Знос двигуна, кільця поршня, витрата масла

У даній статті будуть описані чинники, що впливають на ресурс циліндропоршневої групи двигунів внутрішнього згоряння, в тому числі витрата масла і полірування циліндра.







Багато хто помилково вважає, що знос відбувається через тривіального перемелювання нерівностей рухомих поверхонь. Насправді вузли, що працюють при правильно спроектованих умовах змащення двигуна працездатні досить довго без видимих ​​слідів зносу. Сказане відноситься до механізмам, які працюють при сприятливих температурах і відсутності аварійних режимів.

Основними причинами, що викликають знос циліндрів, поршнів і кілець поршня. виключаючи зовнішні фактори (пил, несталий режими), які працюють в умовах, що займає проміжне значення між гідродинамічної і еластогідродінаміческой мастила, є відкладення на поршні вище першого компресійного кільця.

Низька витрата масла і полірування циліндра можуть досягатися при застосуванні спеціально розроблених масел, які мінімізують відкладення у верхній частині поршневого кільця і ​​забезпечують необхідну лужність для мінімізації корозійних аспектів полірування циліндра.

На додаток до внеску по зносу двигуна внесеного сірої палива, істотно впливає, неправильно вибране масло по високотемпературної в'язкості. З одного боку при збільшенні в'язкості використовуваного масла вище проектного, збільшується товщина масляної плівки в зоні тертя поршневих кілець, що здавалося б, сприятливо позначається на захисних функціях масла. Однак внаслідок застосування високов'язких масел різко зростає витрата палива і виникає масляне голодування циліндропоршневої групи, яка за прийнятими схемами в автотранспорт не дуальних систем змащення забезпечується маслом, як правило, за рахунок масляного туману і розбризкування. При експлуатації моторів на маловязких маслах, з в'язкістю забезпечує мінімально допустиму товщину масляної плівки, існує ймовірність появи поломки за рахунок розрідження масла низькоякісним бензином або дизельним паливом при несправній системі живлення, або при перегріванні і критичних навантаженнях. Знос, що виникає на маслах з в'язкістю менше, ніж потрібно конструктивно, більш помітний, так як його наслідком є ​​прихвати поршнів і заклинювання моторів.

На знос циліндропоршневої групи впливають:
- конструкція бічної частини поршня вище першого компресійного кільця
- відкладення в області вище першого компресійного кільця
- склад і стабільність миючих присадок
- зольність масла
- сірка в паливі.

Конструкція поршня в районі вище першого компресійного кільця є критичною для витрати масла. Для того щоб знизити витрату масла в двигунах, Американські і Японські двігателепроізводітелі використовують підвищений зазор між стінкою поршня вище першого компресійного кільця і ​​циліндром (усічена бокова поверхня). Для таких двигунів характерний менший витрата масла в порівнянні з Європейськими моторами, у яких малий зазор між головкою поршня і циліндром (повна бокова поверхня, європейські двигуни). Низька витрата масла для усічених поршнів відбувається через мінімального контакту вуглецевих відкладень і циліндра. Для поршнів з повною бічною поверхнею відповідальність за підвищена витрата масла лягає на знос поліруванням вуглецевими відкладеннями циліндра. Знос циліндра і висока витрата масла викликається "завалювання" поршня на циліндр і вуглецевими освіти на бічній поверхні поршня вище першого компресійного кільця.







У американців, незважаючи на малий витрата масла, теж є недоліки. Так паразитний об'єм, що утворюється у поршнів з усіченої поверхнею між поршнем і втулкою при знаходженні останнього в ВМТ, істотно впливає на витрату палива. Друге, цей мертвий обсяг збільшує вуглеводневий вихлоп СН, що жорстко контролюється Американською асоціацією захисту навколишнього середовища. Таким чином, проблема поршнів з усіченої поверхнею складається в зменшенні мертвого простору, що в свою чергу позначиться як на зниженні витрат палива.

Європейські двігателестроілелі традиційно роблять поршня з повною бічною поверхнею через економію палива і зменшення температури верхньої канавки. Для мінімізації контакту між відкладеннями на бічній поверхні поршня і дзеркалом втулки циліндра використовується подовжена спідниця поршня з контролем осьового зсуву поршневого пальця для обмеження поперечного коливання поршня. Проте, знос є і тут, і це знос абразивний за рахунок нагару. Первинною причиною відкладень на поршні є його висока температура, масло там просто горить. Крім цього наявність сажі в двигуні посилює цей процес.

Треба відзначити, що вуглецеві відкладення вище першого компресійного кільця викликають полірування циліндра в характерних зонах: на наполегливій і протилежної сторони циліндра в результаті коливань поршня викликаної реактивної силою з боку клонували. Підкреслимо ще раз це результат не граничного тертя, а саме абразивного зносу. Полірування трапляється також на осях поршневих пальців. Це відбувається через викривлення і прогинання блоку через механічних і термічних навантажень. Викривлення блоку призводить до розцентровки між осями циліндра і шатуна. Ця проблема часто призводить до підвищення полірування циліндрів в багатоциліндрових двигунах.

На відміну від поршнів з повною бічною поверхнею поршня з усіченої бічною поверхнею забезпечують більш низьку і рівномірну полірування циліндра. Це відбувається через меншого контакту відкладень з дзеркалом втулки циліндра, навіть у викривлених циліндрах. Витрата масла у двигунів з усіченої бічною поверхнею на половину менше, ніж у двигунів з повною бічною поверхнею і більш постійний. Звідси випливає всім відомий і мало ким пояснюється факт підвищеного ресурсу американських моторів. Але це один з факторів, інші ми тут не розглядаємо.

В Європейських ходових випробуваннях підвищена витрата масла завжди асоціюється з поліруванням циліндра. Тому то в Європейських стандартах приділяється така пильна увага фактору із полірування, який в Америці практично ігнорується.

Наслідок цього різні вимоги стандартів і різні склади масел.

Нагар на порушених товщиною всього кілька десятків мікрон, працюючи на вже частково відполірованих циліндрах, надають катастрофічний вплив на витрату масла, прорив газів і знос. Процес починається майже миттєво (максимум 10 000 км) і лавиноподібно. Чим більше знос, тим більше вигорає масла, значить, утворюється більше нагару, який у все більших кількостях зношує циліндр і кільця. Швидко полірується практично вся площа циліндра, масло не затримується в зоні тертя і знімається нижнім поршневим кільцем, змушуючи працювати інші в умовах сухого тертя. Для двигуна це кінець. Що б запустити цей механізм треба або протягнути із заміною масла, коли миючі присадки вже спрацювалися і нагар вимивається, або спочатку використовувати неякісний продукт, або залити високосірчисту паливо. Всі названі прорахунки в обслуговуванні автомобіля мають наслідки сумірні з піском, засипаним в масло з абразивними властивостями ідентичними нагару на бічній поверхні поршня.







Схожі статті