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.