Hарушения режима сгорания 1/3

Материал поршня местами сильно нагревается: в предкамерных двигателях в местах попадания предкамерных струй (рис. 3 и рис. 4), а в двигателях с непосредственным впрыском – по краю углубления (рис. 1). В этих местах материал сильнее расширяется. Поскольку перегретые места окружены холодным материалом, материал подвергается здесь выходящей за пределы эластичности деформации. При остывании происходит противоположный процесс: в местах, в которых материал сначала подвергался обжатию и вытеснению, возникает нехватка материала.

В результате этого появляются напряжения при растяжении, которые вызывают трещины от напряжения. Если на напряжения от термической нагрузки накладываются напряжения от прогибания пальца, то из трещин от напряжения образуется очень широкая основная трещина, которая приводит к поломке и выходу поршня из строя.

• Ошибки в приготовлении смеси из-за неподходящих впрыскивающих форсунок, нарушений в работе топливного насоса высокого давления и повреждений предкамеры.
• Высокая температура из-за неисправностей в системеохлаждения.
• Неисправности моторного тормоза или его чрезмерноеиспользование. Последствие: перегрев.
• Недостаточное охлаждение поршней с охлаждающим каналом, например, из-за забитых или изогнутых форсунок охлаждающего масла.
• Перепады температур в двигателях с часто меняющейся нагрузкой, например, в городских автобусах или землеройных машинах.
• Использование поршней неверной спецификации,например, без охлаждающего канала, хотя нужно было использовать поршень с охлаждающим каналом.
• Монтаж поршней других изготовителей, не усиленных волокнистыми вставками по краю углубления.
• Монтаж поршней с неподходящей для двигателя формой углубления (см. главу «Задиры на головке поршня в результате использования неподходящих поршней»).

Причиной поломок перемычек между канавками являются не дефекты материала, а чрезмерная нагрузка на материал. Различают 3 причины:

1. Детонационное сгорание:
Октановое число топлива не покрывает потребность двигателя во всех режимах работы и нагрузки (см. главу «Общая информация о повреждениях поршня из-за нарушений режима сгорания в двигателях с принудительным воспламенением смеси»). Поломки перемычек между канавками колец из-за детонационного сгорания возникают большей частью на нагруженной стороне. Причиной детонационного сгорания в дизельном двигателе является задержка зажигания.

2. Гидравлические удары:
В неработающем или работающем двигателе жидкость (вода, охлаждающее средство, масло или топливо) случайно попадает в камеру сгорания. Поскольку жидкости не поддаются сжатию, во время такта сжатия возникает огромная нагрузка на поршень и кривошипно-шатунный механизм. Последствие: поломки перемычек между канавками колец, поломки бобышек или повреждения шатунов и коленчатого вала. На рис. 3 показано прохождение трещины, образовавшейся в результате детонационного сгорания и гидравлических ударов: вызвавшее поломку усилие воздействовало сверху на перемычку между канавками колец, из-за чего концы трещины разошлись книзу.

Детонационное сгорание в двигателях с принудительным воспламенением смеси:

• Использование топлива с недостаточной детонационной стойкостью. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т.е. октановое число топлива должно обеспечивать требуемую детонационную стойкость для двигателя во всех рабочих состояниях.
• Дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива.
• Слишком высокая степень сжатия, вызванная чрезмерным шлифованием торцевой поверхности блока цилиндров двигателя и головки блока цилиндров, например, в ходе ремонта или тюнинга двигателя.
• Слишком большое опережение зажигания.
• Слишком бедная смесь и в результате этого повышенная температура сгорания.
• Слишком высокая температура всасываемого воздуха, например, из-за недостаточной вентиляции моторного отсека или несвоевременного переключения заслонки всасываемого воздуха на летний режим (особенно в старых карбюраторных двигателях).

Детонационное сгорание в дизельных двигателях:

• Впрыскивающие форсунки плохо распыляют топливо или негерметичны.
• Слишком низкое давление впрыска впрыскивающих форсунок.
• Слишком низкое давление сжатия из-за использования неподходящих уплотнений головки блока цилиндров, слишком малые выступы поршней, негерметичные клапаны, поврежденные или изношенные поршни.
• Неисправные уплотнения головки блока цилиндров.
• Повреждения предкамеры.
• Ненадлежащее или чрезмерное применение средств для облегчения пуска (пусковая жидкость в аэрозольнойупаковке) при запуске холодного двигателя.
• Неисправный турбонагнетатель.

При гидравлических ударах:

• Случайное всасывание воды при переезде через скопления воды или из-за попадания большого количества брызг от движущихся впереди или проезжающих мимо транспортных средств.
• Заполнение цилиндра при неработающем двигателе:
  • водой из-за негерметичности уплотнения головки блока цилиндров или трещин в деталях.
  • топливом из-за негерметичности впрыскивающих форсунок (только у двигателей с принудительным воспламенением смеси и системой впрыска). Остаточное давление в системе впрыска сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр.

В обоих случаях описанное повреж- дение возникает при пуске.

Во время эксплуатации поршни ударялись о головку блока цилиндров или о вихревую камеру и один из клапанов. Данное воздействие силы еще пока не привело к поломкам. Однако следы износа поршневых колец и юбки поршня указывают на то, что в результате этих ударов возникло нарушение режима сгорания из-за избытка топлива в камере сгорания.

Удары поршня вызывают сотрясения головки блока цилиндров. Под действием этих сотрясений во впрыскивающей форсунке также возникают колебания. Поэтому форсункав закрытом состоянии не может поддерживать давление, из-за чего происходит бесконтрольное впрыскивание топлива в цилиндр. Следствием этого является избыток топлива в камере сгорания, приводящий к повреждению масляной пленки. В связи с этим усиливается полусухое трение, вызывающее износ поршневых колец, а также повышается расход масла. По мере разрушения масляной пленки под действием топлива, приводящего к недостатку смазки, образуются характерные места истирания от избытка топлива (см. главу «Места трения от работы всухую из-за избытка топлива в камере сгорания»).

В начальной стадии наблюдается незначительное повреждение юбки поршня, так как она регулярно снабжается кривошипно-шатунным механизмом свежим маслом, еще обладающим смазочными свойствами. Лишь после того, как абразивные частицы из зоны хода поршней перемешаются со смазочным маслом и смазочное масло утратит прочность из-за разбавления, происходит дальнейшее распространение износа.

• Неверный размер выступа поршня. Выступ поршня не был проверен или откорректирован в рамках ремонта двигателя.
• Несоосно просверленное отверстие втулки нижней головки шатуна в ходе замены.
• Эксцентрическое (несоосное) шлифование коленчатого вала.
• Несоосная доработка отверстия под подшипник (при доработке крышек подшипников коленчатого вала).
• Монтаж уплотнений головки блока цилиндров недостаточной толщины.
• Отложения масляного нагара на головке поршня и в результате этого уменьшение или полное исчезновение зазора между днищем поршня в верхней мертвой точке и головкой блока цилиндров.
• Неверные фазы газораспределения из-за неправильнойрегулировки, удлинения цепи, соскакивания зубчатыхремней.
• Отклонение длины шатуна.
• Чрезмерная доработка торцевой поверхности головки блока цилиндров и в результате этого смещение фаз газораспределения. (Изменяется расстояние между ведущим и ведомым колесами, которое иногда невозможно откорректировать из-за определенной настройки ремней или цепей, вызванной особенностями конструкции.)
• При замене колец седел клапанов не обратили внимание на правильное положение седел клапанов. Если поверхность седел клапанов размещается в головке блока цилиндров недостаточно глубоко, то из-за неправильного расположения в головке блока цилиндров клапаны слишком далеко выступают за кромку.
• Превышение максимально допустимого числа оборотов двигателя. Из-за повышенной силы инерции клапаны несвоевременно закрываются и сталкиваются с поршнем.
• Слишком большой зазор в опорах шатунов или изношенный шатунный подшипник, особенно при движении на спуск на очень высоких оборотах.