Zużycie tłoków, pierścieni tłokowych i cylindrów wskutek zalania paliwem
Opis
- Oznaki silnego zużycia progu ogniowego i trzonka tłoka.
- Zatarcia na trzonku tłoka – charakterystyczne dla pracy bez środka smarnego wskutek zalania paliwem.
- Pierścienie tłokowe wykazują ślady silnego radialnego zużycia (Rys. 1). Oba progi (powierzchnie nośne) pierścienia zgarniającego olej są starte (Rys. 2). Dla porównania na Rys. 3: profil nowego i starego pierścienia zgarniającego olej (podkładki sprężystej z fazką).
- Podwyższone zużycie oleju.
Ocena
Zalanie paliwem wskutek zakłóceń spalania zawsze powoduje uszkodzenie filmu olejowego. Jego skutkami są zwiększony udział tarcia półpłynnego i silne zużycie radialne pierścieni tłokowych w dość krótkim czasie. Charakterystyczne zatarcia spowodowane przez paliwo (patrz rozdział „Zatarcia wskutek zalania paliwem“) powstają dopiero, gdy film olejowy zostanie uszkodzony na tyle, że jakość smarowania jest niedostateczna. Coraz mniej skuteczne smarowanie powoduje znaczne zużycie pierścieni tłokowych, rowków pierścieni tłokowych i gładzi cylindrów.
Trzonek tłoka ulega początkowo lżejszemu uszkodzeniu, gdyż jest regularnie zasilany z mechanizmu korbowego nowym, posiadającym jeszcze dobre właściwości smarne olejem. Po zmieszaniu ścieru ze strefy suwu tłoka z olejem smarnym i utracie przez coraz bardziej rozcieńczony olej właściwości smarnych zużycie rozprzestrzenia się na wszystkie punkty łożyskowania silnika. Dotyczy to szczególnie sworzni tłokowych i czopów wału korbowego.
Możliwe przyczyny
- Częsta jazda po krótkich odcinkach, powodująca rozcieńczenie oleju paliwem.
- Domieszanie płynu chłodzącego do oleju silnikowego.
- Niedostateczna jakość oleju silnikowego.
- Zalanie paliwem wskutek niepełnego spalania spowodowanego zakłóceniami sterowania składem mieszanki.
- Uszkodzenia instalacji zapłonowej (braki iskry).
- Niedostateczne ciśnienie sprężania albo złe napełnianie cylindra przez starte lub połamane pierścienie tłokowe.
- Nieprawidłowy występ tłoka: tłok bije w głowicę cylindra. Spowodowane tym wibracje prowadzą w silnikach wysokoprężnych z wtryskiem bezpośrednim do niekontrolowanego wtryskiwania paliwa z wtryskiwaczy i zalanie cylindra paliwem (patrz rozdział „Ślady bicia na główce tłoka“).
- Złe napełnianie przez zatkany filtr powietrza.
- Wadliwe i nieszczelne dysze wtryskowe.
- Wadliwa lub nieprawidłowo ustawiona pompy wtryskowa.
- Źle ułożone przewody wtryskowe (drgania).
- Złe napełnianie przez wadliwą lub zużytą turbosprężarkę.
- Niska jakość paliwa (słaby samozapłon i niepełne spalanie).
Zużycie pierścieni tłokowych krótko po remoncie generalnym silnika
Opis
- Tłoki nie wykazują uszkodzeń ani zużycia.
- W ramach pobieżnych oględzin pierścienie tłokowe nie wykazują zużycia, po dokładnym obejrzeniu widać nienormalne zużycie zgarniających olej krawędzi pierścieni, głównie dolnych (patrz powiększenie).
- Wyczuwalny zadzior na dolnej krawędzi bieżni pierścienia tłokowego.
Ocena
Zużyte krawędzie pierścieni tłokowych generują między bieżniami tych pierścieni i gładzią cylindra duże siły hydrodynamiczne (Rys. 2) spowodowane powstaniem tak zwanego klina olejowego.
Pierścienie tłokowe wsuwają się przy ruchach tłoka na film olejowy i wznoszą się nieco nad gładź cylindra. Wskutek tego do komory spalania dostaje się coraz więcej oleju, który jest tam spalany.
Możliwe przyczyny
Zadzior powstaje, jeżeli po remoncie silnika pierścienie tłokowe nie mają optymalnych warunków pracy. Przyczyną jest głównie niedostateczna albo nieprawidłowa obróbka wykończeniowa cylindrów. Używanie tępych pilników do honowania i zbyt silny docisk powodują powstawanie na powierzchni cylindra zadziorów i wzniesień. Takie metalowe zadziory są zginane w kierunku obróbki (Rys. 3). Mówi się tu o płaszczu blaszanym, który zwiększa tarcie w fazie docierania silnika i uniemożliwia gromadzenie się oleju silnikowego w drobnych żyłach grafitu.
Jeżeli zadziory takie nie zostaną usunięte w ostatnim kroku obróbki – honowaniu metodą plateau (inaczej honowaniu gładkościowym), w czasie docierania silnika dochodzi do przedwczesnego zużycia krawędzi pierścieni tłokowych. Pierścienie tłokowe wbrew swojemu przeznaczeniu zdzierają płaszcz blaszany i czyszczą żyły grafitu. Powoduje to jednak ich zużycie i powstawanie zadziorów. Powstały tak zadzior na krawędzi pierścienia tłokowego ściera się bardzo trudno. Uszkodzone pierścienie tłokowe wymagają wymiany.
Zamontowany drugi zestaw pierścieni tłokowych ma zapewnione o wiele lepsze, prawie normalne warunki pracy. Pierwszy zestaw pierścieni usunął już praktycznie całą niekorzystną warstwę krawędziową z gładzi cylindra, czyli płaszcz blaszany. Po wymianie pierścieni tłokowych zużycie oleju normalizuje się. Często przypisuje się to niesłusznie złej jakości materiału zamontowanych jako pierwsze pierścieni tłokowych.
Powiększenie mikroskopowe (Rys. 4) pokazuje zagięte czubki na przekroju powierzchni cylindra po nieprawidłowym wyhonowaniu gładzi cylindra (płaszcz blaszany). Rys. 5 pokazuje powierzchnię po wyhonowaniu metodą plateau. Zadziory i czubki zostały praktycznie usunięte, żyły grafitu są otwarte. Pierścienie tłokowe mają dobre warunki docierania, a więc wysoką żywotność. Szczególnie skuteczna jest metoda honowania płaszczyzny specjalną szczotką.
Niesymetryczny obraz pracy tłoka
Opis
Rys. 1:
- Obraz pracy tłoka jest niesymetryczny na całej wysokości tłoka.
- Próg ogniowy z lewej strony tłoka nad główką sworznia i naprzeciwko dolnej krawędzi tłoka jest metalicznie starty.
- Nierównomierny obraz zużycia pierścienia uszczelniającego.
Rys. 2:
Ukośne otarcia ze zużyciem skoncentrowanym w dolnej prawej krawędzi tłoka, przy otworze pod wtryskiwacz oleju chłodzącego i poniżej otworu sworznia tłokowego.
Ocena
Tego rodzaju asymetryczny obraz zużycia wskazuje na nieprosty ruch tłoka w otworze cylindra i nierównoległość między osiami sworznia tłokowego i wału korbowego. Pierścienie tłokowe nie uszczelniają dostateczne wskutek niedokładnego przyłożenia do cylindra. Gorące spaliny są przedmuchiwane i nadmiernie rozgrzewają pierścienie tłokowe oraz ściankę cylindra. Osłabia to film olejowy, co może prowadzić do otarć spowodowanych niedostatecznym smarowaniem. Wskutek ukośnego ruchu tłoka w cylindrze i jego ruchy, przy pierścieniach tłokowych powstaje efekt pompowania. Wtłacza on olej do komory spalania i zwiększa jego zużycie. W określonych warunkach występuje przesuw osiowy sworznia tłokowego, co może spowodować zużycie albo pęknięcie zamka (patrz rozdział „Uszkodzenia tłoków przez złamane zamki sworzni tłokowych“).
Możliwe przyczyny
- Wygięte lub zwichrowane korbowody.
- Ukośnie przewiercone główki korbowodów.
- Otwór cylindra nie jest dokładnie prostopadły do osi wału korbowego.
- Krzywo zamontowane pojedyncze cylindry (deformacje przy montażu).
- Czop korbowodu nie jest równoległy do osi wału korbowego.
- Krzywo wywiercona główka korbowodu (nierównoległość osi).
- Za duży luz korbowodu, w szczególności w połączeniu z asymetrycznymi korbowodami (przesunięcie środkowe między korbowodem i dużym łożyskiem korbowodu).