является их низкая тепловая стойкость (повышение температуры до 300 °C приводит к снижению механической прочности алюминия на 50-55 %)
Из приведённых ниже рисунков видно, что температура нагрева поверхности поршня распределена неравномерно как в поперечном сечении (Рис 1), так и в окружном (Рис 2).
Рис №1 Рис №2
Уровень температур в отдельных точках поршня приближается к критическим значениям. И не удивительно, что при сбоях в работе двигателя могут наступить такие условия, при которых в отдельных точках поршня металл не в состоянии противостоять высоким температурам, и мы сталкиваемся с явлением называемым «Прогар поршня». Иногда «сбои» бывают и рукотворные. К примеру, форсируя двигатель по мощности можно как побочный результат получить прогар поршней.
Из вышеизложенного напрашивается вывод – перегрел двигатель – получи прогар поршня, но практика этого не подтверждает. Тут объяснение может быть простым: для того чтобы поршень прогорел требуется время, но за это время двигатель успевает выйти из строя по другим причинам - задиры головки поршня, залегания колец. То есть зафиксировать в двигателе в чистом виде явление «прогар поршня» можно когда этот дефект развивается в основном без сопутствующих дефектов (обычно задиров). Такое случается при локальных перегревах двигателя. Когда в отдельные моменты работы двигателя могут чрезмерно повышаться температуры без существенного изменения общей тепловой напряжённости двигателя. Это сбои в процессах, протекающих в камерах сгорания двигателей.
В процессе горения участвует топливо и кислород воздуха. Рассмотрим каждую из составляющих процесса горения.
Топливо . Топливо на перегрев двигателя может влиять прямо – некачественное низкооктановое топливо приводит к детонации двигателя и косвенно, через топливную аппаратуру – некачественный распыл топлива в результате неисправностей топливоподающей аппаратуры, использование нештатных распылителей.
Детонация происходит в двигателях с внешним смесеобразованием (бензиновых). При этом процессе в реакцию одновременно вступает весь объём топливной смеси (при нормальном горении фронт пламени распространяется от свечи зажигания). Резко повышается давление и температура. При этом значение этих параметров значительно превосходят нормальные рабочие величины. В виду быстротечности процесса сильно перегреваются поверхности, контактирующие с раскалёнными газами (тепло не успевает отводиться). Высокое давление в камере сгорания способствует интенсификации прорыва газов через уплотнения (поршневые кольца) и неплотности (в клапанах). В сочетании с высокой температурой прорывающиеся газы просто вымывают металл с образованием характерных следов износа (Фото.1)
Фото №1 Разрушение поршня автомобиля Мазда в результате детонации. Отчётливо просматривается след вымывания металла потоком прорывающегося газа.
Неисправности топливной аппаратуры могут привести к нарушению течения процесса горения, в результате чего горение топлива растягивается по времени. Такие явления можно наблюдать на двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях). Плохой распыл топлива, попадание топлива на поршень (для тех процессов, где это не предусмотрено) приводит к перегреву днища поршня его оплавлению, прогоранию (Фото. 2).
Воздух - вторая составляющая процесса горения.
Недостаток кислорода воздуха приводит к изменению процесса горения. Процесс горения растягивается по времени (это касается двигателей с внутренним смесеобразованием). Далее процесс развивается аналогично процессу с некачественным распылом топлива. Причины недостатка воздуха – несвоевременное обслуживание воздухофильтров (особенно при работе в условиях повышенной запылённости), неисправности узла наддува (турбокомпрессор, нагнетатель) если такой стоит на двигателе.
Фото №2 Поршень автомобиля HOWO. Оплавление днища поршня.
В двигателе обнаружилось большое количество пыли, использовались нештатные распылители .
Прогорание поршня обычно происходят в зонах максимальных температур (кромки камеры сгорания, зона расположения выхлопного клапана). На рис 2 видно характерное распределение температур по поверхности днища поршня. Можно с меньшей вероятностью ожидать появления прогорания на первом и последнем поршнях двигателя, поскольку их тепловое состояние не столь напряжённое, чем у поршней расположенных в средней части двигателя.
Резюме - На работе поршня сказывается множество факторов и невозможно однозначно дать ответ прогорит конкретный поршень или произойдет, какой -то иной дефект. Можно оценить вероятность свершения того или иного события. И для того чтобы не допустить наступление такого неприятного события как прогар поршня необходимо соблюдать правила записанные в РЭ. Ведь прогар поршня – это чисто эксплуатационный дефект.
Поршень двигателя внутреннего сгорания является, едва ли, не самой важной деталью. Именно поршень преобразует тепловую энергию в механическую, что и приводит двигатель в движение. К тому же, на поршень двигателя возложены такие функции, как отвод газов из камеры сгорания, а также ее герметизация. Стоит ли говорить, что для успешной реализации всех этих требований, поршень двигателя должен обладать особыми свойствами, особой прочностью, чтобы надежно выполнять свою работу на протяжении длительного срок службы?
Устройство поршня двигателя
Давайте вкратце рассмотрим, как устроен автомобильный поршень. Для начала необходимо отметить, что это цельный элемент, который изготавливается путем литья, либо же штамповки. Приходилось ли вам слышать про кованные поршни? Так вот, кованными, как раз, называют штампованные поршни. Выполняются эти элементы двигателя из сплавов алюминия, реже из стали. Такое решение вызвано тем, что поршень должен отвечать сразу трем характеристикам:
- Прочность;
- Легкость;
- Термоустойчивость.
Если же попытаться разобрать устройство поршня, то можно выделить такие элементы, как головка поршня, т.е. рабочая поверхность и его юбка. В зависимости от типов двигателя, головка поршня может иметь различную форму. В бензиновых моторах, она практически плоская, с незначительным возвышением в центре. Иногда на поршнях могут быть выточены вырезы под клапана. Говоря про поршень , необходимо упомянуть о более сложной его форме. Дело в том, что и камера сгорания в дизелях немного нестандартная, она спроектирована таким образом, чтобы создать завихренее газов и улучшить образование горючей смеси.
На боковой грани поршня расположены отверстия под крепление поршневых колец. Если говорить вкратце об их назначении, то это создание герметичности между поршнем и стенками цилиндра, а также удаление излишков масла из цилиндра, дабы они не сгорали вместе с горючей смесью. Как правило, на поршень устанавливается три кольца — одно из которых и является маслосъемным, а другие два – компрессионные, то есть удерживающие газы и давление внутри камеры сгорания.
Проблемы, которые могут возникать с поршнем
Так как поршень имеет определенный срок службы, вполне логично, что когда-то с ним начнутся проблемы. Таковые можно разделить на 2 группы:
- Проблемы теплового характера;
- Проблемы механического характера;
Как правило, одно от другого зависит. К примеру, возьмем за основу наиболее часто встречающиеся проблемы – стук поршня и образование сизого дыма из выхлопной трубы. Это свидетельствует о не герметичности цилиндропоршневой группы. В результате залегших, или стершихся поршневых колец, масло проникает в камеру сгорания, а давление, которое образуется в ходе сжатия поршнем газов, прорывается сквозь рабочую поверхность. Результатом становится такая неприятность, как поршня. Если прогорел поршень на дизельном двигателе, причина этому аналогично.
Результат всей этой неприятности один – необходимость производить дорогой ремонт.
Почему прогорает поршень?
Возникновению этой проблемы могут служить несколько причин:
- Проблемы, связанные с охлаждением поршня;
- Недостаток смазывающей жидкости;
- Механические проблемы, в результате которых было высокое давление в камере сгорания.
Мы рассмотрели с вами назначение и устройство поршня двигателя, а также обратили внимание на проблемы, которые могут возникнуть с данным элементом. Надеемся, что вам удалось пополнить свой запас знаний, прочитав нашу статью.