Один рижанин взял у знакомого дизельную машину, и поехал в Литву. Из Литвы машину привезли на буксире - что-то с мотором. Двигатель не заводился, померили компрессию - ее не было. Разобрали - и увидели оплавленные поршни (см. фото). Из-за чего это произошло - по вине водителя, или причина в чем-то другом?

Ситуация

По рассказу водителя, дело было на трассе. Почувствовал потерю тяги, остановился. Что странно - обороты не сбрасывались до холостого хода. Более того - они вдруг начали самопроизвольно расти, и поднялись почти до 4000 об/мин. Выключение зажигания не помогло - двигатель продолжал работать, а заглушить его получилось только варварским способом - удерживая тормоз, воткнуть на месте пятую передачу, и бросить сцепление. Владелец машины сначала не поверил - по его мнению, водитель просто “поотжигал” по литовским скоростным автострадам, и загубил дизель. Но механики, увидев симптомы, сказали, что водитель не при чем. Наоборот, он правильно сделал, что не растерялся, и заглушил мотор. Иначе бы тот окончательно пошел вразнос, и последствия были бы куда хуже.

Причины

Первое, на что подумали - турбина. Бывает, что из-за разрушения ее втулок масло начинает поступать в камеры сгорания, и двигатель от этого разносит очень быстро. Но турбина была в порядке, уровень масла - тоже. Дело было в форсунках. Одна из них - в первом цилиндре - зависла в открытом положении. То есть, топливо лилось постоянно. Кстати, поршень в этом цилиндре был поврежден сильнее всего. Почему такое случается? Как правило - от изношенности или, чаще, засоренности форсунок из-за некачественного топлива. Перестраховаться от такого явления на сто процентов, наверное, невозможно. Но все же можно снизить вероятность его наступления. Часто, когда одна или несколько форсунок начинают неправильно работать, звук мотора становится жестче. Правда, услышать это на ходу зачастую проблематично даже для опытного человека. То есть, остается профилактика.

Действия

В идеале, некоторые производители рекомендуют менять форсунки после 120-150 тыс. км пробега. Понятно, что в наших условиях такое расточительство не особо приемлемо - например, для дизельного VW Passat B5 одна форсунка стоит около 200 латов. Но хотя бы промыть форсунки при таком пробеге - наверное, не помешает. Наименее затратный вариант - добавление в топливо моющей присадки, а наиболее действенный - проверка состояния “живьем”, и промывка на стенде (в среднем - 25-50 латов за форсунку). Кстати, если приходилось заправляться сомнительным топливом, то промывка может потребоваться уже через 20-30 тыс. км. Кстати, если в морозы дизель плохо заводился по утрам, компрессия, а также все его узлы и агрегаты были, вроде, в порядке, одна из причин - частично засоренные форсунки. А если, например, двигатель плохо заводится “на горячую”, то один из вариантов - зависание запорного клапана, пока форсунка не остынет. То есть, при подобных симптомах во избежание вышеупомянутых последствий озадачиться состоянием форсунок заранее будет совсем не лишним.

Семен ЗАХАРОВ

R?ga автомобильная

Почему прогорел поршень?

Анализ различных повреждений поршней показывает, что все причины дефектов и поломок делятся на четыре группы: нарушение охлаждения, недостаток смазки, чрезмерно высокое термосиловое воздействие со стороны газов в камере сгорания и механические проблемы.

Вместе с тем многие причины возникновения дефектов поршней взаимосвязаны, как и функции, выполняемые его различными элементами. Например, дефекты уплотняющего пояса вызывают перегрев поршня, повреждения огневого и направляющего поясов, а задир на направляющем поясе ведет к нарушению уплотнительных и теплопередающих свойств поршневых колец.

В конечном счете это может спровоцировать прогар огневого пояса.

Отметим также, что практически при всех неисправностях поршневой группы возникает повышенный расход масла. При серьезных повреждениях наблюдаются густой, сизый дым выхлопа, падение мощности и затрудненный запуск из-за низкой компрессии. В некоторых случаях прослушивается стук поврежденного поршня, особенно на не прогретом двигателе.

Иногда характер дефекта поршневой группы удается определить и без разборки двигателя по указанным выше внешним признакам. Но чаще всего такая «безразборная» диагностика неточна, поскольку разные причины нередко дают практически один и тот же результат. Поэтому возможные причины дефектов требуют детального анализа.

Нарушение охлаждения поршня — едва ли не самая распространенная причина появления дефектов. Обычно это происходит при неисправности системы охлаждения двигателя (цепочка: «радиатор-вентилятор-датчик включения вентилятора-водяной насос») либо из-за повреждения прокладки головки блока цилиндров. Во всяком случае, как только стенка цилиндра перестает омываться снаружи жидкостью, ее температура, а вместе с ней и температура поршня, начинают расти. Поршень расширяется быстрее цилиндра, к тому же неравномерно, и в конечном итоге зазор в отдельных местах юбки (как правило, вблизи отверстия под палец) становится равным нулю. Начинается задир — схватывание и взаимный перенос материалов поршня и зеркала цилиндра, а при дальнейшей работе двигателя происходит заклинивание поршня.

После остывания форма поршня редко приходит в норму: юбка оказывается деформированной, т.е. сжатой по большой оси эллипса. Дальнейшая работа такого поршня сопровождается стуком и повышенным расходом масла.

В некоторых случаях задир на поршне распространяется на уплотнительный пояс, завальцовывая кольца в канавки поршня. Тогда цилиндр, как правило, выключается из работы (слишком мала компрессия), а говорить о расходе масла вообще трудно, поскольку оно будет просто вылетать из выхлопной трубы.

Недостаточная смазка поршня чаще всего характерна для пусковых режимов, особенно при низких температурах. В подобных условиях топливо, поступающее в цилиндр, смывает масло со стенок цилиндра, и возникают задиры, которые располагаются, как правило, в средней части юбки, на ее нагруженной стороне.

Двухсторонний задир юбки обычно встречается при длительной работе в режиме масляного голодания, связанного с неисправностями системы смазки двигателя, когда количество масла, попадающего на стенки цилиндров, резко уменьшается.

Недостаток смазки поршневого пальца — причина его заклинивания в отверстиях бобышек поршня. Такое явление характерно только для конструкций с пальцем, запрессованным в верхнюю головку шатуна. Этому способствует малый зазор в соединении пальца с поршнем, поэтому «прихваты» пальцев чаще наблюдаются у относительно новых двигателей.

Чрезмерно высокое термосиловое воздействие на поршень со стороны горячих газов в камере сгорания — частая причина дефектов и поломок. Так, детонация приводит к разрушению перемычек между кольцами, а калильное зажигание — к прогарам.

У дизелей чрезмерно большой угол опережения впрыска топлива вызывает очень быстрое нарастание давления в цилиндрах («жесткость» работы), что также может вызвать поломку перемычек. Такой же результат возможен и при использовании различных жидкостей, облегчающих запуск дизеля.

Днище и огневой пояс могут повреждаться при слишком высокой температуре в камере сгорания дизеля, вызванной неисправностью распылителей форсунок. Аналогичная картина возникает и при нарушении охлаждения поршня — например, при закоксовывании форсунок, подающих масло к поршню, имеющему кольцевую полость внутреннего охлаждения. Задир, возникающий на верхней части поршня, может распространяться и на юбку, захватывая поршневые кольца.

Механические проблемы, пожалуй, дают самое большое разнообразие дефектов поршневой группы и их причин. Например, абразивный износ деталей возможен как «сверху», из-за попадания пыли через рваный воздушный фильтр, так и «снизу», при циркуляции абразивных частиц в масле. В первом случае наиболее изношенными оказываются цилиндры в верхней их части и компрессионные поршневые кольца, а во втором — маслосъемные кольца и юбка поршня. Кстати, абразивные частицы в масле могут появиться не столько от несвоевременного обслуживания двигателя, сколько в результате быстрого износа каких-либо деталей (например, распредвала, толкателей и др.).

Редко, но встречается эрозия поршня у отверстия «плавающего» пальца при выскакивании стопорного кольца. Наиболее вероятные причины этого явления — непараллельность нижней и верхней головок шатуна, приводящая к значительным осевым нагрузкам на палец и «выбиванию» стопорного кольца из канавки, а также использование при ремонте двигателя старых (потерявших упругость) стопорных колец. Цилиндр в таких случаях оказывается поврежденным пальцем настолько, что уже не подлежит ремонту традиционными методами (расточка и хонингование).

Иногда в цилиндр могут попадать посторонние предметы. Такое чаще всего происходит при неаккуратной работе во время обслуживания или ремонта двигателя. Гайка или болт, оказавшись между поршнем и головкой блока, способны на многое, в том числе и просто «провалить» днище поршня.

Рассказ о дефектах и поломках поршней можно продолжать очень долго. Но и того, что уже сказано, достаточно, чтобы сделать некоторые выводы. По крайней мере, уже можно определить…

Как избежать прогара?

Правила очень просты и вытекают из особенностей работы поршневой группы и причин появления дефектов. Тем не менее, многие водители и механики забывают о них, что называется, со всеми вытекающими последствиями.

Хотя это и очевидно, но при эксплуатации все-таки необходимо: содержать в исправности системы питания, смазки и охлаждения двигателя, вовремя их обслуживать, излишне не нагружать холодный двигатель, избегать применения некачественного топлива, масла и несоответствующих фильтров и свечей зажигания. А если что-то с двигателем не так, не доводить его «до ручки», когда ремонт уже не обойдется «малой кровью».

При ремонте необходимо добавить и неукоснительно выполнять еще несколько правил. Главное, на наш взгляд, — нельзя стремиться к обеспечению минимальных зазоров поршней в цилиндрах и в замках колец. Эпидемия «болезни малых зазоров», когда-то поразившая многих механиков, все еще не прошла. Более того, практика показала, что попытки «поплотнее» установить поршень в цилиндре в надежде на уменьшение шума двигателя и увеличение его ресурса почти всегда заканчиваются обратным: задирами поршней, стуками, расходом масла и повторным ремонтом. Правило «лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше» работает всегда и для любых двигателей.

Остальные правила традиционны: качественные запасные части, правильная обработка изношенных деталей, тщательная мойка и аккуратная сборка с обязательным контролем на всех этапах.

Изучение различных повреждений поршней показывает, что все причины дефектов и поломок делятся на 4 группы:

• перебои охлаждения
• несовершенство смазки
• неумеренно большое термосиловое влияние со стороны газов в камере сгорания
• механические проблемы.

Совместно с тем многие причины возникновения дефектов поршней взаимосвязаны, как и функции, выполняемые его различными элементами. В частности, дефекты уплотняющего пояса вызывают перегревание поршня , повреждения огневого и направляющего поясов, а задир на направляющем поясе ведет к нарушению уплотнительных и теплопередающих свойств поршневых колец.

В конечном счете это скорее всего спровоцирует прогар огневого пояса.

Почему прогорел поршень

Бедная горючая смесь

На 1 л бензина включает больше 16 кг кислорода. Она горит не очень быстро, мотор перегревается , падает энергия, как итог перегревается весь двигатель. Поршень в этом списке ключевой, ибо он алюминиевый (если не учитывать тюнингованные поршни) и находится прямо в зоне горения топлива. Как общеизвестно алюминий плавится около 660 °С, а когда размыслить, что предельно допустимая температура двигателя лишь 150 градусов, а потом 200 °С уже никакое масло не смазывает, то не долго расчитать, что бедная смесь всё таки способна накалить детали в середине мотора более нежели в 4 раза больше.

Плохой бензин

Бодяжный бензин прожигает поршень по той же причине — в результате перегрева. Потому, что бензин, который мы заливаем себе в бензобак, частенько, бензином зваться не может. Правильный бензин горит при достаточно низкой температуре, при этом очень усиленно расширяясь, ведь сущность любого газа, загоняемого в верхнюю мертвую точку (ВМТ ), заключается в том, чтоб он предельно расширился относительно своего первоначального объёма, тем самым предельно убедительно толкая поршень книзу, а горение и выделяемая температура — это всё побочные эффекты, лишенный которых двигатель бы прекрасненько обходился. В плохом бензине, как и в нормальном, есть такие составляющие, как бензол, газолин и другие нехорошые вещества. Дело в том, что содержатся они в низкокачественных “бензинах” абсолютно в других пропорциях, а собственно в бОльших пропорцих, чем допускают стандарты.

Прогорел поршень признаки и симптомы

Эти два диво-компонента горят, выделяя побольше тепла и при этом имеют малый коеффицент расширения при сгорании, а и при этом ещё и, будучи в составе бензина, замедляют темп горения, снижая мощь. Следовательно, при езде на таком топливе для достижения должной тяги требуется петлять ручку газа больше, чем при езде на нормальном бензине, но вот несчастье: необходимую тягу мы получаем в комплекте с гораздо большей температурой горения и перерасходом топлива, а результатом этого и есть дыра в поршне.

На работе поршня сказывается множество факторов и невозможно однозначно дать ответ прогорит конкретный поршень или произойдет, какой-то иной дефект. Можно оценить вероятность свершения того или иного события. И для того чтобы не допустить наступление такого неприятного события как прогар поршня необходимо соблюдать правила записанные в РЭ. Ведь прогар поршня это чисто эксплуатационный дефект.

Поршень двигателя внутреннего сгорания является, едва ли, не самой важной деталью. Именно поршень преобразует тепловую энергию в механическую, что и приводит двигатель в движение. К тому же, на поршень двигателя возложены такие функции, как отвод газов из камеры сгорания, а также ее герметизация. Стоит ли говорить, что для успешной реализации всех этих требований, поршень двигателя должен обладать особыми свойствами, особой прочностью, чтобы надежно выполнять свою работу на протяжении длительного срок службы?

Устройство поршня двигателя

Давайте вкратце рассмотрим, как устроен автомобильный поршень. Для начала необходимо отметить, что это цельный элемент, который изготавливается путем литья, либо же штамповки. Приходилось ли вам слышать про кованные поршни? Так вот, кованными, как раз, называют штампованные поршни. Выполняются эти элементы двигателя из сплавов алюминия, реже из стали. Такое решение вызвано тем, что поршень должен отвечать сразу трем характеристикам:

• Прочность;
• Легкость;
• Термоустойчивость.

Если же попытаться разобрать устройство поршня, то можно выделить такие элементы, как головка поршня, т.е. рабочая поверхность и его юбка. В зависимости от типов двигателя, головка поршня может иметь различную форму. В бензиновых моторах, она практически плоская, с незначительным возвышением в центре. Иногда на поршнях могут быть выточены вырезы под клапана. Говоря про поршень , необходимо упомянуть о более сложной его форме. Дело в том, что и камера сгорания в дизелях немного нестандартная, она спроектирована таким образом, чтобы создать завихренее газов и улучшить образование горючей смеси.

На боковой грани поршня расположены отверстия под крепление поршневых колец. Если говорить вкратце об их назначении, то это создание герметичности между поршнем и стенками цилиндра, а также удаление излишков масла из цилиндра, дабы они не сгорали вместе с горючей смесью. Как правило, на поршень устанавливается три кольца — одно из которых и является маслосъемным, а другие два – компрессионные, то есть удерживающие газы и давление внутри камеры сгорания.

Проблемы, которые могут возникать с поршнем

Так как поршень имеет определенный срок службы, вполне логично, что когда-то с ним начнутся проблемы. Таковые можно разделить на 2 группы:

• Проблемы теплового характера;
• Проблемы механического характера;

Как правило, одно от другого зависит. К примеру, возьмем за основу наиболее часто встречающиеся проблемы – стук поршня и образование сизого дыма из выхлопной трубы. Это свидетельствует о не герметичности цилиндропоршневой группы. В результате залегших, или стершихся поршневых колец, масло проникает в камеру сгорания, а давление, которое образуется в ходе сжатия поршнем газов, прорывается сквозь рабочую поверхность. Результатом становится такая неприятность, как поршня. Если прогорел поршень на дизельном двигателе, причина этому аналогично.

Результат всей этой неприятности один – необходимость производить дорогой ремонт.

Почему прогорает поршень?

Возникновению этой проблемы могут служить несколько причин:

1. Проблемы, связанные с охлаждением поршня;
2. Недостаток смазывающей жидкости;
3. Механические проблемы, в результате которых было высокое давление в камере сгорания.

Мы рассмотрели с вами назначение и устройство поршня двигателя, а также обратили внимание на проблемы, которые могут возникнуть с данным элементом. Надеемся, что вам удалось пополнить свой запас знаний, прочитав нашу статью.

Зона днища и жарового пояса полностью разрушена. Жаровой пояс прогорел до упрочняющей вставки. Расплавленный материал поршня продвинулся по юбке поршня и вызвал там также повреждения и задиры. Упрочняющая вставка первого компрессионного кольца сохранилась частично только еще на левой стороне поршня.

Остаток упрочняющей вставки отсоединился во время работы от поршня и вызвал в камере сгорания другие разрушения. Части поршня отлетали с такой силой, что попали через впускной клапан во впускной коллектор и тем самым также в смежный цилиндр и там также нанесли повреждения (следы ударов).

к рис. 2: в направлении впрыска одной или несколькими струями форсунок на днище поршня и на краю жарового пояса появились эрозионные прогары. Юбка поршня и зона поршневых колец не имеют задиров.

Оценка повреждения

Повреждения такого рода возникают особенно в дизельных двигателях непосредственного впрыска. Предкамерных дизельных двигателей это касается только в том случае, если одна из предкамер повреждена и в результате этого предкамерный двигатель превращается в двигатель непосредственного впрыска.

Если форсунка соответствующего цилиндра не поддерживает давление впрыска после окончания процесса впрыска и давление падает, вибрации в топливопроводе высокого давления могут еще раз поднять иглу форсунки, так что после окончания процесса впрыска снова впрыскивается топливо в камеру сгорания (механические форсунки).

Если кислород в камере сгорания исчерпан, то отдельные капли топлива протекают через всю камеру сгорания и попадают на днище перемещающегося вниз поршня ближе к краю. Они быстро догорают там при нехватке кислорода, причем образуется довольно много тепла. При этом материал в этих местах смягчается. Динамические силы и эрозия быстро протекающих газов сжигания вырывают отдельные частицы из поверхности или снимают головку полностью, что приводит к повреждениям.

Возможные причины повреждения

1. негерметичные форсунки или тяжело перемещающиеся или заклинившиеся иглы форсунок.
2. поломанные или ослабившиеся пружины форсунок.
3. дефектные клапаны понижения давления в топливном насосе высокого давления количество впрыскиваемого топлива и момент впрыска не отрегулировано по инструкции изготовителя двигателя.
4. в предкамерных двигателях: дефект предкамеры, но только в сочетании с одной из вышеназванных причин.
5. задержка зажигания из-за недостаточного сжатия в результате слишком большого зазора, неправильных фаз газораспределения или негерметичных клапанов
6. слишком большая задержка из-за несклонного к воспламенению дизельного топлива (слишком низкое цетановое число)