Самі собою дефекти в механічній частині двигуна, як відомо, не з'являються. Практика показує: завжди є причини пошкодження та виходу з ладу тих чи інших деталей. Розібратися в них непросто, особливо коли пошкоджені складові поршневої групи.
Поршнева група - традиційне джерело неприємностей, що підстерігають водія, що експлуатує автомобіль, і механіка, що його ремонтує. Перегрів двигуна, недбалість у ремонті, і, будь ласка, – підвищена витрата олії, сизий дим, стукіт.
При "розтину" такого мотора неминуче виявляються задираки на поршнях, кільцях і циліндрах. Висновок невтішний - потрібен дорогий ремонт. І постає питання: чим завинив двигун, що його довели до такого стану?
Двигун, звісно, не винен. Просто необхідно передбачити, до чого призводять ті чи інші втручання у його роботу. Адже поршнева група сучасного двигуна – "матерія тонка" у всіх сенсах. Поєднання мінімальних розмірів деталей з мікронними допусками та величезними силами тиску газів, та інерції, що діють на них, сприяє появі та розвитку дефектів, що призводять зрештою до виходу двигуна з ладу.
У багатьох випадках проста заміна пошкоджених деталей – не найкраща технологія ремонту двигуна. Причина появи дефекту залишилася, а раз так, то його повторення неминуче.
Щоб цього не сталося, грамотному мотористу, як гросмейстеру, необхідно думати на кілька ходів уперед, прораховуючи можливі наслідки своїх дій. Але цього недостатньо - необхідно з'ясувати, чому виник дефект. А тут без знання конструкції, умов роботи деталей та процесів, що відбуваються у двигуні, як кажуть, робити нічого. Тому, перш ніж аналізувати причини конкретних дефектів та поломок, непогано було б знати...
Як працює поршень?
Поршень рухома деталь, що щільно перекриває циліндр у поперечному перерізі і переміщається вздовж його осі. Поршень призначений для циклічного сприйняття тиску газів, що розширюються, і перетворення його в поступальний механічний рух, що сприймається далі кривошипно-шатунним механізмом.сучасного двигуна – деталь на перший погляд проста, але вкрай відповідальна і водночас складна. У його конструкції втілено досвід багатьох поколінь розробників.
І певною мірою поршень формує вигляд всього двигуна. В одній із минулих публікацій ми навіть висловили таку думку, перефразувавши відомий афоризм: "Покажи мені поршень, і я скажу, що в тебе за двигун".
Отже, за допомогою поршня у двигуні вирішується кілька завдань. Перша і головна - сприйняти тиск газів в циліндрі і передати силу тиску, що виникла, через поршневий палець шатуну. Далі ця сила буде перетворена колінвалом в крутний момент двигуна.
Вирішити завдання перетворення тиску газів у обертальний момент неможливо без надійного ущільнення поршня, що рухається в циліндрі. Інакше неминучий прорив газів у картер двигуна та попадання олії з картера в камеру згоряння.
Для цього на поршні організований пояс ущільнювача з канавками, в які встановлені компресійні та маслознімні кільця спеціального профілю. Крім того, для скидання олії в поршні виконані спеціальні отвори.
Але цього замало. У процесі роботи днище поршня (вогневий пояс) безпосередньо контактуючи з гарячими газами, нагрівається, і це тепло треба відводити. У більшості двигунів завдання охолодження вирішується за допомогою тих же поршневих кілець - через них тепло передається від днища стінці циліндра і далі - рідини, що охолоджує. Однак у деяких найбільш навантажених конструкціях роблять додаткове масляне охолодження поршнів, подаючи олію знизу на днище за допомогою спеціальних форсунок. Іноді застосовують і внутрішнє охолодження - форсунка подає олію у внутрішню кільцеву порожнину поршня.
Для надійного ущільнення порожнин від проникнення газів та олії поршень повинен утримуватись у циліндрі так, щоб його вертикальна вісь збігалася з віссю циліндра. Різного роду перекоси та "перекладки", що викликають "бовтання" поршня в циліндрі, негативно позначаються на ущільнюючих і теплопередаючих властивостях кілець, збільшують шумність роботи двигуна.
Утримувати поршень у такому положенні покликаний напрямний пояс - спідниця поршня. Вимоги до спідниці дуже суперечливі, а саме: необхідно забезпечити мінімальний, але гарантований зазор між поршнем і циліндром як у холодному, так і повністю прогрітому двигуні.
Завдання конструювання спідниці ускладнюється тим, що температурні коефіцієнти розширення матеріалів циліндра та поршня різні. Мало того, що вони виготовлені з різних металів, їх температури нагрівання різняться у багато разів.
Щоб нагрітий поршень не заклинило, у сучасних двигунах вживають заходів щодо компенсації його температурних розширень.
По-перше, у поперечному перерізі спідниці поршня надається форма еліпса, велика вісь якого перпендикулярна до осі пальця, а в поздовжньому - конуса, що звужується до днища поршня. Така форма дозволяє забезпечити відповідність спідниці нагрітого поршня стінці циліндра, перешкоджаючи заклинювання.
По-друге, у ряді випадків у спідницю поршня заливають сталеві пластини. При нагріванні вони розширюються повільніше і обмежують розширення спідниці.
Використання легких алюмінієвих сплавів для виготовлення поршнів - не забаганка конструкторів. На високих частотах обертання, характерних для сучасних двигунів, дуже важливо забезпечити низьку масу деталей, що рухаються. У подібних умовах важкому поршню буде потрібний потужний шатун, "могутній" колінвал і занадто важкий блок з товстими стінками. Тому альтернативи алюмінію поки що немає, і доводиться йти на всілякі хитрощі з формою поршня.
У конструкції поршня можуть бути й інші "хитрощі". Одна з них - зворотний конус у нижній частині спідниці, покликаний зменшити шум через "перекладання" поршня в мертвих точках. Поліпшити мастило спідниці допомагає спеціальний мікропрофіль на робочій поверхні – мікроканавки з кроком 0,2-0,5 мм, а зменшити тертя – спеціальне антифрикційне покриття. Профіль ущільнювального і вогневого поясів теж певний - тут найвища температура, і зазор між поршнем і циліндром у цьому місці не повинен бути ні більшим (зростає ймовірність прориву газів, небезпека перегріву та поломки кілець), ні маленьким (велика небезпека заклинювання). Нерідко стійкість вогневого пояса підвищується анодуванням.
Все, що ми розповіли – далеко не повний перелік вимог до поршня. Надійність його залежить від пов'язаних із нею деталей: поршневих кілець (розміри, форма, матеріал, пружність, покриття), поршневого пальця (зазор в отворі поршня, спосіб фіксації), стану поверхні циліндра (відхилення від циліндричності, мікропрофіль). Але вже стає ясно, що будь-яке, навіть не надто значне, відхилення в умовах роботи поршневої групи швидко призводить до появи дефектів, поломок та виходу двигуна з ладу. Щоб надалі якісно відремонтувати двигун, необхідно не тільки знати, як влаштований і працює поршень, а й уміти за характером пошкодження деталей визначити, чому, наприклад, виник задир чи мотор.
Чому прогорів поршень?
Аналіз різних пошкоджень поршнів показує, що всі причини дефектів і поломок діляться на чотири групи: порушення охолодження, недолік мастила, надмірно висока термосилова дія з боку газів у камері згоряння та механічні проблеми.
Разом про те багато причин виникнення дефектів поршнів взаємопов'язані, як і функції, виконувані його різними елементами. Наприклад, дефекти ущільнюючого пояса викликають перегрів поршня, пошкодження вогневого і направляючого поясів, а задир на напрямному поясі веде до порушення ущільнювальних і теплопередаючих властивостей поршневих кілець.
Зрештою це може спровокувати прогар вогневого поясу.
Відзначимо також, що практично при всіх несправностях поршневої групи виникає підвищена витрата олії. При серйозних пошкодженнях спостерігаються густий, сизий дим вихлопу, падіння потужності та утруднений запуск через низьку компресію. У деяких випадках прослуховується стукіт пошкодженого поршня, особливо на непрогрітому двигуні.
Іноді характер дефекту поршневої групи вдається визначити і без розбирання двигуна за вищевказаними зовнішніми ознаками. Але найчастіше така "безрозбірна" діагностика неточна, оскільки різні причини нерідко дають практично той самий результат. Тому можливі причини дефектів потребують детального аналізу.
Порушення охолодження поршня – чи не найпоширеніша причина появи дефектів. Зазвичай це відбувається за несправності системи охолодження двигуна (ланцюжок: "радіатор-вентилятор-датчик включення вентилятора-водяний насос") або через пошкодження прокладки головки блоку циліндрів. Принаймні, як тільки стінка циліндра перестає омиватися зовні рідиною, її температура, а разом із нею і температура поршня, починають рости. Поршень розширюється швидше циліндра, до того ж нерівномірно, і зрештою зазор в окремих місцях спідниці (як правило, поблизу отвору під палець) стає рівним нулю. Починається задир - схоплювання та взаємне перенесення матеріалів поршня та дзеркала циліндра, а при подальшій роботі двигуна відбувається заклинювання поршня.
Після остигання форма поршня рідко входить у норму: спідниця виявляється деформованою, тобто. стиснутою по великій осі еліпса. Подальша робота такого поршня супроводжується стукотом та підвищеною витратою олії.
У деяких випадках задир на поршні поширюється на пояс ущільнювача, завальцовуючи кільця в канавки поршня. Тоді циліндр, як правило, вимикається з роботи (занадто мала компресія), а говорити про витрату масла взагалі важко, оскільки воно просто вилітатиме з вихлопної труби.
Недостатнє мастило поршня найчастіше характерне для пускових режимів, особливо при низьких температурах. У подібних умовах паливо, що надходить у циліндр, змиває масло зі стінок циліндра, і виникають задираки, які розташовуються, як правило, в середній частині спідниці, на її навантаженому боці.
Двосторонній задир спідниці зазвичай зустрічається при тривалій роботі в режимі масляного голодування, пов'язаного з несправностями системи мастила двигуна, коли кількість олії, що потрапляє на стінки циліндрів, різко зменшується.
Недолік мастила поршневого пальця – причина його заклинювання в отворах бобишок поршня. Таке явище характерне лише для конструкцій із пальцем, запресованим у верхню головку шатуна. Цьому сприяє малий зазор у з'єднанні пальця з поршнем, тому прихвати пальців частіше спостерігаються у відносно нових двигунів.
Надмірно висока термосилова дія на поршень з боку гарячих газів у камері згоряння - часта причина дефектів та поломок. Так, детонація призводить до руйнування перемичок між кільцями, а напальне запалювання - до прогарів.
У дизелів надмірно великий кут випередження упорскування палива викликає дуже швидке наростання тиску в циліндрах ("жорсткість" роботи), що також може спричинити поломку перемичок. Такий результат можливий і при використанні різних рідин, що полегшують запуск дизеля.
Днище та вогневий пояс можуть пошкоджуватися при надто високій температурі в камері згоряння дизеля, що спричинена несправністю розпилювачів форсунок. Аналогічна картина виникає і при порушенні охолодження поршня - наприклад, при закоксовуванні форсунок, що подають масло до поршня, що має кільцеву порожнину внутрішнього охолодження. Задир, що виникає на верхній частині поршня, може поширюватися і на спідницю, захоплюючи кільця поршневі.
Механічні проблеми, мабуть, дають найбільшу різноманітність дефектів поршневої групи та їх причин. Наприклад, абразивне зношування деталей можливе як "зверху", через попадання пилу через рваний повітряний фільтр, так і "знизу", при циркуляції абразивних частинок в маслі. У першому випадку найбільш зношеними виявляються циліндри у верхній частині і компресійні поршневі кільця, а в другому - маслознімні кільця і спідниця поршня. До речі, абразивні частинки в маслі можуть з'явитися не стільки від невчасного обслуговування двигуна, скільки в результаті швидкого зношування будь-яких деталей (наприклад, розподільного валу, штовхачів та ін.).
Рідко, але трапляється ерозія поршня біля отвору "плаваючого" пальця при вискакуванні стопорного кільця. Найбільш ймовірні причини цього явища - непаралельність нижньої і верхньої головок шатуна, що призводить до значних осьових навантажень на палець і "вибивання" стопорного кільця з канавки, а також використання при ремонті двигуна старих стопорних кілець, що втратили пружність. Циліндр у таких випадках виявляється пошкодженим пальцем настільки, що вже не підлягає ремонту традиційними методами (розточування та хонінгування).
Іноді циліндр можуть потрапляти сторонні предмети. Таке найчастіше відбувається при неакуратній роботі під час обслуговування чи ремонту двигуна. Гайка або болт, опинившись між поршнем і головкою блоку, здатні багато на що, в тому числі і просто "провалити" днище поршня.
Розповідь про дефекти та поломки поршнів можна продовжувати дуже довго. Але й того, що вже сказано, достатньо, щоби зробити деякі висновки. Принаймні вже можна визначити...
Як уникнути прогару?
Правила дуже прості і випливають із особливостей роботи поршневої групи та причин появи дефектів. Тим не менш, багато водіїв і механіків забувають про них, що називається, з усіма наслідками.
Хоча це і очевидно, але при експлуатації все-таки необхідно: утримувати у справності системи живлення, мастила та охолодження двигуна, вчасно їх обслуговувати, зайво не навантажувати холодний двигун, уникати застосування неякісного палива, олії та невідповідних фільтрів та свічок запалювання. А якщо щось із двигуном не так, не доводити його "до ручки", коли ремонт уже не обійдеться "малою кров'ю".
При ремонті необхідно додати та неухильно виконувати ще кілька правил. Головне, на наш погляд, - не можна прагнути забезпечення мінімальних зазорів поршнів в циліндрах і в замках кілець. Епідемія "хвороби малих зазорів", яка колись вразила багатьох механіків, все ще не пройшла. Більше того, практика показала, що спроби "пощільніше" встановити поршень в циліндрі в надії на зменшення шуму двигуна і збільшення його ресурсу майже завжди закінчуються зворотним: задира поршнів, стукотом, витратою масла і повторним ремонтом. Правило "краще проміжок на 0,03 мм більше, ніж на 0,01 мм менше" працює завжди і для будь-яких двигунів.
Інші правила традиційні: якісні запасні частини, правильна обробка зношених деталей, ретельне миття та акуратне складання з обов'язковим контролем на всіх етапах.
Один рижанин узяв у знайомого дизельну машину і поїхав до Литви. З Литви машину привезли на буксирі – щось із мотором. Двигун не заводився, поміряли компресію – її не було. Розібрали – і побачили оплавлені поршні (див. фото). Чому це сталося – з вини водія, чи причина у чомусь іншому?
Ситуація
За розповідю водія, справа була на трасі. Відчув втрату потягу, зупинився. Що дивно – обороти не скидалися до холостого ходу. Більше того – вони раптом почали мимоволі зростати, і піднялися майже до 4000 об/хв. Вимкнення запалення не допомогло – двигун продовжував працювати, а заглушити його вийшло лише варварським способом – утримуючи гальмо, встромити на місці п'яту передачу, та кинути зчеплення. Власник машини спочатку не повірив - на його думку, водій просто "відпалював" литовськими швидкісними автострадами, і занапастив дизель. Але механіки, побачивши симптоми, сказали, що водій ні до чого. Навпаки, він правильно зробив, що не розгубився і заглушив мотор. Інакше б той остаточно пішов урознос, і наслідки були б набагато гіршими.
Причини
Перше, на що подумали – турбіна. Буває, що через руйнування її втулок масло починає надходити до камер згоряння, і двигун від цього розносить дуже швидко. Але турбіна була в порядку, рівень олії – теж. Справа була у форсунках. Одна з них – у першому циліндрі – зависла у відкритому положенні. Тобто паливо лилося постійно. До речі, поршень у цьому циліндрі був пошкоджений найсильніше. Чому таке трапляється? Як правило – від зношеності або, частіше, засміченості форсунок через неякісне паливо. Перестрахуватися від такого явища повністю, напевно, неможливо. Але все ж таки можна знизити ймовірність його наступу. Часто, коли одна або кілька форсунок починають неправильно працювати, звук двигуна стає жорсткішим. Щоправда, почути це на ходу часто-густо проблематично навіть для досвідченої людини. Тобто залишається профілактика.
Дії
В ідеалі деякі виробники рекомендують міняти форсунки після 120-150 тис. км пробігу. Зрозуміло, що в наших умовах таке марнотратство не є особливо прийнятним - наприклад, для дизельного VW Passat B5 одна форсунка коштує близько 200 латів. Але хоча б промити форсунки за такого пробігу - напевно, не завадить. Найменш витратний варіант - додавання в паливо миючої присадки, а найдієвіший - перевірка стану "живцем", і промивання на стенді (в середньому - 25-50 латів за форсунку). До речі, якщо доводилося заправлятися сумнівним паливом, промивка може знадобитися вже через 20-30 тис. км. До речі, якщо в морози дизель погано заводився вранці, компресія, а також усі його вузли та агрегати були начебто в порядку одна з причин - частково засмічені форсунки. А якщо, наприклад, двигун погано заводиться "на гарячу", то один із варіантів - зависання запірного клапана, поки форсунка не охолоне. Тобто, при подібних симптомах, щоб уникнути вищезгаданих наслідків, спантеличитися станом форсунок заздалегідь буде зовсім не зайвим.
Семен ЗАХАРОВ
R?ga автомобільна
Дизельний двигун має значні відмінності від бензинового. Двигуни відрізняються, зокрема, принципом займання, у бензину від іскри, у дизеля від стиснення. Відповідно, навантаження на самі поршні також перевищує бензинові аналоги в 3 рази. Компресія бензинового двигуна досягає значення 10 бар тиску. У свою чергу, дизельний двигун забезпечує тиск 30 бар. Ступінь стиснення також вищий у 3 рази.
Але при цьому дизельний двигун більш зносостійкий. Щоправда, існує низка нюансів, що робить дизельний двигун менш стійким, ніж бензиновий. Найчастіше дизель довше прослужить своєму власнику, якщо все в двигуні буде добре і обслуговуватиметься він вчасно. Але практика показує, що добре не буває у 90% випадків.
3 основні причини, чому прогорів поршень дизельного двигуна
Чому може прогоріти поршень дизельного двигуна? Першою і ймовірною причиною є те, що ллє форсунка. Простіше кажучи, вона подає більше палива, ніж допустимо виробником. У результаті доводиться працювати з більшим обсягом горіння та полум'я, ніж дозволено. Ця процедура супроводжується характерним «тахкаючим» звуком.
Якщо довго використовувати машину в такому режимі, то згодом стінки поршня оплавляються. Причому проблема проявить себе при першому ж плавленні поршнів. Матеріал розплавленого алюмінію розлітатиметься по стінках і прискорить руйнування двигуна. Чим довше так їздити, тим більше деталей у двигуні вам потрібно буде замінити. Аж до капітального ремонтуабо повноцінної заміни двигуна.
Відбувається так тому, що шматки абразиву потрапляють між гільзою та поршнем, стирають поверхню, створюють задираки. У цьому найчастіше винні форсунки та їх неправильна подача палива.
Також, причиною прогару поршнів може стати олія. Такі випадки виникають також досить часто. Так може відбуватися тому, що напрямні клапанів головки блоку циліндра могли розбовтатися, а сальники втратити свою стійкість. Масло стікає впускним клапаном і потихеньку капає на поршень двигуна. Температура горіння олії вища, ніж температура палива. І ця ситуація змушує двигун поступово вмирати.
Буває так, що до камери згоряння поршня потрапляє антифриз. Потрапляння води чи антифризу всередину камери згоряння здійснює каталізацію вибуху.
Як упоратися з проблемою?
Уникнути такої ситуації дуже просто. Вчасно проходьте технічний огляд машини, за будь-якого нерозуміння і зайвих звуків в районі двигуна обов'язково перевіряйте машину на СТО. Крім того, постійно стежте за рівнем олії та антифризу у Вашому авто. Своєчасна діагностика двигуназапобігає його несправності.
Дизель сервис у Києві. У Вас зламалася турбіна? Вийшла з ладу форсунка? З'явився сторонній шум двигуна? Чи просто планова заміна ланцюга ГРМ? Турбо дизель сервіс виконає діагностику та ремонт Вашого автомобіля, діагностика дизельного двигуна в києві, перевірка форсунок на стенді, ремонт дизельних форсунок common rail у Києві, ремонт форсунок Київ, діагностика турбіни, діагностика та заміна свічок напруження, перевірка компресії дизельного двигуна, діагностика автомобіля покупкою і навіть ремонт дизельного двигуна, комп'ютерна діагностика авто, видалення фільтра сажі, видалення свічок розжарення і закислих форсунок. Наш дизель сервіс надає такі послуги: ремонт форсунок, заміна ременя грм, ремонт тнвд, земена ремкомплекту тнвд, ремонт форсунок бош, відновлення п'єзофорсунок, реставрація плунженої пари, заміна втулки акселератора тнвд, заміна клапана форсун. Ремонт турбіни Mersedes, BMW, Ford, Renault, Opel, Fiat, Pegeout, Citroen, Hundai, Kia, VW, Volvo, Iveco, Scania, Toyota, land rover, Porshe, Mazda, у містах Київ, Харків, Дніпропетровськ, Полтава, Суми, Черкаси, Кіровоград, Запоріжжя, Умань, Кривий Ріг, Нікополь, Миколаїв, Херсон, Вінниця, Житомир, Чернівці, Тернопіль, Львів, Луцьк, Рівне, Одеса. Обмінний фонд турбін. Ремонт турбін Київ, ремонт турбіни, ремонт турбін дизельних і бензинових двигунів. Ремонт п'єзофорсунок у Києві Заміна ременя або ланцюга газорозподільного механізму ГРМ Fiat Doblo 1.3, Opel combo 1.3, заміна свічок розжарення, ремонт дизельного двигуна, капітальний ремонт двигуна, ремонт ГБЦ. Ремонт форсунок CDI, CRDI. Bosch, Delphi, Siemens VDO Continental, Denso. Діагностика та ремонт насос форсунок та насосних секцій. Дизель сервіс Київ, заміна ГРМ Київ Капітальний ремонт дизельного двигуна в києві, демонтаж форсунок рено трафік, ссанг йонг,опель виваро. Турбо дизель сервіс виконує ремонт форсунок CDI, CRDI, DCI, tdci, hdi, Bosch, Delphi, Siemens VDO. Ремонт ТНВД бош. Чищення топліної системи, чистка рампи високого тиску, реставрація п'єзофорсунок, чищення паливного бака в Києві
Поршень– один із основних елементів двигуна внутрішнього згоряння. Він перетворює енергію згорілих газів на механічну. Умови роботи поршня є вкрай несприятливими. На нього діють механічні навантаження від тиску газів та сил інерції, високі теплові навантаження у періоди безпосереднього зіткнення його з гарячими газами при згорянні палива та розширенні продуктів згоряння. Додатково поршень нагрівається від тертя стінки циліндра.
Поршні двигунів внутрішнього згоряння повинні мати достатню міцність, жорсткість при незначній масі (для зменшення сил інерції), мати високу теплопровідність і зносостійкість. У сучасних двигунах найбільшого поширення набули поршні з алюмінієвих сплавів. Такі матеріали за більшістю своїх параметрів задовольняють вимогам до поршнів. Але одним із недоліків алюмінієвих сплавів є їхня низька теплова стійкість (підвищення температури до 300 °C призводить до зниження механічної міцності алюмінію на 50-55 %)
З наведених нижче малюнків видно, що температура нагрівання поверхні поршня розподілена нерівномірно як поперечному перерізі (Рис 1), і у окружному (Рис 2).
Рис №1 Рис №2
Рівень температур у окремих точках поршня наближається до критичним значенням. І не дивно, що при збоях у роботі двигуна можуть наступити такі умови, за яких в окремих точках поршня метал не в змозі протистояти високим температурам, і ми стикаємося з явищем, що називається «Прогар поршня». Іноді "збої" бувають і рукотворні. Наприклад, форсуючи двигун за потужністю можна як побічний результат отримати прогар поршнів.
З вищевикладеного напрошується висновок – перегрів двигун – отримай прогар поршня, але практика цього не підтверджує. Тут пояснення може бути простим: для того, щоб поршень прогорів потрібен час, але за цей час двигун встигає вийти з ладу з інших причин - задираки головки поршня, залягання кілець. Тобто зафіксувати в двигуні в чистому вигляді явище «прогар поршня» можна, коли цей дефект розвивається в основному без супутніх дефектів (зазвичай задир). Таке трапляється при локальних перегрів двигуна. Коли в окремі моменти роботи двигуна можуть надмірно підвищуватись температури без істотної зміни загальної теплової напруженості двигуна. Це збої у процесах, що протікають у камерах згоряння двигунів.
У процесі горіння бере участь паливо та кисень повітря. Розглянемо кожну із складових процесу горіння.
Паливо. Паливо на перегрів двигуна може впливати прямо - неякісне низькооктанове паливо призводить до детонації двигуна і побічно, через паливну апаратуру - неякісний розпил палива в результаті несправностей апаратури палива, використання позаштатних розпилювачів.
Детонація відбувається у двигунах із зовнішнім сумішоутворенням (бензинових). При цьому процесі реакцію одночасно вступає весь обсяг паливної суміші (при нормальному горінні фронт полум'я поширюється від свічки запалювання). Різко підвищується тиск та температура. У цьому значення цих властивостей значно перевищують нормальні робочі величини. Через швидкоплинність процесу сильно перегріваються поверхні, що контактують з розпеченими газами (тепло не встигає відводитися). Високий тиск у камері згоряння сприяє інтенсифікації прориву газів через ущільнення (поршневі кільця) та нещільності (у клапанах). У поєднанні з високою температурою гази, що прориваються, просто вимивають метал з утворенням характерних слідів зносу (Фото.1)
Фото №1 Руйнування поршня автомобіля Мазда внаслідок детонації. Виразно проглядається слід вимивання металу потоком газу, що проривається.
Несправності паливної апаратури можуть призвести до порушення перебігу процесу горіння, внаслідок чого горіння палива розтягується за часом. Такі явища можна спостерігати на двигунах із внутрішнім сумішоутворенням (дизелях). Поганий розпил палива, попадання палива на поршень (для тих процесів, де це не передбачено) призводить до перегріву днища поршня його оплавленню, прогоранню (Фото. 2).
Повітря- Друга складова процесу горіння.
Нестача кисню повітря призводить до зміни процесу горіння. Процес горіння розтягується за часом (це стосується двигунів із внутрішнім сумішоутворенням). Далі процес розвивається аналогічно до процесу з неякісним розпилом палива. Причини нестачі повітря – несвоєчасне обслуговування повітрофільтрів (особливо при роботі в умовах підвищеної запиленості), несправності вузла наддуву (турбокомпресор, нагнітач), якщо такий стоїть на двигуні.
Фото №2 Поршень автомобіля HOWO. Оплавлення днища поршня.
У двигуні виявилася велика кількість пилу, використовувалися нештатні розпилювачі.
Прогоряння поршня зазвичай відбуваються в зонах максимальних температур (крім камери згоряння, зона розташування вихлопного клапана). На рис 2 видно характерний розподіл температур поверхнею днища поршня. Можна з меншою ймовірністю очікувати появи прогорання на першому та останньому поршнях двигуна, оскільки їх тепловий стан не настільки напружений, ніж у поршнів, розташованих в середній частині двигуна.
РезюмеНа роботі поршня позначається безліч факторів і неможливо однозначно дати відповідь прогорить конкретний поршень або станеться якийсь інший дефект. Можна оцінити ймовірність здійснення тієї чи іншої події. І для того щоб не допустити настання такої неприємної події як прогар поршня необхідно дотримуватись правил записаних у РЕ. Адже прогар поршня – це чисто експлуатаційний дефект.
Дефекти в механічній частині двигуна не виникають самі собою. Несправна паливна апаратура в дизельних двигунах може призводити до прогоряння поршнів та інших неприємних наслідків.
Поршень – один із основних елементів двигуна внутрішнього згоряння. У дизельному двигуні поршень працює при високих теплових навантаженнях, високому тиску, терті тощо. Найменша проблема механічного чи теплового характеру неминуче призводить до поломки.
Поширена проблема – стукіт у циліндрі та сизий дим. Через дефектні поршневі кільця масло потрапляє в камеру згоряння. Результат – прогорання поршня. Також нерідко прогоряють поршні через «форсунки, що ллє». Форсунка заклинює у відкритому положенні і паливо ллється протягом усього циклу згоряння. Часто поршень прогоряє через нерівномірний розподіл тепла. Несправна масляна форсунка (форсунка охолодження поршня) або проблеми у водяному охолодженні призводить до перегріву та прогорання поршня.
Багато факторів можуть зійтися одночасно. Зазори, величезний тиск у циліндрі, нерівномірний розподіл тепла, якість палива, робота форсунок тощо. зрештою призводять загалом до виходу двигуна з ладу, зокрема до прогоряння поршня.
Можливі причини прогорання поршня:
- несправні форсунки;
- дефекти у паливному насосі;
- не відрегульовано кількість палива, що впорскується, і момент упорскування;
- недостатнє стискування, неправильна фаза газорозподілу, негерметичні клапани;
- олія в камері згоряння (частіше через несправність поршневих кілець);
- низька цетанова кількість дизельного палива;
- недостатня кількість мастила;
- порушення охолодження поршня.
