Zakłócenia spalania 2/3

Informacje dotyczące diagnostyki

Co to jest spalanie żarzeniowe i jak nie niego dochodzi? Dlaczego główka tłoka jest stopiona za pierścieniami tłokowymi? Co się dzieje, gdy w silnikach wysokoprężnych z wtryskiem bezpośrednim dysza wtryskiwacza nie utrzymuje ciśnienia wtrysku? Ten artykuł zawiera odpowiedzi.

Wytopienia główki tłoka i trzonka tłoka (silniki benzynowe)

Stopiona główka tłoka za pierścieniami tłokowymi.
Trzonek tłoka bez otarć, stopiony materiał został przeniesiony z uszkodzonego miejsca na trzonek tłoka.

Ocena

Wytopienia główek tłoków w silnikach benzynowych są spowodowane spalaniem żarzeniowym w tłokach o praktycznie płaskim denku i większych powierzchniach ściskania. Do spalania żarzeniowego dochodzi, gdy żarzące się elementy w komorze spalania przekraczają temperaturę samozapłonu mieszanki. Są to przede wszystkim: świeca zapłonowa, zawory wydechowe i osady nagaru olejowego na ściankach komory spalania.

W strefie powierzchni ściskania główka tłoka rozgrzewa się mocno wskutek spalania żarzeniowego. Wysokie temperatury powodują, że konsystencja materiału tłoka staje się ciastowata, a siła masowa i wdzierające się do miejsca uszkodzenia spaliny powodują otarcie do wysokości pierścienia zgarniającego olej.

Możliwe przyczyny

Świece zapłonowe o niskiej wartości cieplnej.
Zbyt uboga mieszanka, a przez to nadmierne temperatury spalania.
Uszkodzone zawory albo za mały luz zaworowy: zawory nie zamykają się prawidłowo. Gorące spaliny powodują żarzenie zaworów. Dotyczy to przede wszystkim zaworów wydechowych, ponieważ zawory wlotowe są chłodzone świeżymi gazami.
Żarzące się pozostałości procesu spalania na denkach tłoków, głowicy cylindra, zaworach i świecach.
Nieodpowiednie paliwo o niskiej liczbie oktanowej. Jakość paliwa musi odpowiadać stosunkowi sprężania silnika, tzn. liczba oktanowa paliwa musi w każdej sytuacji pokrywać wymagania silnika w zakresie jakości spalania.
Olej napędowy w benzynie: zmniejsza liczbę oktanową paliwa.
Wysoka temperatura silnika i zasysanego powietrza wskutek niewystarczającej wentylacji komory silnika.
Ogólne przegrzanie silnika.

Nadtopienia i wytopienia na główce tłoka (silniki wysokoprężne)

Rys. 1:

Całkowicie zniszczona główka tłoka.
Próg ogniowy stopiony do wysokości gniazda pierścienia.
Otarcia i uszkodzenia trzonka tłoka spowodowane stopieniem i starciem materiału tłoka.
Częściowo oderwane gniazdo pierścienia.
Uszkodzenia (ślady bicia) we wszystkich komorach spalania, spowodowane przez materiał tłoka i oderwane części gniazd pierścieni.

Rys. 2:

Erozyjne wytopienia na denku cylindra albo na progu ogniowym w kierunku wtrysku paliwa z dysz.
Brak otarć na trzonku tłoka i w strefie pierścienia tłokowego.

Ocena

Tego rodzaju uszkodzenia występują szczególnie w silnikach wysokoprężnych z układem wtrysku bezpośredniego. Silniki posiadające komory wstępne wykazują tego rodzaju uszkodzenia tylko, gdy komora wstępna jest uszkodzona i paliwo jest wskutek tego wtryskiwane bezpośrednio do komory spalania.

Jeżeli w przypadku silników wysokoprężnych z wtryskiem bezpośrednim wtryskiwacz odpowiedniego cylindra nie utrzymuje wymaganego ciśnienia wtrysku, wibracje w przewodzie wtryskowym mogą jeszcze raz podnieść iglicę. Paliwo jest ponownie wtryskiwane do komory spalania. Po zużyciu tlenu kropelki paliwa przepływają przez komorę spalania i dostają się na denko tłoka.

Tam spalają się w wysokiej temperaturze, co powoduje, że konsystencja materiału tłoka staje się ciastowata. Siła masowa i erozyjne działanie przepływających szybko spalin wyrywają pojedyncze cząsteczki z powierzchni (Rys. 2) albo całkowicie zdzierają główkę tłoka (Rys. 1).

Możliwe przyczyny

Nieszczelne wtryskiwacze albo utrudniony ruch lub blokady iglic wtryskiwaczy.
Pęknięte lub zmęczone sprężyny dysz wtryskiwaczy.
Uszkodzone reduktory ciśnienia w pompie wtryskowej.
Dawka wtrysku i moment wtrysku nie są zgodne z wymaganiami producenta silnika.
W przypadku silników wyposażonych w komorę wstępną: defekt komory wstępnej w połączeniu z jedną z wyżej wymienionych przyczyn.
Opóźnienie zapłonu wskutek niedostatecznego sprężenia spowodowanego nadmierną szerokością szczeliny, nieprawidłowymi czasami rozrządu lub nieszczelnymi zaworami.
Zbyt duże opóźnienie zapłonu wskutek oleju napędowego o niedostatecznej jakości (za niska liczba cetanowa).
Zła jakość napełniania wskutek defektu turbosprężarki.