Поршень дизельного двигателя: Почему прогорел поршень?

Содержание

Почему прогорел поршень?

Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы.

Поршневая группа — традиционный источник неприятностей, подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, и, пожалуйста, – повышенный расход масла, сизый дым, стук.

При «вскрытии» такого мотора неминуемо обнаруживаются задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен — требуется дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что его довели до такого состояния?

Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь поршневая группа современного двигателя — «материя тонкая» во всех смыслах.

Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них, способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к выходу двигателя из строя.

Во многих случаях простая замена поврежденных деталей — не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта осталась, а раз так, то его повторение неминуемо.

Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно — необходимо выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится, делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных дефектов и поломок, неплохо было бы знать…

Как работает поршень?

Поршень подвижная деталь, плотно перекрывающая цилиндр в поперечном сечении и перемещающаяся вдоль его оси.

Поршень предназначен для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. современного двигателя — деталь на первый взгляд простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции воплощен опыт многих поколений разработчиков.

И в какой-то степени поршень формирует облик всего двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль, перефразировав известный афоризм: «Покажи мне поршень, и я скажу, что у тебя за двигатель».

Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько задач. Первая и главная — воспринять давление газов в цилиндре и передать возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя.

Решить задачу преобразования давления газов во вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание масла из картера в камеру сгорания.

Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены особые отверстия.

Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с помощью тех же поршневых колец — через них тепло передается от днища стенке цилиндра и далее — охлаждающей жидкости. Однако в некоторых наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение — форсунка подает масло во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и «перекладки», вызывающие «болтание» поршня в цилиндре, негативно сказываются на уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы двигателя.

Удерживать поршень в таком положении призван направляющий пояс — юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно: необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе.

Задача конструирования юбки усложняется тем, что температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их температуры нагрева разнятся во много раз.

Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений.

Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в продольном — конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя заклиниванию.

Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают расширение всей юбки.

Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления поршней — не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения, характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется мощный шатун, «могучий» коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на всяческие ухищрения с формой поршня.

В конструкции поршня могут быть и другие «хитрости». Одна из них — обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум из-за «перекладки» поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает специальный микропрофиль на рабочей поверхности — микроканавки с шагом 0,2-0,5 мм, а уменьшить трение — специальное антифрикционное покрытие. Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный — здесь самая высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания). Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием.

Все, что мы рассказали, — далеко не полный перечень требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие), поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов, поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить, почему, к примеру, возник задир или…

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 непрогретом 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.

Поршень дизеля Д6/Д12 СБ504-05-18-1/2. Статьи компании «ООО «СибТехКом»»

Внутри цилиндра помещается точно подогнанный по диаметру поршень. Поршень является как бы подвижным дном рабочей полости – рабочего объема. Рабочий объем дизеля, таким образом, ограничен вокруг стенками цилиндра, сверху закрывающей головкой блока, снизу поршнем. Поршень может двигаться по цилиндру вверх-вниз на расстояние рабочего хода машины, то есть совершает возвратно-поступательное движение. Под воздействием огромного давления газов от сгоревшего топлива, поршень двигается внутри цилиндра, передавая энергию, через шатун, коленчатому валу. Обычно поршни изготавливают из алюминиевого сплава. Этот металл имеет свойство эффективной теплопередачи. Изначально поршни делались из стали или чугуна. Но впоследствии от этого отказались. 

1 – заглушка; 2 – поршневой палец; 3 – поршень; 4 – компрессионные кольца; 5 – маслосъемные кольца

Поршни 3 дизеля 1Д12 (рис.13) представляют собой единую отливку из алюминиевого сплава. Верхняя часть называется головкой и является рабочей частью поршня. Днище головки имеет форму, которая способствует лучшему сгоранию топлива. Боковая, цилиндрическая часть поршня называется «юбкой» и является направляющей частью. Поршень представляет сложный усечённый конус. Поэтому форма рассчитана так, что при нормальном нагреве поршень принимает форму правильного цилиндра. В верхней части поршня проточены четыре кольцевые канавки для поршневых колец 4 и 5, а в нижней части – одна канавка. Компрессионные кольца 4 уплотняют зазор между поршнем и стенкой цилиндра, предотвращая прорыв газов высокого давления из рабочей полости цилиндра в картер. Кольца изготовлены из чугуна. Маслосъёмные кольца 5 предназначены для съёма излишней смазки со стенок гильзы цилиндра, а так же значительного отвода тепла от поршня. Изготавливаются из стали или чугуна. Поршневой палец 2 предназначен для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Ограничения движения пальца по оси осуществляется заглушкой 1. Охлаждается поршень, в основном, маслом, которое попадает на него изнутри картера методом разбрызгивания, а также через поршневые кольца отдает тепло на стенки цилиндра.  Юбка имеет очень мелкие кольцевые проточки для удержания тонкого слоя масла на теле поршня. Этот слой облегчает скольжение поршня внутри цилиндра. Причём рабочий зазор между поршнем и цилиндром менее 0,1 мм. На ширококолейных тепловозах поршни составные и состоят из трёх частей. Проставка – это часть, которая крепится к шатуну. Срок службы проставки большой, и изготавливается она из стали. На проставку крепятся отдельно изнашиваемые части поршня: юбка и головка поршня, которые изготовлены из алюминиевого сплава. По мере износа эти детали заменяются новыми. Форма поршня не цилиндрическая. Во время работы дизеля поршень нагревается с различной температурой. Головка нагревается сильнее, следовательно, и расширяется сильнее. А низ юбки нагревается слабее и расширяется тоже слабее. Именно этого явления на первых двигателях не учитывали, отсюда и малый срок службы поршней, либо они просто заклинивали в цилиндрах при максимальной нагрузке. Но хотя зазор между цилиндром и поршнем очень мал, всё же даже этот минимальный зазор уменьшается с помощью поршневых колец, называемых компрессионными. На многих двигателях трущиеся поверхности колец, хромированные для увеличения срока службы и для лучшего притирания к цилиндру. Количество компрессионных колец на разных двигателях может быть разным, а также форма тоже разная. По мере износа колец зазор между поршнем и цилиндром увеличивается. Уменьшается мощность двигателя, увеличивается расход топлива. Масло и внутренние поверхности картера быстро загрязняются продуктами горения. А также увеличенный зазор опасен тем, что в зазор могут прорваться газы в момент рабочего хода поршня, и есть опасность взрыва масляного тумана в картере двигателя. Хотя это и редкое явление. Также на поршнях устанавливаются маслосъёмные кольца. При работе цилиндры смазываются маслом. С помощью этих колец снимается излишний слой масла и через отверстия в юбке поршня сливается в картер. При износе маслосъёмных колец в камеру сгорания попадает масло, там оно сгорает и образуется нагар и в канавках поршневых колец, и в седлах клапанов, и на днище поршня, и в выпускных каналах. Подвижность колец уменьшается, увеличивая износ и цилиндров и самих колец. Снижается теплоотдача от поршня, поэтому может образоваться местный перегрев и появление трещин на поршне. Может нарушиться герметичность клапанов. Отверстие под поршневой палец немного смещено от оси, чтобы уменьшить эффект перекоса поршня в цилиндре при рабочем ходе. Под воздействием давления газов поршень немного перекашивается в цилиндре, вызывая неравномерный износ как цилиндра, так и самого поршня. Для уменьшения этого эффекта, отверстие смещено, а на поршнях ставится метка для установки в правильное положение.

Расплавление днища и жарового пояса поршня на дизельных двигателях

Описанное в данном разделе повреждение охватывает несколько стадий, начиная с лёгких дефектов поршня и заканчивая капитальной поломкой двигателя.

  • Головка поршня имеет следы эрозии.
  • На головке поршня видны оплавления — вплоть до совершенно расплавленного днища поршня .
  • В наиболее критических случаях на поршне появляются задиры по всей длине и по всей окружности.
  • На поршне имеется отверстие.

Причины проявления

Это повреждение возникает из-за термической перегрузки поршня. В данном случае следует рассматривать две причины повреждения, различающиеся между собой:

Нарушение процесса сгорания топлива:

Этот дефект можно определить по следующим признакам в двигателе:

  • Кромка камеры сгорания имеет «скусы».
  • Плохое струйное распределение инжекторных форсунок.
  • Давление и объём подачи топлива инжекторных форсунок настроены неправильно.
  • Жаровой пояс в направлении оси поршневого пальца имеет задиры.

Сбой процесса сгорания топлива может иметь несколько причин.

  • В камере сгорания находится слишком богатая воздушнотопливная смесь. В этом случае следует рассмотреть следующие неполадки:
    • Подача воздуха ограничена, например, из-за засорённого воздушного фильтра.
    • Неправильно отрегулирован объём подачи топлива.
    • Неправильно отрегулирован начальный момент подачи топлива.
    • Игла форсунки заедает или перемещается с трудом.
    • Засор в газовыпускной системе.
  • Имеет место запаздывание зажигания и перебои в зажигании, а именно, по следующим причинам:
    • Было заправлено неподходящее топливо или топливо со слишком низким цетановым числом, или же в дизельном топливе присутствует бензин.
    • Клапаны негерметичны, что ведёт к потере компрессии.
    • Зазор между днищем поршня и головкой блока цилиндров слишком велик, поэтому слишком мала степень сжатия.
    • Неисправна система предварительного прогрева воздуха (прежде всего, при очень низкой внешней температуре).

 

 

Перегрев головки поршня:

Это явление имеет следующие симптомы:

  • Камера сгорания поршня не повреждена.
  • Наблюдается хорошее струйное распределение на днище поршня.

Слишком высокий уровень температуры головки поршня может иметь следующие причины:

  • Форсунка охлаждающего масла деформирована, вырвана или не установлена (монтажная ошибка).
  • Превышен интервал замены масла. В этом случае опасность полимеризации моторного масла возникает, прежде всего, при использовании биотоплива на основе рапсового и соевого масла, что может привести к засорению форсунок охлаждающего масла.
  • Посторонние включения, например, остатки прокладочных материалов и т. п., мешают требуемой циркуляции масла в контуре.

Устранение дефекта и провилактика

  • Следует настроить количество и момент впрыска топлива в соответствии с рекомендациями производителя.
  • Требуется проверить инжекторные форсунки на герметичность, а также на правильность давления впрыска и струйного распределения.
  • При монтаже форсунок охлаждающего масла следует обращать внимание на их правильное расположение.
  • Необходимо тщательно прочищать масляные каналы в моторном блоке, на коленчатом валу и в головке цилиндра.
  • Следует проверить правильность работы редукционного клапана.
  • При эксплуатации двигателя с биотопливом необходимо существенно сократить интервалы замены масла.

 

Почему прогорел поршень? Как избежать прогара? Почему прогорают поршни? Из за чего сгорает поршень на дизеле

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)

Дизельный мотор имеет значительные отличия от бензинового. Двигатели отличаются в частности принципом воспламенения, у бензина от искры, у дизеля от сжатия. Соответственно, нагрузка на сами поршня также превышает бензиновые аналоги в 3 раза. Компрессия бензинового двигателя достигает значения в 10 бар давления. В свою очередь, дизельный двигатель обеспечивает давление в 30 бар. Степень сжатия также выше в 3 раза.

Но, при этом, дизельный двигатель более износоустойчивый. Правда, существует ряд нюансов, который делает дизельный двигатель менее устойчивым, чем бензиновый. Чаще всего, дизель дольше прослужит своему владельцу, если все в двигателе будет хорошо и обслуживаться он будет вовремя. Но, практика показывает, что хорошо не бывает в 90% случаев.

3 основные причины, почему прогорел поршень дизельного двигателя

По каким причинам может прогореть поршень дизельного двигателя? Первой и самой вероятной причиной является то, что льет форсунка. Проще говоря, она подает больше топлива, чем допустимо производителем. В итоге, приходится работать с большим объемом горения и пламени, чем позволено. Данная процедура сопровождается характерным «тах-кающим» звуком.

Если долго использовать машину в подобном режиме, то со временем стенки поршня оплавляются. Причем, проблема проявит себя при первом же плавлении поршней. Материал расплавленного алюминия будет разлетаться по стенкам и ускорит разрушение двигателя.. Чем дольше так ездить, тем больше деталей в двигателе вам потребуется заменить. Вплоть до капитального ремонта или полноценной замены двигателя.

Происходит так потому, что куски абразива попадают между гильзой и поршнем, стирают поверхность, создают задиры. В этом всём чаще всего виноваты форсунки и их неправильная подача топлива.

    Также, причиной прогара поршней может стать масло. Такие случаи появляются также довольно часто. Так может происходить потому, что направляющие клапанов головки блока цилиндра могли разболтаться, а сальники потерять свою устойчивость. Масло стекает по впускному клапану и потихоньку капает на поршень двигателя. Температура горения масла выше, чем температура топлива. И эта ситуация заставляет двигатель постепенно умирать.

    Бывает так, что в камеру сгорания поршня попадает антифриз. Попадание воды или антифриза внутрь камеры сгорания производит катализацию взрыва.

Как справиться с проблемой?

Избежать такой ситуации очень просто. Вовремя проходите технический осмотр машины, при любом непонимании и лишних звуках в районе двигателя обязательно проверяйте машину на СТО. Кроме того, постоянно следите за уровнем масла и антифриза в Вашем авто. Своевременная диагностика двигателя предупреждает его неисправность.

Дизель сервис в Киеве. У Вас сломалась турбина? Вышла из строя форсунка? Появился сторонний шум в двигателе? Или просто плановая замена цепи ГРМ? Турбо дизель сервис выполнит диагностику и ремонт Вашего автомобиля, диагностика дизельного двигателя в киеве, проверка форсунок на стенде, ремонт дизельных форсунок common rail в Киеве, ремонт форсунок Киев, диагностика турбины, диагностика и замена свечей накала, проверка компресии дизельного двигателя, диагностика автомобиля перед покупкой и даже ремонт дизельного двигателя, компьютенрая диагностика авто, удаление сажевого фильтра, удаление свечей накала и закисших форсунок. Наш дизель сервис предоставляет такие услуги: ремонт форсунок, замена ремня грм, ремонт тнвд, земена ремкомплекта тнвд, ремонт форсунок бош,восстановление пьезофорсунок, реставрация плунженой пары, замена втулки акселератора тнвд, замена клапана форсунки делфи. Ремонт турбины Mersedes, BMW, Ford, Renault, Opel, Fiat, Pegeout, Citroen, Hundai, Kia, VW, Volvo, Iveco, S cania, Toyota, land rover, Porshe, Mazda, в городах Киев, Харьков, Днепропетровск, Полтава, Сумы, Черкасы, Кировоград, Запорожье, Умань, Крывой рог, Никополь, Николаев, Херсон, Винница, Житомир, Черновцы, Тернополь, Львов, Луцк, Ровно, Одесса. Обменный фонд турбин. Ремонт турбин Киев, ремонт турбины в Киеве, ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей. Ремонт пьезофорсунок в Киеве Замена ремня или цепи газораспределительного механизма ГРМ Fiat Doblo 1.3, Opel combo 1.3, замена свечей накала, ремонт дизельного двигателя, капитальный ремонт двигателя в Киеве, ремонт ГБЦ. Ремонт форсунок CDI, CRDI. Bosch, Delphi, Siemens VDO Continental, Denso. Диагностика и ремонт насос форсунок и насосных секций. Дизель сервис Киев, замена грм Киев Капитальный ремонт дизельного двигателя в киеве, демонтаж форсунок рено трафик, ссанг йонг,опель виваро. Турбо дизель сервис выполняет ремонт форсунок CDI, CRDI, DCI, tdci, hdi, Bosch, Delphi, Siemens VDO. Ремонт ТНВД бош. Чистка топлиной системы, чистка рампы высокого давленя, реставрация пьезофорсунок, чистка топливного бака в Киеве

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.

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

Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы.

Поршневая группа — традиционный источник неприятностей, подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, и, пожалуйста, – повышенный расход масла, сизый дым, стук.

При «вскрытии» такого мотора неминуемо обнаруживаются задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен — требуется дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что его довели до такого состояния?

Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь поршневая группа современного двигателя — «материя тонкая» во всех смыслах. Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них, способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к выходу двигателя из строя.

Во многих случаях простая замена поврежденных деталей — не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта осталась, а раз так, то его повторение неминуемо.

Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно — необходимо выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится, делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных дефектов и поломок, неплохо было бы знать…

Как работает поршень?

Поршень подвижная деталь, плотно перекрывающая цилиндр в поперечном сечении и перемещающаяся вдоль его оси. Поршень предназначен для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. современного двигателя — деталь на первый взгляд простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции воплощен опыт многих поколений разработчиков.

И в какой-то степени поршень формирует облик всего двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль, перефразировав известный афоризм: «Покажи мне поршень, и я скажу, что у тебя за двигатель».

Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько задач. Первая и главная — воспринять давление газов в цилиндре и передать возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя.

Решить задачу преобразования давления газов во вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание масла из картера в камеру сгорания.

Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены особые отверстия.

Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с помощью тех же поршневых колец — через них тепло передается от днища стенке цилиндра и далее — охлаждающей жидкости. Однако в некоторых наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение — форсунка подает масло во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и «перекладки», вызывающие «болтание» поршня в цилиндре, негативно сказываются на уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы двигателя.

Удерживать поршень в таком положении призван направляющий пояс — юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно: необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе.

Задача конструирования юбки усложняется тем, что температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их температуры нагрева разнятся во много раз.

Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений.

Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в продольном — конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя заклиниванию.

Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают расширение всей юбки.

Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления поршней — не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения, характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется мощный шатун, «могучий» коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на всяческие ухищрения с формой поршня.

В конструкции поршня могут быть и другие «хитрости». Одна из них — обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум из-за «перекладки» поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает специальный микропрофиль на рабочей поверхности — микроканавки с шагом 0,2-0,5 мм, а уменьшить трение — специальное антифрикционное покрытие. Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный — здесь самая высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания). Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием.

Все, что мы рассказали, — далеко не полный перечень требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие), поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов, поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить, почему, к примеру, возник задир или…

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 непрогретом 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.

Почему прогорают поршни? Почему прогорел поршень? Как избежать прогара? Сгорел поршень на бензиновом двигателе

Дизельный мотор имеет значительные отличия от бензинового. Двигатели отличаются в частности принципом воспламенения, у бензина от искры, у дизеля от сжатия. Соответственно, нагрузка на сами поршня также превышает бензиновые аналоги в 3 раза. Компрессия бензинового двигателя достигает значения в 10 бар давления. В свою очередь, дизельный двигатель обеспечивает давление в 30 бар. Степень сжатия также выше в 3 раза.

Но, при этом, дизельный двигатель более износоустойчивый. Правда, существует ряд нюансов, который делает дизельный двигатель менее устойчивым, чем бензиновый. Чаще всего, дизель дольше прослужит своему владельцу, если все в двигателе будет хорошо и обслуживаться он будет вовремя. Но, практика показывает, что хорошо не бывает в 90% случаев.

3 основные причины, почему прогорел поршень дизельного двигателя

По каким причинам может прогореть поршень дизельного двигателя? Первой и самой вероятной причиной является то, что льет форсунка. Проще говоря, она подает больше топлива, чем допустимо производителем. В итоге, приходится работать с большим объемом горения и пламени, чем позволено. Данная процедура сопровождается характерным «тах-кающим» звуком.

Если долго использовать машину в подобном режиме, то со временем стенки поршня оплавляются. Причем, проблема проявит себя при первом же плавлении поршней. Материал расплавленного алюминия будет разлетаться по стенкам и ускорит разрушение двигателя.. Чем дольше так ездить, тем больше деталей в двигателе вам потребуется заменить. Вплоть до капитального ремонта или полноценной замены двигателя.

Происходит так потому, что куски абразива попадают между гильзой и поршнем, стирают поверхность, создают задиры. В этом всём чаще всего виноваты форсунки и их неправильная подача топлива.

    Также, причиной прогара поршней может стать масло. Такие случаи появляются также довольно часто. Так может происходить потому, что направляющие клапанов головки блока цилиндра могли разболтаться, а сальники потерять свою устойчивость. Масло стекает по впускному клапану и потихоньку капает на поршень двигателя. Температура горения масла выше, чем температура топлива. И эта ситуация заставляет двигатель постепенно умирать.

    Бывает так, что в камеру сгорания поршня попадает антифриз. Попадание воды или антифриза внутрь камеры сгорания производит катализацию взрыва.

Как справиться с проблемой?

Избежать такой ситуации очень просто. Вовремя проходите технический осмотр машины, при любом непонимании и лишних звуках в районе двигателя обязательно проверяйте машину на СТО. Кроме того, постоянно следите за уровнем масла и антифриза в Вашем авто. Своевременная диагностика двигателя предупреждает его неисправность.

Дизель сервис в Киеве. У Вас сломалась турбина? Вышла из строя форсунка? Появился сторонний шум в двигателе? Или просто плановая замена цепи ГРМ? Турбо дизель сервис выполнит диагностику и ремонт Вашего автомобиля, диагностика дизельного двигателя в киеве, проверка форсунок на стенде, ремонт дизельных форсунок common rail в Киеве, ремонт форсунок Киев, диагностика турбины, диагностика и замена свечей накала, проверка компресии дизельного двигателя, диагностика автомобиля перед покупкой и даже ремонт дизельного двигателя, компьютенрая диагностика авто, удаление сажевого фильтра, удаление свечей накала и закисших форсунок. Наш дизель сервис предоставляет такие услуги: ремонт форсунок, замена ремня грм, ремонт тнвд, земена ремкомплекта тнвд, ремонт форсунок бош,восстановление пьезофорсунок, реставрация плунженой пары, замена втулки акселератора тнвд, замена клапана форсунки делфи. Ремонт турбины Mersedes, BMW, Ford, Renault, Opel, Fiat, Pegeout, Citroen, Hundai, Kia, VW, Volvo, Iveco, S cania, Toyota, land rover, Porshe, Mazda, в городах Киев, Харьков, Днепропетровск, Полтава, Сумы, Черкасы, Кировоград, Запорожье, Умань, Крывой рог, Никополь, Николаев, Херсон, Винница, Житомир, Черновцы, Тернополь, Львов, Луцк, Ровно, Одесса. Обменный фонд турбин. Ремонт турбин Киев, ремонт турбины в Киеве, ремонт турбин дизельных и бензиновых двигателей. Ремонт пьезофорсунок в Киеве Замена ремня или цепи газораспределительного механизма ГРМ Fiat Doblo 1.3, Opel combo 1.3, замена свечей накала, ремонт дизельного двигателя, капитальный ремонт двигателя в Киеве, ремонт ГБЦ. Ремонт форсунок CDI, CRDI. Bosch, Delphi, Siemens VDO Continental, Denso. Диагностика и ремонт насос форсунок и насосных секций. Дизель сервис Киев, замена грм Киев Капитальный ремонт дизельного двигателя в киеве, демонтаж форсунок рено трафик, ссанг йонг,опель виваро. Турбо дизель сервис выполняет ремонт форсунок CDI, CRDI, DCI, tdci, hdi, Bosch, Delphi, Siemens VDO. Ремонт ТНВД бош. Чистка топлиной системы, чистка рампы высокого давленя, реставрация пьезофорсунок, чистка топливного бака в Киеве

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.

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.

Поршень – один из основных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует энергию сгоревших газов в механическую. Условия работы поршня крайне неблагоприятные. На него действуют механические нагрузки от давления газов и сил инерции, высокие тепловые нагрузки в периоды непосредственного соприкосновения его с горячими газами при сгорании топлива и расширении продуктов сгорания. Дополнительно поршень нагревается от трения о стенки цилиндра.

Поршни двигателей внутреннего сгорания должны иметь достаточную прочность, жесткость при незначительной массе (для уменьшения сил инерции), обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. В современных двигателях наибольшее распространение получили поршни из алюминиевых сплавов. Такие материалы по большинству своих параметров удовлетворяют требованиям, предъявляемым к поршням. Но одним из недостатков алюминиевых сплавов является их низкая тепловая стойкость (повышение температуры до 300 °C приводит к снижению механической прочности алюминия на 50-55 %)

Из приведённых ниже рисунков видно, что температура нагрева поверхности поршня распределена неравномерно как в поперечном сечении (Рис 1), так и в окружном (Рис 2).

Рис №1 Рис №2

Уровень температур в отдельных точках поршня приближается к критическим значениям. И не удивительно, что при сбоях в работе двигателя могут наступить такие условия, при которых в отдельных точках поршня металл не в состоянии противостоять высоким температурам, и мы сталкиваемся с явлением называемым «Прогар поршня». Иногда «сбои» бывают и рукотворные. К примеру, форсируя двигатель по мощности можно как побочный результат получить прогар поршней.

Из вышеизложенного напрашивается вывод – перегрел двигатель – получи прогар поршня, но практика этого не подтверждает. Тут объяснение может быть простым: для того чтобы поршень прогорел требуется время, но за это время двигатель успевает выйти из строя по другим причинам — задиры головки поршня, залегания колец. То есть зафиксировать в двигателе в чистом виде явление «прогар поршня» можно когда этот дефект развивается в основном без сопутствующих дефектов (обычно задиров). Такое случается при локальных перегревах двигателя. Когда в отдельные моменты работы двигателя могут чрезмерно повышаться температуры без существенного изменения общей тепловой напряжённости двигателя. Это сбои в процессах, протекающих в камерах сгорания двигателей.

В процессе горения участвует топливо и кислород воздуха. Рассмотрим каждую из составляющих процесса горения.

Топливо . Топливо на перегрев двигателя может влиять прямо – некачественное низкооктановое топливо приводит к детонации двигателя и косвенно, через топливную аппаратуру – некачественный распыл топлива в результате неисправностей топливоподающей аппаратуры, использование нештатных распылителей.

Детонация происходит в двигателях с внешним смесеобразованием (бензиновых). При этом процессе в реакцию одновременно вступает весь объём топливной смеси (при нормальном горении фронт пламени распространяется от свечи зажигания). Резко повышается давление и температура. При этом значение этих параметров значительно превосходят нормальные рабочие величины. В виду быстротечности процесса сильно перегреваются поверхности, контактирующие с раскалёнными газами (тепло не успевает отводиться). Высокое давление в камере сгорания способствует интенсификации прорыва газов через уплотнения (поршневые кольца) и неплотности (в клапанах). В сочетании с высокой температурой прорывающиеся газы просто вымывают металл с образованием характерных следов износа (Фото.1)

Фото №1 Разрушение поршня автомобиля Мазда в результате детонации. Отчётливо просматривается след вымывания металла потоком прорывающегося газа.

Неисправности топливной аппаратуры могут привести к нарушению течения процесса горения, в результате чего горение топлива растягивается по времени. Такие явления можно наблюдать на двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях). Плохой распыл топлива, попадание топлива на поршень (для тех процессов, где это не предусмотрено) приводит к перегреву днища поршня его оплавлению, прогоранию (Фото. 2).

Воздух — вторая составляющая процесса горения.

Недостаток кислорода воздуха приводит к изменению процесса горения. Процесс горения растягивается по времени (это касается двигателей с внутренним смесеобразованием). Далее процесс развивается аналогично процессу с некачественным распылом топлива. Причины недостатка воздуха – несвоевременное обслуживание воздухофильтров (особенно при работе в условиях повышенной запылённости), неисправности узла наддува (турбокомпрессор, нагнетатель) если такой стоит на двигателе.

Фото №2 Поршень автомобиля HOWO. Оплавление днища поршня.

В двигателе обнаружилось большое количество пыли, использовались нештатные распылители .

Прогорание поршня обычно происходят в зонах максимальных температур (кромки камеры сгорания, зона расположения выхлопного клапана). На рис 2 видно характерное распределение температур по поверхности днища поршня. Можно с меньшей вероятностью ожидать появления прогорания на первом и последнем поршнях двигателя, поскольку их тепловое состояние не столь напряжённое, чем у поршней расположенных в средней части двигателя.

Резюме — 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.

Почему прогорел поршень?

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы.

Поршневая группа — традиционный источник неприятностей, подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, — и пожалуйста, — повышенный расход масла, сизый дым, стук.

При «вскрытии» такого мотора неминуемо обнаруживаются задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен — требуется дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что его довели до такого состояния?

Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь поршневая группа современного двигателя — «материя тонкая» во всех смыслах. Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них, способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к выходу двигателя из строя.

Во многих случаях простая замена поврежденных деталей — не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта осталась, а раз так, то его повторение неминуемо.

Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно — необходимо выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится, делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных дефектов и поломок, неплохо было бы знать…

Как работает поршень?

Поршень современного двигателя — деталь на первый взгляд простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции воплощен опыт многих поколений разработчиков.

И в какой-то степени поршень формирует облик всего двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль, перефразировав известный афоризм: «Покажи мне поршень, и я скажу, что у тебя за двигатель».

Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько задач. Первая и главная — воспринять давление газов в цилиндре и передать возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя.

Решить задачу преобразования давления газов во вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание масла из картера в камеру сгорания.

Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены особые отверстия.

Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с помощью тех же поршневых колец — через них тепло передается от днища стенке цилиндра и далее — охлаждающей жидкости. Однако в некоторых наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение — форсунка подает масло во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и «перекладки», вызывающие «болтание» поршня в цилиндре, негативно сказываются на уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы двигателя.

Удерживать поршень в таком положении призван направляющий пояс — юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно: необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе.

Задача конструирования юбки усложняется тем, что температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их температуры нагрева разнятся во много раз.

Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений.

Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в продольном — конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя заклиниванию.

Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают расширение всей юбки.

Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления поршней — не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения, характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется мощный шатун, «могучий» коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на всяческие ухищрения с формой поршня.

В конструкции поршня могут быть и другие «хитрости». Одна из них — обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум из-за «перекладки» поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает специальный микропрофиль на рабочей поверхности — микроканавки с шагом 0,0,5 мм, а уменьшить трение — специальное антифрикционное покрытие. Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный — здесь самая высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания). Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием.

Все, что мы рассказали, — далеко не полный перечень требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие), поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов, поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить, почему, к примеру, возник задир или. ..

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 непрогретом двигателе (о стуке поршня более подробно см. №№ 8,9/2000).

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 (более подробно см. №№ 4, 5/2000).

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 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.

Задиры на юбке могут образоваться в результате недостаточного зазора или перегрева. В последнем случае они располагаются ближе к отверстию пальца.

Недостаточная смазка явилась причиной одностороннего задира юбки (а). При дальнейшей работе в таком режиме задир распространяется на обе стороны юбки (б).

Схватывание пальца в отверстии бобышек поршня произошло сразу после запуска двигателя. Причина — малый зазор в соединении и недостаточная смазка.

Залегание колец в канавках и задиры в результате слишком высокой температуры в камере сгорания (а). При недостаточном охлаждении днища задир распространяется на всю верхнюю часть поршня (б)

Плохая фильтрация масла послужила причиной абразивного износа юбки, цилиндров и поршневых колец.

Деформированный шатун обычно приводит к несимметричному пятну контакта юбки с цилиндром из-за перекоса поршня.

От чего прогорает поршень. Что такое прогар поршня дизельного двигателя? Почему прогорел поршень

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.

Каждый поршень в двигателе вашего автомобиля снабжен двумя раздельными кольцами сжатия на головке поршня и сборным маслосъемным кольцом на юбке поршня. Кольца катаются в кольцевых канавках внутри поршня. Кольца сжатия сдерживают давление от расширяющихся газов внутри камеры сгорания, помогая использовать энергию, произведенную во время предотвращения попадания картерных газов в картер двигателя. Маслосъемное кольцо соскребает излишки масла со стенок цилиндра перед кольцами сжатия, чтобы предотвратить попадание масла в камеру сгорания. Поломка какого-либо из этих колец приведет к потере производительности, если есть другие проблемы и симптомы.

Сломанные кольца сжатия

Результат от сломанных колец сжатия незамедлительно обнаружит себя в виде потери мощности, неровного холостого хода и, возможно, неисправности в работе поврежденного цилиндра. Недостаточное сдерживание дымовых газов приведет к попаданию картерных газов в картер двигателя и их принудительному выходу через систему вентиляции картера. Клапан вентиляции картера, вероятнее всего, находится на крышке клапана. Отсоедините вытяжную трубку от клапана вентиляции картера, и если вы заметите сильный запах или выход дыма из клапана, то велик шанс того, что кольца сжатия сломаны.

Кроме очевидных проблем в производительности двигателя, со временем могут развиться и другие проблемы. К примеру, дизельный двигатель, работающий на высокосернистом топливе для морских или сельскохозяйственных машин, может быть сильно поврежден в связи с потерей компрессии. Частично сгоревшее топливо ударяет в кольца, а сера из топлива перемешивается с водой, присутствующей в масле, и в результате химической реакции превращается в серную кислоту, которая повреждает внутренние компоненты двигателя.

В бензиновых двигателях топливо работает как растворитель, который разжижает масло и способствует исправной защите внутренних деталей. Проверьте компрессию с помощью тестера. Обычно компрессия должна быть примерно 11-12 бар с разностью между цилиндрами не более чем 15%. Если на одном из цилиндров компрессия меньше этих значений, то, скорее всего, на нем сломано кольцо.

Сломанное маслосъемное кольцо

Сломанное сборное маслосъемное кольцо можно распознать по качеству выхлопных газов, которые становятся голубого цвета и имеют явный запах масла. Выхлопные газы выделяются в виде клубов синего дыма за цикл работы испорченного цилиндра, а выхлоп нормального вида – за цикл работы исправных цилиндров. Эти отрывистые клубы позволяют легко провести визуальную диагностику. Другие симптомы включают потери масла при отсутствии утечек, а также масляные отложения на свече зажигания неработающего цилиндра.

Механические повреждения

Кроме вреда, нанесенного картерными газами, несоответствующей смазкой и свободными углеводородами, содержащимися в масле, существуют очевидные механические повреждения. Края колец могут выдавить стенки цилиндра, препятствуя хорошему контакту других колец со стенками цилиндра, и усугубить симптомы. Кольцевая канавка в поршне может быть повреждена, а поскольку стенки цилиндра и кольца тверже, чем алюминиевый поршень, то и сам поршень может повредиться или частично разрушиться, что приведет к более серьезным повреждениям.

Поскольку любые частички оседают на дне картера двигателя, провоцируя возможный больший вред, то следует заменить сломанные кольца незамедлительно. Можно снять крышку блока цилиндров для осмотра поврежденных стенок цилиндра или использовать механическую камеру, пропущенную через отверстие свечи зажигания. Это будет наименее агрессивная процедура.

Причины поломки колец

Так как кольца были должным образом подобраны по размеру и установлены во время сборки двигателя, то любое повреждение в кольцах, вероятно, было вызвано иными механическими проблемами. Когда двигатель перегревается, то поршень расширяется, уменьшая зазор между поршнем и цилиндром. Этот уменьшенный зазор может приводить к передаче металла от поршня к цилиндру, или к так называемому истиранию.

Перенесенный алюминий может собираться на стенке цилиндра и провоцировать протечку или поломку верхнего компрессионного кольца. Маслосъемные кольца могут сломаться, если есть увеличенный зазор между поршнем и цилиндром, при этом происходят слишком сильные хлопки поршня. Может быть повреждена юбка поршня (а фактически сами станки цилиндра), и это, в свою очередь, может уничтожить сборное маслосъемное кольцо.

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.

Поршень – один из основных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует энергию сгоревших газов в механическую. Условия работы поршня крайне неблагоприятные. На него действуют механические нагрузки от давления газов и сил инерции, высокие тепловые нагрузки в периоды непосредственного соприкосновения его с горячими газами при сгорании топлива и расширении продуктов сгорания. Дополнительно поршень нагревается от трения о стенки цилиндра.

Поршни двигателей внутреннего сгорания должны иметь достаточную прочность, жесткость при незначительной массе (для уменьшения сил инерции), обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью. В современных двигателях наибольшее распространение получили поршни из алюминиевых сплавов. Такие материалы по большинству своих параметров удовлетворяют требованиям, предъявляемым к поршням. Но одним из недостатков алюминиевых сплавов является их низкая тепловая стойкость (повышение температуры до 300 °C приводит к снижению механической прочности алюминия на 50-55 %)

Из приведённых ниже рисунков видно, что температура нагрева поверхности поршня распределена неравномерно как в поперечном сечении (Рис 1), так и в окружном (Рис 2).

Рис №1 Рис №2

Уровень температур в отдельных точках поршня приближается к критическим значениям. И не удивительно, что при сбоях в работе двигателя могут наступить такие условия, при которых в отдельных точках поршня металл не в состоянии противостоять высоким температурам, и мы сталкиваемся с явлением называемым «Прогар поршня». Иногда «сбои» бывают и рукотворные. К примеру, форсируя двигатель по мощности можно как побочный результат получить прогар поршней.

Из вышеизложенного напрашивается вывод – перегрел двигатель – получи прогар поршня, но практика этого не подтверждает. Тут объяснение может быть простым: для того чтобы поршень прогорел требуется время, но за это время двигатель успевает выйти из строя по другим причинам — задиры головки поршня, залегания колец. То есть зафиксировать в двигателе в чистом виде явление «прогар поршня» можно когда этот дефект развивается в основном без сопутствующих дефектов (обычно задиров). Такое случается при локальных перегревах двигателя. Когда в отдельные моменты работы двигателя могут чрезмерно повышаться температуры без существенного изменения общей тепловой напряжённости двигателя. Это сбои в процессах, протекающих в камерах сгорания двигателей.

В процессе горения участвует топливо и кислород воздуха. Рассмотрим каждую из составляющих процесса горения.

Топливо . Топливо на перегрев двигателя может влиять прямо – некачественное низкооктановое топливо приводит к детонации двигателя и косвенно, через топливную аппаратуру – некачественный распыл топлива в результате неисправностей топливоподающей аппаратуры, использование нештатных распылителей.

Детонация происходит в двигателях с внешним смесеобразованием (бензиновых). При этом процессе в реакцию одновременно вступает весь объём топливной смеси (при нормальном горении фронт пламени распространяется от свечи зажигания). Резко повышается давление и температура. При этом значение этих параметров значительно превосходят нормальные рабочие величины. В виду быстротечности процесса сильно перегреваются поверхности, контактирующие с раскалёнными газами (тепло не успевает отводиться). Высокое давление в камере сгорания способствует интенсификации прорыва газов через уплотнения (поршневые кольца) и неплотности (в клапанах). В сочетании с высокой температурой прорывающиеся газы просто вымывают металл с образованием характерных следов износа (Фото.1)

Фото №1 Разрушение поршня автомобиля Мазда в результате детонации. Отчётливо просматривается след вымывания металла потоком прорывающегося газа.

Неисправности топливной аппаратуры могут привести к нарушению течения процесса горения, в результате чего горение топлива растягивается по времени. Такие явления можно наблюдать на двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях). Плохой распыл топлива, попадание топлива на поршень (для тех процессов, где это не предусмотрено) приводит к перегреву днища поршня его оплавлению, прогоранию (Фото. 2).

Воздух — вторая составляющая процесса горения.

Недостаток кислорода воздуха приводит к изменению процесса горения. Процесс горения растягивается по времени (это касается двигателей с внутренним смесеобразованием). Далее процесс развивается аналогично процессу с некачественным распылом топлива. Причины недостатка воздуха – несвоевременное обслуживание воздухофильтров (особенно при работе в условиях повышенной запылённости), неисправности узла наддува (турбокомпрессор, нагнетатель) если такой стоит на двигателе.

Фото №2 Поршень автомобиля HOWO. Оплавление днища поршня.

В двигателе обнаружилось большое количество пыли, использовались нештатные распылители .

Прогорание поршня обычно происходят в зонах максимальных температур (кромки камеры сгорания, зона расположения выхлопного клапана). На рис 2 видно характерное распределение температур по поверхности днища поршня. Можно с меньшей вероятностью ожидать появления прогорания на первом и последнем поршнях двигателя, поскольку их тепловое состояние не столь напряжённое, чем у поршней расположенных в средней части двигателя.

Резюме — 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.

Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы.

Поршневая группа — традиционный источник неприятностей, подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, и, пожалуйста, – повышенный расход масла, сизый дым, стук.

При «вскрытии» такого мотора неминуемо обнаруживаются задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен — требуется дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что его довели до такого состояния?

Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь поршневая группа современного двигателя — «материя тонкая» во всех смыслах. Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них, способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к выходу двигателя из строя.

Во многих случаях простая замена поврежденных деталей — не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта осталась, а раз так, то его повторение неминуемо.

Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно — необходимо выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится, делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных дефектов и поломок, неплохо было бы знать…

Как работает поршень?

Поршень подвижная деталь, плотно перекрывающая цилиндр в поперечном сечении и перемещающаяся вдоль его оси. Поршень предназначен для циклического восприятия давления расширяющихся газов и преобразования его в поступательное механическое движение, воспринимаемое далее кривошипно-шатунным механизмом. современного двигателя — деталь на первый взгляд простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции воплощен опыт многих поколений разработчиков.

И в какой-то степени поршень формирует облик всего двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль, перефразировав известный афоризм: «Покажи мне поршень, и я скажу, что у тебя за двигатель».

Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько задач. Первая и главная — воспринять давление газов в цилиндре и передать возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя.

Решить задачу преобразования давления газов во вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание масла из картера в камеру сгорания.

Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены особые отверстия.

Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с помощью тех же поршневых колец — через них тепло передается от днища стенке цилиндра и далее — охлаждающей жидкости. Однако в некоторых наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение — форсунка подает масло во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и «перекладки», вызывающие «болтание» поршня в цилиндре, негативно сказываются на уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы двигателя.

Удерживать поршень в таком положении призван направляющий пояс — юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно: необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе.

Задача конструирования юбки усложняется тем, что температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их температуры нагрева разнятся во много раз.

Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений.

Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в продольном — конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя заклиниванию.

Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают расширение всей юбки.

Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления поршней — не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения, характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется мощный шатун, «могучий» коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на всяческие ухищрения с формой поршня.

В конструкции поршня могут быть и другие «хитрости». Одна из них — обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум из-за «перекладки» поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает специальный микропрофиль на рабочей поверхности — микроканавки с шагом 0,2-0,5 мм, а уменьшить трение — специальное антифрикционное покрытие. Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный — здесь самая высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания). Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием.

Все, что мы рассказали, — далеко не полный перечень требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие), поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов, поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить, почему, к примеру, возник задир или…

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 непрогретом 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.

Фольксваген Транспортер Т4 — Поршни и шатуны дизельного двигателя

Поршни и шатуны дизельного двигателя

На рис. 213 показано устройство узла поршень-шатун. Он аналогичен соответствующему узлу в бензиновом двигателе Т4 с тем лишь различием, что поршни дизельных двигателей имеют в донышках выборки.


Рис. 213 Устройство узла поршень-шатун
1 — поршневое кольцо, 2 — поршень, 3 — поршневой палец, 4 — пружинное стопорное кольцо, 5 — шатун, 6 — установочный штифт, 7, 9 — вкладыш подшипника, 8 — блок цилиндров, 10 — крышка шатуна, 11 — масляный жиклер, 12, 13 — болты

Для снятия поршней и шатунов двигатель необходимо демонтировать с автомобиля Фольксваген Транспортер Т4, а затем снять головку блока цилндров.
На рис. 214 показана нумерация поршней в пятицилиндровом двигателе.


Рис. 214 Маркировка поршней пятицилиндрового двигателя перед демонтажом


В дизельных двигателях правильность установки поршней можно проверить также по выборкам на юбке под масляную форсунку, которые должны находиться со стороны форсунок блока.
В юбках поршней обоих дизельных двигателей выполнены выемки под форсунки впрыскивающие масло для охлаждения поршней. В положении НМТ выборка обеспечивает не столкновение поршней с вышеуказанными форсунками. Во время сборки эти вырезы должны быть соответствующим образом сориентированы (рис. 215).


Рис. 215 Вырез в юбке поршня


Поршни и шатуны дизельных двигателей проверяются точно также как поршни и шатуны бензиновых двигателей
Необходимые для этого размеры приводятся в таблице 1. Перед тем как приступить к измерению зазоров замков поршневых колец выверните форсунки охлаждения поршней, так как в противном случае нельзя будет установить поршневые кольца в цилиндры. На рис. 216 показано размещение этих форсунок в блоке двигателя. Радиальный зазор шатунных подшипников измеряется при помощи пластмассовых проволочек «Plastigage».


Рис. 216 Положение форсунок подающих масло для охлаждения поршней в блоке двигателя


Сборка поршня с шатуном, а также установка узла в двигатель производится также как и в бензиновом двигателе.
♦ Если форсунки подачи масла на поршни были сняты, их необходимо установить на место, а болты крепления затянуть моментом 10 Нм. Обильно смажьте отверстия цилиндров чистым моторным маслом. Приливы на нижней головке шатуна, а также крышке нижней головки шатуна должны находиться с одной и той же стороны и должны быть направлены в сторону ременного шкива коленвала (см. рис. 213).
Стрелки на донышках поршней должны быть направлены в сторону передней части двигателя.
♦ Замки поршневых колец разверните равномерно по кругу (через 120º). На рис. 213 показана рекомендованная ориентация замков поршневых колец относительно поршневого пальца.
♦ Наложите на поршень приспособление для обжатия поршневых колец и утопите кольца в канавки поршня. Проверьте, полностью ли вошли кольца в канавки. Если у Вас нет этого приспособления для сжатия колец, можно воспользоваться широким зажимным хомутиком для шлангов или даже тонкой металлической полосой (жестью), которая наматывается на кольца и сжимается на концах так, чтобы кольца полностью вошли бы в канавки. На худой конец помогут два старых полувкладыша — они позволяют прижать поршневые кольца сразу в четырех местах по периметру. Перед тем как ввести поршень в цилиндр обязательно проверьте, установлены ли оба стопорных кольца поршневого пальца, так как сначала устанавливается первое стопорное кольцо, затем устанавливается сам поршневой палец и только потом устанавливается второе кольцо.
♦ Необходимо также проверить находятся ли на нижней головке шатуна установочные штифты. Они должны быть прочно осажены и ни в коем случае не могут находиться в крышке нижней головки шатуна.
♦ Положите двигатель на бок. Это защитит от возможного повреждения поверхности цилиндра. До введения шатуна в цилиндр установите в отверстие нижней головки шатуна полувкладыш. Выступ полувкладыша должен находиться в выборке на краю отверстия. Поверните коленвал так, чтобы две шатунные шейки находились в НМТ.
♦ Заведите в цилиндр сверху шатун. Для пущей безопасности можно обернуть нижнюю головку шатуна скотчем (липкой лентой).
♦ Вставьте постепенно поршень в цилиндр так, чтобы все поршневые кольца оказались в цилиндре, а нижняя головка осела на шатунной шейке.
♦ Поместите второй полувкладыш в крышку нижней головке шатуна и смажьте ее чистым моторным маслом. Приставьте крышку к нижней головке шатуна, а затем слегка подстучите, чтобы она «села» на место. Установочные штифты должны войти в отверстия в крышке нижней головки шатуна. Обязательно проверьте, с одной ли стороны находятся приливы на нижней головке шатуна и ее крышке.
♦ Смажьте моторным маслом резьбу и опорную поверхность головки нового болта шатуна.
♦ Затяните равномерно и по очереди болты шатуна до момента 30 Нм. С этого положения затяните болты еще на четверть оборота (90º) так чтобы болты получили начальное напряжение.
♦ После установки шатунов на шатунных шейках несколько раз поверните коленвал, чтобы сразу же обнаружить возможные препятствия свободному вращению.
♦ Еще раз проверьте обозначение всех шатунов, а также правильность установки поршней. Убедитесь в том, что выборки в поршнях для форсунок, подающих масло, находятся с соответствующей стороны.
♦ Проверьте щупом зазор между боковой поверхностью шатуна и опорной поверхностью коленвала. Это осевой зазор шатунного подшипника. Он не должен превышать 0.40 мм в пятицилиндровом двигателе и 0.37 мм в четырехцилиндровом двигателе.

Инструкция: как открыть двери изнутри. Конструкция замка зажигания Фольксваген.

Поршень и кольца для дизельных двигателей

‘) var head = document. getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» сценарий.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») переменная форма = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document. querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { переключать.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаВариант.classList.add («расширенный») } еще { покупкаOption. classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window.fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Ящик для покупок: ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { форма. querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.interceptFormSubmit( Буйбокс.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма. представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox. смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window. buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Сравнение поршневых колец для дизельных и бензиновых двигателей

В этом видеоролике Билл Макнайт рассказывает о некоторых основных различиях между поршневыми кольцами, используемыми в легковых автомобилях, и поршневыми кольцами, используемыми в дизельных двигателях для тяжелых условий эксплуатации и коммерческого транспорта.

Стенограмма:

Привет, это Билл из MAHLE. Добро пожаловать в главу 5 нашей продолжающейся серии статей обо всем, что вы когда-либо хотели знать о поршневых кольцах.

Сегодня мы на самом деле собираемся сделать небольшой переход, и мы собираемся перейти от легковых автомобилей, о которых мы говорили довольно много, к рынку дизельных двигателей средней и большой грузоподъемности. Легковые автомобили, конечно же, небольшие двигатели, такие как этот Cruze, о котором я говорил ранее, имеют модельный ряд с тремя кольцами. Мы много говорили о двух компрессионных кольцах.Мы мало говорили о маслосъемном кольце, и это верно для Chevy Cruze практически для каждого автомобиля малой грузоподъемности, по крайней мере, для бензинового автомобиля, если маслосъемные кольца представляют собой то, что мы называем трехкомпонентной конструкцией. Вы можете видеть здесь крупным планом, что мы говорим о двух направляющих, двух плоских направляющих и вафельном расширителе в центре. Итак, конструкция из трех частей, легкий бензин, почти стопроцентная конструкция из трех частей. Причина в том, что его производство экономично, и, конечно, это важно, когда вы говорите о двигателях малой грузоподъемности, чтобы снизить стоимость на уровне оригинального оборудования.Во-вторых, со стороны производителя очень легко изменять натяжение и величину нагрузки, которую это кольцо оказывает на цилиндр, а также, поскольку производители меняют свое мнение, мы можем изменить его довольно легко. Теперь поговорим о дизельных поршнях. И у нас есть пара примеров. Это разрез, который мы показывали вам раньше, и, конечно же, с кольцевыми площадками здесь. Это также немного меньший дизель, все три конструкции которого состоят из трех частей. Это означает, что у нас есть верхнее кольцо, второе кольцо и маслосъемное кольцо, поэтому конструкция из трех частей и концепция одинаковы.Верхнее кольцо практически полностью уплотняет сжатие. Второе кольцо, точный контроль масла. Масляное кольцо, полный контроль масла.

Теперь давайте посмотрим на различия, и я могу напомнить вам, когда я говорю о дизельных двигателях, теперь я говорю о двигателе, поэтому мы ожидаем пробега от 500 000 до миллиона миль, прежде чем они изнашиваются, поэтому мы, как правило, тратим немного больше о пакете колец, потому что мы ожидаем, что эти двигатели прослужат намного дольше. Отличия номер один в маслосъемном кольце маслосъемное кольцо. Я показал вам, что легкая конструкция состоит из трех частей. Это то, что мы называем в отрасли двухсекционной конструкцией.Это либо кусок стали, либо кусок чугуна, сформированный в виде цельного куска с прорезями в нем и так далее, и затем вы заметите на крупном плане здесь сзади, что у нас есть расширитель спиральной пружины, и на самом деле это этот расширитель спиральной пружины, который создает напряжение на стенке цилиндра, чтобы это кольцо герметизировало и очищало масло. Это отличная конструкция, но несколько более дорогая, чем конструкция из трех частей, поэтому она используется в основном для этих дизельных двигателей, где у нас есть возможность потратить больше денег на пакет колец, ожидая, что двигатель прослужит дольше.Другая большая разница в дизельных двигателях заключается во многих из них, даже в дизелях для пикапов, и, конечно, во всех более крупных двигателях, в большинстве из них используется верхнее компрессионное кольцо, это то, что мы называем конструкцией трапецеидального искажения, и вы можете увидеть это на небольшом рисунке. — здесь, в дизайне Keystone, он получил свое название из-за того, что от лицевой стороны кольца к задней стороне кольца обе стороны сужаются, и кольцо становится меньше, и на самом деле оно выглядит как трапецеидальный камень. Вы помните Keystone или Keystone State of Pennsylvania, их дорожные знаки и то, как они были изготовлены? Ты знаешь о чем я говорю.Что ж, причина конструкции Keystone на верхнем компрессионном кольце дизеля заключается в том, что он лучше справляется с разрушением нагара, который образуется на кольцевых площадках, и опять же, дизельное топливо довольно грязное топливо по сравнению с бензином, углерод имеет тенденцию увеличивать срок службы там, и если кольцо застрянет в этом поршне, застрянет в канавке, о которой я здесь говорю, и перестанет двигаться, у нас немедленная поломка. Таким образом, форма Keystone этого кольца заставляет его продолжать разрушать углерод по мере того, как кольцо расширяется и сжимается, и продлевает срок службы поршня и кольца.

Таким образом, есть разница между прямоугольными кольцами бензиновых двигателей, дизельными двигателями и их составными или кольцами, а также их верхним кольцом Keystone.

Спасибо за настройку.

Поршень для морского дизельного двигателя

Поршень для морского дизельного двигателя Главная || Дизельные двигатели ||Котлы||Системы подачи ||Паровые турбины ||Обработка топлива ||Насосы ||Охлаждение ||

Поршень для морского дизельного двигателя Поршень, образующий нижнюю часть камеры сгорания: Дизельный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который зажигает топливо, впрыскивая его в горячий воздух под высоким давлением при сгорании камера.Как и все двигатели внутреннего сгорания, дизель двигатель работает с фиксированной последовательностью событий, которая может быть достигнута либо за четыре такта, либо за два, причем ход — это ход поршня между его крайними точками. Каждый удар выполняется за половину оборот коленчатого вала.align=»left»> выровнять=»влево»> выровнять=»влево»> Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания. Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун.Поршень поглощает теплоту сгорания, и это тепло необходимо отводить, если температура металла должна поддерживаться в безопасных пределах. Поршень состоит из двух частей; корона и юбка.

Коронка подвергается воздействию высоких температур в камере сгорания, и ее поверхность подвержена эрозии/выгоранию. По этой причине материал, из которого изготовлена ​​коронка, должен сохранять свою прочность и противостоять коррозии при высоких температурах.


Рис. Поршень
align=»center»>
Рис. Поршень
align=»center»>

Рис. Гильза цилиндра
align=»center»>
Используется сталь, легированная хромом и молибденом, а некоторые поршни имеют специальный сплав, приваренный к самой горячей части головки, чтобы попытаться уменьшить эрозию, вызванную горящим топливом. Головка также имеет 4 или 5 канавок для поршневых колец, которые могут быть хромированы.

Чугунная юбка служит направляющей в гильзе цилиндра. Это только короткая юбка на двигателях с выпускным клапаном (известных как прямоточные двигатели с продувкой), так как в отличие от тронкового двигателя боковая тяга не передается на вкладыш (это работа направляющих крейцкопфа).

Нагрузки, которым подвергается поршень, следующие:

(механические и термические нагрузки)
Напряжение сжатия и растяжения, вызванное действием изгиба под давлением газа
Эффект инерции — движение вверх и вниз

Термические напряжения — быстрое изменение температуры

Головка поршня подвергается воздействию очень высокого давления газа, которое подвергает верхнюю поверхность головки сжимающей нагрузке, а нижнюю поверхность головки подвергает при растягивающей нагрузке.Головка поршня будет похожа на равномерно нагруженную балку

По мере движения поршня вверх к концу своего хода его скорость будет уменьшаться. Эффект инерции заставляет поршень изгибаться вверх, так что поверхность головки вместе с бортами будет нагрузка на растяжение, а нижняя поверхность венца будет на нагрузку на сжатие Когда поршень замедляется при приближении вниз к НМТ, эффект инерции будет обратным.

Термические напряжения, возникающие в поршне, вызваны различной температурой по сечению.Свободное расширение горячей стороны ограничено более холодной поверхностью поршня. Максимальная безопасная температура в трех наиболее критических зонах для поршня из алюминиевого сплава составляет Корона 370 градусов до 400 градусов C. Канавка верхнего кольца и бобышки поршневого пальца от 200 до 220 градусов C.

Механические и термические напряжения следует рассматривать как совокупность, поскольку они имеют тенденцию дополнять друг друга. Верхние, а иногда и 2-е кольцевые канавки сужены до 2-кратного нормального осевого зазора, таким образом:

i) Зазор допускает образование нагара

Зазор предотвращает касание края днища поршня с гильзой из-за термического напряжения

Если температура коронки превышает 400°C, возможно разрушение из-за растрескивания. Если температура верхней кольцевой канавки превышает 220 °C в течение любого промежутка времени, могут возникнуть проблемы с:
. i)Заклинившие поршневые кольца
ii) Образование нагара на дне кольцевой канавки, в результате чего кольцо утрамбовывается.

Растрескивание коронки из-за термических и механических воздействий. Трещины в стенке поршня, особенно в области верхней кольцевой канавки, из-за изменчивой газовой нагрузки, чрезмерных термических напряжений. Трещина начинается с внутренней стороны стены. Растрескивание может произойти по следующим причинам, помимо причин, указанных выше:

i) Неподходящий материал для мощности двигателя или неправильная обработка
ii) Чрезмерное образование накипи на стороне охлаждения, кавитационная эрозия
iii) Высокая температура охлаждающей жидкости
iv) Локальное столкновение
v) Плохое распыление, высокое проникновение топлива
vi) Высокое содержание воды в топливе


Ниже приведены дополнительные рекомендации по технике безопасности при обращении с поршнями морских дизельных двигателей :
  1. Конструкция четырехтактного поршня

  2. Для средне- и высокоскоростных двигателей вес материала становится важным для снижения нагрузки на вращающиеся части. Высокая теплопроводность алюминиевых сплавов в сочетании с малым весом делает этот материал идеальным. Для поддержания термических напряжений на приемлемом уровне охлаждающие трубы могут быть залиты во избежание деформации.
    Подробнее…..
  3. Метод масляного охлаждения поршня — основной принцип

  4. Охлаждающей жидкостью, используемой для отвода и передачи тепла от поршня, может быть пресная вода, дистиллированная вода или смазочное масло. Вода способна отводить больше тепла, чем смазочное масло (удельная теплоемкость воды приблизительно равна 4, а смазочного масла 2, а разница температур 14°С для воды и 10°С для смазочного масла). .

    Подробнее …..

  5. Функция поршневого кольца в судовом дизельном двигателе

  6. Эффективность двигателя зависит от эффективного уплотнения между поршнем и гильзами. Утечка снизит давление сжатия и потеряет мощность. Поршневые кольца герметизируют газовое пространство, расширяясь наружу из-за давления газа, действующего за ними. Они также распределяют смазочное масло вверх и вниз по гильзе цилиндра и передают тепло стенкам гильзы. На поршень устанавливаются от трех до шести силовых или компрессионных колец, количество которых зависит от режима работы двигателя в двухтактном или четырехтактном цикле. .

    Подробнее …..

  7. Требование поршневого кольца

  8. Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания судового дизельного двигателя. Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун.

    Подробнее …..

  9. Особенности конструкции поршня

  10. Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания судового дизельного двигателя. Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун.

    Подробнее …..

    Проблемы с поршнем, которых следует избегать
    i) Заклинивание поршня; слишком часто следовал взрыв масляно-воздушной смеси в картере.ii) Растрескивание днища поршня и боковых стенок из-за циклического изменения напряжения давления, наложенного на напряжение из-за градиента температуры.

    Подробнее …..

  11. Обнаружение перегрева поршня

  12. Наиболее распространенные причины перегрева поршня: i) Недостаточная циркуляция охлаждающей среды и/или недостаточная подача. ii) Чрезмерное отложение в охлаждающем пространстве (накипь или сажа). iii) Недостаточная смазка.

    Подробнее …..

Судовой дизельный двигатель Другие полезные статьи :
  1. Руководство по эксплуатации четырехтактных дизельных двигателей

  2. Четырехтактный цикл завершается четырьмя ходами поршня или двумя оборотов коленчатого вала.Для работы в этом цикле двигатель требуется механизм для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов
    Подробнее …..
  3. Руководство по эксплуатации двухтактных дизельных двигателей

  4. Двухтактный цикл завершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Для работы этого цикла, где каждый событие выполняется за очень короткое время, движку требуется количество особых договоренностей.
    Подробнее …..
  5. Измерение мощности судового дизельного двигателя — индикатор двигателя

  6. Существует два возможных измерения мощности двигателя: мощность и мощность на валу.Указанная мощность — это мощность, развиваемая внутри цилиндра двигателя и может быть измерен индикатором двигателя. Мощность на валу – это мощность, доступная на выходном валу двигателя. и может быть измерен с помощью крутильного измерителя или с помощью тормоза.
    Подробнее …..
  7. Подача свежего воздуха и удаление отработавших газов газообменником

  8. Основной частью цикла двигателя внутреннего сгорания является подача свежего воздуха и удаление выхлопных газов. это газообмен обработать.Продувка – это удаление выхлопных газов путем вдувания свежего воздух.
    Подробнее …..
  9. Топливная система дизельного двигателя

  10. Топливную систему дизельного двигателя можно рассматривать в двух части системы подачи топлива и системы впрыска топлива. Поставка топлива связана с подача мазута, подходящего для использования системой впрыска.
    Подробнее …..
  11. Смазочная система для судового дизеля — принцип работы

  12. Система смазки двигателя обеспечивает подачу смазочного масла к различным движущимся частям двигателя.Его основная функция заключается в том, чтобы позволить образование масляной пленки между движущимися частями, что снижает трения и износа. Смазочное масло также используется в качестве очистителя и в некоторые двигатели в качестве охлаждающей жидкости.
    Подробнее …..
  13. Охлаждение судового двигателя — как это работает, требования к системе охлаждения пресной и забортной водой

  14. Охлаждение двигателей достигается за счет циркуляции охлаждающей жидкости по внутренним каналам внутри двигателя. При этом охлаждающая жидкость нагревается. и, в свою очередь, охлаждается охладителем с циркуляцией морской воды.Без адекватного охлаждение некоторых частей двигателя, подвергающихся воздействию очень высоких температура, в результате сжигания топлива, скоро выйдет из строя.
    Подробнее …..
  15. Система пускового воздуха для дизельного двигателя — принцип работы

  16. Дизельные двигатели запускаются подачей сжатого воздуха в цилиндры в соответствующей последовательности для требуемого направления. Поставка сжатый воздух хранится в воздушных резервуарах или «баллонах», готовых к немедленному использованию. использовать. Возможно до 12 пусков с сохраненным количеством сжатого воздух.
    Подробнее …..
  17. Регулятор-Функция регулятора скорости судового дизельного двигателя

  18. Основным управляющим устройством любого двигателя является регулятор. Он регулирует или регулирует скорость двигателя при некотором фиксированном значении, в то время как выходная мощность изменения для удовлетворения спроса. Это достигается губернатором автоматически регулировка параметров топливного насоса двигателя для достижения желаемой нагрузки на установить скорость.
    Подробнее …..
  19. Предохранительный клапан цилиндра судового дизельного двигателя — руководство по эксплуатации

  20. Предохранительный клапан цилиндра предназначен для сброса давления на 10-20% выше нормального. Срабатывание этого устройства указывает на неисправность в двигателе, которая должны быть обнаружены и исправлены.
    Подробнее …..
  21. Взрывозащитный клапан судового дизеля

  22. В качестве практической защиты от взрывов в картере, установлены предохранительные клапаны или двери. Эти клапаны служат для облегчения избыточное давление в картере и прекращение выхода пламени из картер. Они также должны быть самозакрывающимися, чтобы предотвратить возврат атмосферный воздух в картер.
    Подробнее …..
  23. Руководство по эксплуатации поворотного механизма
    Поворотный механизм или двигатель вращения представляет собой реверсивный электродвигатель, приводящий в движение червячную передачу, которая может быть соединена с зубчатым маховиком для включить большой дизель. Таким образом, предусмотрен низкоскоростной привод, позволяющий расположение деталей двигателя при капитальном ремонте.
    Подробнее …..
  24. Муфты, сцепления и редукторы судового дизеля

  25. Основным устройством управления любым двигателем является регулятор. Он регулирует или регулирует скорость двигателя при некотором фиксированном значении, в то время как выходная мощность изменения для удовлетворения спроса. Это достигается губернатором автоматически регулировка параметров топливного насоса двигателя для достижения желаемой нагрузки на установить скорость.
    Подробнее …..
  26. Дизельный двигатель MAN B&W — Основные принципы и руководство по эксплуатации

  27. Один из двигателей серии MC введен в 1982 году, имеет более длинный ход и увеличенный максимальный давление по сравнению с более ранними конструкциями L-GF и L-GB.
    Подробнее …..
  28. Детектор масляного тумана картера судового дизеля

  29. Один из серии MC введен в 1982 году, имеет более длинный ход и увеличенный максимальный давление по сравнению с более ранними конструкциями L-GF и L-GB.
    Подробнее …..
  30. Разное Теплообменник для работающих механизмов на борту грузовых судов

  31. Кожухотрубчатые теплообменники для водяного охлаждения двигателя и охлаждения смазочного масла традиционно циркулировали с морской водой. Море вода находится в контакте с внутренней частью труб, трубных решеток и водяных камер.
    Подробнее …..
  32. Руководство по требованиям безопасности и эксплуатации турбокомпрессоров

  33. Кожухотрубчатые теплообменники для водяного охлаждения двигателя и охлаждения смазочного масла традиционно циркулировали с морской водой. Море вода находится в контакте с внутренней частью труб, трубных решеток и водяных камер.
    Подробнее …..
  34. Назначение поршня и поршневых колец

  35. Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания.Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун. Поршень состоит из двух частей; головка и юбка. Головка поршня подвержена механическим и термическим нагрузкам.
    Подробнее …..


Machinery Spaces.com посвящен принципам работы, конструкции и работе всего оборудования. предметы на корабле предназначены в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. Для любых замечаний, пожалуйста Свяжитесь с нами

Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces. ком Все права защищены.
Условия использования
Ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности|| Домашняя страница||

Анализ причин горения поршня дизельного двигателя-QUFU JINHUANG PISTON CO.,LTD

Дизельный двигатель в процессе использования верхнего горения является обычным явлением, эта статья будет в основном основана на следующих аспектах причин горения дизельного поршня: I надеюсь, что пользователи укрепят техническое обслуживание дизельных двигателей, дизельный двигатель поддерживается в хорошем состоянии. Дизельный поршень сжигание верхней части основных причин:

    1. Дизельный поршень сильного износа или разрушения масла на каналах, что приводит к горению поршня сверху. 3. Выбор низкосортных смазочных материалов, ускоренный износ цилиндров дизеля, повышение давления выхлопных газов в картере, повышенное нагарообразование в камере сгорания, в результате чего поршень прогорает сверху.

    2. Подтекание форсунки или плохое распыление, дизельный двигатель в течение длительного времени сгорает в верхней части поршня, вызывая высокую температуру верхней части поршня, так что верхняя часть поршня горит.

    3. Неправильный верхний зазор поршня, неправильная регулировка верхнего зазора поршня при сборке дизеля повлияет на степень сжатия дизеля, что приведет к прогоранию поршневого цилиндра или поршня, что требует строгой регулировки дизеля в соответствии с требованиями при сборке.

     4. Подача топлива в цилиндр дизельного двигателя и время подачи топлива неравномерны, так что часть процесса сгорания в цилиндре ухудшается, образование кокса или серьезное дожигание, тепло сгорания дизельного топлива, так что часть температуры верхней части поршня цилиндра слишком высока, что приводит к термическая усталость материала дизельного двигателя Пригорание, приводящее к пригоранию верхней части поршня.

5. Поршневое кольцо повреждено или сломано. Поршневые кольца повреждены или сломаны, что приводит к тому, что сборка поршневого кольца не может закрыть стенку цилиндра, верхняя часть поршня не может рассеивать крупномасштабное тепло, но также ведет к канализации высокотемпературного газа, в результате чего верхний поршень и канавка поршневого кольца перегреваются. и плавление.

     6. Проблемы с качеством гильзы цилиндра поршня, если в поршне в отливке наличие пористости, пористости, микротрещин, шлака и других дефектов, под действием высокой температуры и высокого давления эти дефекты станут источником усталость и привести к усталости усталости; поршень Шлак расплавляется первым, вызывая возгорание поршня.Поэтому при выборе поршня в дизельном двигателе необходимо обратить внимание на выбор оригинального поршня или поршня отличного качества.

     7. Перегрузка дизеля по частоте вращения, длительная работа, разрушение системы охлаждения двигателя. Поршни испытывают длительные термические и механические нагрузки, усталость и унос.

     8. Многие малые и средние дизельные двигатели из-за небольшого диаметра цилиндра, выполнить сложную компоновку внутренней и внешней конструкции поршня сложнее, поэтому большая часть поршня не снабжена ребрами жесткости,

Оба увеличения толщина верхней части поршня соответствует требованиям прочности, но слишком толстая конструкция верхней части поршня увеличивает теплоемкость днища поршня, с одной стороны, и замедляет рассеивание тепла, с другой стороны, что приводит к повышению температуры днища поршня, вызывая головка поршня Высокая термическая нагрузка легко приводит к повреждению верхней части поршня от термической усталости.

Анализ и исследование оптимизации поршня дизельного двигателя на основе метода ABC-OED-FE от его максимальной температуры и максимального напряжения сцепления. Для начала рассчитываются граничные условия полей температур и напряжений, включающих теплоту, выделяемую при сгорании в цилиндре, теплоту трения и теплоту, передаваемую системе охлаждения.Затем была создана конечно-элементная модель для расчета и анализа температурных и термомеханических полей напряжений сцепления поршня. Комбинируя эту имитационную модель с ортогональными экспериментальными методами проектирования, были выполнены расчеты и анализы, чтобы определить, как пять геометрических параметров (глубина канавок впускных и выпускных клапанов, радиус перехода канавок клапанов, радиус вершины канавок клапанов, высота первого поршневого кольца канавка и глубина канавки поршневого кольца) влияют на два показателя оценки (максимальная температура и максимальное напряжение поршня).В дальнейшем с помощью предложенного метода ABC-OED-FE (искусственная пчелиная семья, ортогональный план эксперимента и уравнения подгонки) были определены уравнения подгонки между геометрическими параметрами и оценочными показателями.

Принимая минимальные значения двух оценочных показателей поршня в качестве целей оптимизации, для определения значений параметров был запущен метод искусственной пчелиной семьи. Наконец, были рассчитаны два оценочных показателя оптимизированного поршня. Результаты показывают, что после оптимизации максимальная температура поршня снижается до 16.05 К и максимальное напряжение снижается до 13,54 МПа. Были улучшены как температурные, так и напряженные условия оптимизированного поршня, что демонстрирует эффективность оптимизации и достоверность алгоритма.

1. Введение

С развитием науки и техники удельная мощность дизельного двигателя постоянно увеличивается. В результате также увеличилась тепловая нагрузка и механическая нагрузка, воздействующая на высокотемпературные компоненты цилиндров двигателя, особенно на поршни.По результатам имитационного анализа [1], при работе тяжелого дизеля в условиях плато, тепломеханические напряжения муфты могут возрастать до 167 МПа. Продолжительная эксплуатация в таких условиях может привести к усталостному повреждению внутренней части поршней и даже к выходу из строя из-за усталости при ползучести. Совокупный эффект усталости и ползучести резко сократит срок службы поршня и других высокотемпературных компонентов и серьезно повлияет на надежность всего двигателя.

В связи с такой ситуацией было проведено обширное исследование.Условия сгорания в цилиндре могут обеспечить граничные условия для расчета поля термических напряжений и поля напряжений термомеханической связи поршня. Перед изучением температурного поля поршня необходимо проанализировать сгорание. Джихан и др. [2] проанализировали влияние трех различных типов камер сгорания на условия сгорания. Результаты показывают, что камера сгорания M имеет лучший коэффициент сгорания, и необходимо принять некоторые другие меры для улучшения характеристик сгорания.Ван и др. [3] изучали взаимосвязь между степенью сжатия и типом воспламенения дизеля. Результаты показывают, что для улучшения качества сгорания необходимо увеличить время воспламенения и увеличить пределы воспламеняемости. Юань и др. [4] установили модель сцепления, чтобы имитировать характер сгорания генератора со свободным поршнем. Результаты показывают, что двигатель со свободным поршнем имеет большую продолжительность сгорания и что среднее давление и температура в цилиндре обычно ниже, чем у обычного двигателя.Хан и др. [5] изучали влияние геометрии поршня и других параметров на сгорание двигателя. С помощью программного обеспечения AVL-FIRE они создали модель гидродинамики горения. Различные геометрические формы поршня: тороидальная возвратная камера сгорания (TRCC), тороидальная камера сгорания (TCC) и базовая полусферическая камера сгорания (HCC). Результаты показывают, что TRCC лучше, чем другие камеры. Генг и др. [6] реализовали двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (DACIC), что позволило авторам лучше контролировать процесс сгорания.Результаты показывают, что DACIC имеет более широкий диапазон степени сжатия. Есть также некоторые исследования, посвященные камере сгорания [7], стабильности горения [8], характеристикам горения [9] и так далее [10].

Для поля температуры поршня другим важным источником тепла является теплота трения. Кроме того, условия трения между поршнем и гильзой цилиндра также могут влиять на динамические характеристики двигателя. Поэтому это важно для изучения трения. Бору Цзя и др.[11] исследовали и сравнивали различные механизмы трения двигателей со свободным поршнем (FPE) и двигателей с коленчатым валом (CSE). Подробное содержание трения включает характеристики трения поршневых колец, характеристики трения юбки поршня, характеристики трения зубчатой ​​передачи и характеристики трения кривошипа и подшипника для CSE. Результаты показывают, что, по сравнению с CSE, FPE не имеют явного преимущества в фрикционных характеристиках. Чтобы реализовать точное измерение фрикционного состояния поршня в режиме реального времени, Fang et al.[12] предложили усовершенствованный метод измерения. Результаты показывают, что улучшенная система измерения является точной и надежной по сравнению с исходной. Сёдерфьялль и др. [13] изучали условия трения в дизельном двигателе при различных переменных, таких как различные конструкции поршневых колец, различная шероховатость гильз цилиндров и различные сорта масла. Используя данные эксперимента, они создали имитационную модель для анализа условий трения поршня. Есть также некоторые исследования, посвященные потерям на трение [14], переносу смазочного масла между поршнем и гильзой цилиндра [15], экспериментальному изучению трения [16] и т.д.

Чтобы улучшить рабочее состояние поршня и двигателя, многие исследователи изучили метод оптимизации для снижения тепловой и механической нагрузки на поршень. Сюй и др. [17] смоделировал поршень нового кулачкового двигателя с использованием метода конечных элементов. Путем объединения результатов расчета были представлены предложения по оптимизации и усовершенствованию, заключающиеся в установке теплоизоляционных винтов на поршень. Результаты моделирования показывают, что как температура, так и деформация оптимизированного поршня в определенной степени снизились.Ван и др. [18] провели анализ полей температуры и напряжений поршня судового дизеля с помощью созданной конечно-элементной модели. Фрикционный износ поршня был проанализирован путем объединения соответствующих моделей, прежде чем был предложен ряд предложений по оптимизации. Достоверность оптимизации проверена тестами. Чжаоцзюй и др. [19] изучали соответствующие зависимости между «высотой днища поршня», «отверстиями на поршневом пальце», «массой поршня» и «максимальной температурой поршня», «максимальным механическим напряжением» и «максимальной термомеханической нагрузкой». напряжения сцепления», приняв методы экспериментального проектирования.Вес поршня и максимальное напряжение сцепления были оптимизированы по результатам расчета. Чжан и др. [20] сравнили и изучили закон влияния ω -образной, волнообразной вершины поршня на сгорание смесевого топлива и работу дизеля. Результаты показывают, что волнообразная верхняя часть поршня лучше подходит для повышения эффективности сгорания и снижения выбросов выхлопных газов. Садик и Айер [21] изучали закономерность влияния степени сжатия, формы днища поршня на сгорание топлива и характеристики двигателя.Результаты показывают, что поршень с большим расщеплением и большая степень сжатия могут улучшить характеристики двигателя. Есть также некоторые исследования, посвященные динамическому моделированию и оптимизации параметров поршня [22], влиянию различной камеры поршня [23], многокритериальной оптимизации поршня с использованием методологии поверхности отклика [24] и так далее [25–27].

Вышеуказанная литература выявила следующие проблемы, связанные с текущим направлением исследований поршней: (1) существующие исследования редко включали поршни в дизельных двигателях большой мощности; эти поршни обычно работают в суровых условиях окружающей среды и легко страдают от усталостного разрушения, поэтому им следует уделять больше внимания; 2) при расчете и анализе полей температур и напряжений поршня учитывались не все граничные условия; е.ж., такие проблемы, как выделение тепла при трении между комплектом поршневых колец и гильзой цилиндра, в большинстве литературы не рассматривались; (3) оптимизация геометрической структуры поршня была чисто эмпирической или направленной только на одну переменную, а взаимодействие между различными факторами не учитывалось, что вызывало отсутствие теоретической поддержки и надлежащей убедительности.

Основная цель исследования основана на рабочем состоянии, температуре и условиях напряжения для оптимизации геометрии поршня для облегчения рабочего состояния поршня.На основе соответствующих исследований и в сочетании с максимальной температурой и максимальным напряжением поршня в этой статье обсуждается оптимизация трехмерной геометрической структуры поршня. При расчете полей температур и напряжений поршня учитывались граничные условия, такие как теплота, выделяемая при сгорании, теплота, выделяемая при трении, и теплота, отводимая в систему охлаждения. Кроме того, в процессе оптимизации были приняты метод ортогонального планирования эксперимента (OED) и алгоритм искусственной пчелиной семьи (ABC), что сделало процесс оптимизации более научным, а результаты оптимизации более надежными.Основная работа данной статьи включает в себя следующие части. В первой части были проанализированы граничные условия для расчета температурных полей и полей напряжений поршня, которые включают теплоту, выделяемую при сгорании, теплоту, выделяемую трением между комплектом поршневых колец и гильзой цилиндра, теплоту, отводимую в систему охлаждения, и механическую силу, приложенную к поршню. на поршне. Во второй части с использованием граничного условия и установленной конечно-элементной модели были проанализированы температурное поле и поле термомеханических сопряженных напряжений поршня; результаты расчетов подтверждены испытаниями.В третьей части, исходя из ограничений и целей оптимизации, были определены 5 геометрических параметров, подлежащих оптимизации. Правило влияния этих параметров на два показателя (максимальная температура и максимальное напряжение поршня) было рассчитано и детально проанализировано с использованием метода OED. В четвертой части с помощью предложенного метода АВС-ОЭД-КЭ была установлена ​​соответствующая связь между параметрами оптимизации и показателями оценки, а также определены оптимальные геометрические параметры поршня.В пятой части были рассчитаны и проанализированы поля температур и напряжений оптимизированного поршня, что подтвердило эффективность оптимизации и правильность алгоритма.

2. Граничные условия полей температур и напряжений поршня
2.
1. Тепло, выделяемое при сгорании

Для детального расчета и анализа полей температуры и напряжений поршня была создана модель процесса сгорания дизельного двигателя [28] для расчета и анализа граничных условий полей.Путем расчета была получена тенденция изменения температуры и коэффициента теплопередачи газа в цилиндре при изменении угла поворота коленчатого вала, как показано на рисунке 1.


Для проверки точности модели расчета и результатов, были проведены испытания по измерению таких параметров, как мощность и крутящий момент дизеля. Затем измеренные значения сравнивали с расчетными значениями. Конфигурация испытательного стенда показана на рис. 2. Это устройство, используемое для определения состояния сгорания в дизеле и измерения параметров газа в цилиндре [29].Испытательная система в основном состоит из нескольких частей, включая компьютерную систему управления, дизель и его пусковой двигатель, выходной динамометр, систему анализа сгорания дизельного топлива и блок управления системой. Блок управления системой может контролировать всю лабораторию, измерять данные с помощью датчиков и обрабатывать результаты. Дизель и его стартовый двигатель являются объектом данного исследования и основной частью лаборатории. Выходной динамо-метр может измерять параметры состояния дизеля. Система анализа сгорания дизельного топлива может измерять изменение показателей оценки двигателя, регулируя значение впуска, значение выхлопа и масляный распылитель., , и являются основными компонентами системы блока управления для регулировки масляного распылителя, значения выхлопа и значения впуска. Температура воздуха для горения измеряется датчиком в системе.


Детальная информация лаборатории отображается в таблице 1.







Устройство Спецификация Точность
Выходные данные Dynamo Meter Qzti- QZ1030 <0. 1 кВт <0,01 Нм
Система анализа Дизель любо-3010 <0,1 К <0,1 Па
WT31820 <1 мг
DS18B20 <0,1 K
DS18B20 <0.1 K 9
Xn-1-2740
Устройство контроля температуры Omron CJ1W-TC001 <0.1 к
Блок управления влажностью KZP-5-Ca <0,1%

Сравнение результатов расчета модели и полученными через эксперименты для процесса работы Дизельного двигателя показан в таблице 2.

0,32 3,44

Speed ​​ Power (KW) Момент (кВт) Момент (НМ) (NM)
Эксперимент Расчет Ошибка (%) Эксперимент Расчет Ошибка (%)

1400 4637 475,267 8 2. 82 3255,57 3245,30
1600 525 518,6 -1,24 3205,44 3095,07
1800 570 558,5 -2.15 3152.88 2969.84 5 5
2000 588 594.7 594.7 1.11 2816.31 2839.40 -0.82

Как показано в таблице, все ошибки между результатами эксперимента и результатами расчета составляют минус 6% и, следовательно, удовлетворяют требованиям инженерного расчета. Это показывает, что созданная имитационная модель процесса работы дизеля является достаточно точной и может быть использована для последующих исследований тепловой среды поршня.

2.2. Friction Heat

Производная уравнения смещения поршня была решена для получения уравнения скорости [30]. И ее можно выразить как составную гармоническую функцию, состоящую из двух синусоидальных функций с разной скоростью изменения [31]. Положение поршня относительно верхней мертвой точки и его скорость при изменении угла поворота коленчатого вала, полученные из приведенных выше уравнений, показаны на рисунке 3.


На рисунке 4 показано изменение температуры при различных положениях поршня от верхней мертвой точки. На рисунке видно, что величина повышения температуры тесно связана со скоростью движения поршневого кольца.При движении поршня к середине гильзы цилиндра скорость изменения температуры достигает максимума, а вместе с ним и скорость движения поршня. Кроме того, на рисунке также показано, что в то время как узел поршня перемещается от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, тепло трения продолжает накапливаться, вызывая повышение температуры до 8,67 K исключительно из-за теплоты трения.


2.3. Охлаждение и теплоотвод

Поскольку смазочное масло между поршнем и гильзой цилиндра в основном служит для смазки, при расчете и анализе оно принималось за термическое сопротивление [32]. В данной работе рассматривалось только смазочное масло в полости поршня и на поверхности гильзы цилиндра. Для дизеля охлаждение полости поршня осуществлялось разбрызгиванием масла; затем рассчитывали коэффициент теплоотдачи по следующей формуле [33]: где , и – температуры газа в цилиндре, днище поршня и стенке днища поршня соответственно; – теплопроводность поршня; — толщина верхней части поршня.

2.4. Механическая сила

Это исследование в основном было сосредоточено на температуре поршня и поле термомеханических напряжений при номинальных рабочих условиях.Анализ механических граничных условий заключается в следующем. В течение всей операции на поршень действуют следующие силы: — давление взрыва газа в цилиндре; боковая тяга; – сила инерции, обусловленная возвратно-поступательным движением, – противодействующая сила поршневого пальца. Величина механической силы, действующей на поршень, рассчитывается в момент, когда давление в цилиндре максимально. Масса поршня составляла 2,58 кг, а расчет сил, действующих на поршень, показан в таблице 3. В таблице указано максимальное давление взрыва в баллоне.


Силы Значения

102,7
179,7
45,1
134,7
5,6

3.Поля температур и напряжений поршня
3.1. Simulation Model

В данной работе в качестве объекта исследования был выбран поршень 12-цилиндрового четырехтактного дизельного двигателя с турбонаддувом [34]. Для анализа и расчета его температурных и термомеханических полей напряжений сцепления при номинальных условиях эксплуатации авторы создали трехмерную геометрическую модель поршня, как показано на рисунке 5. 190 148 элементов в итоге.Модель сетки показана на рисунке 6.


3.
2. Граничные условия

Граничные условия температурных и термомеханических полей напряжений сцепления поршня могут быть получены из работы первой части этой статьи. Во время расчета мы разделили поверхность поршня на 17 отдельных зон и применили граничные условия теплопередачи к различным зонам. Значения граничных условий проиллюстрированы в таблице 4.

9049 8 второго канавки поршневого кольца 9049 9 90 498 юбки поршня 905

зоны Температура (K) Коэффициент теплопередачи (W / M 2 K)

-типа канавка в поршневом верхней Внутренний круг 679 887
Средний круг 864
Наружный круг 836
Самая высокая область в верхней части поршня Входные и выходные канавки 864
Другие области 887

Первый бросовые поршня 560 680
Первая канавка поршневого кольца 415 2152
Второй поршень 410 478
40272 402 1759
402 438 438
Третий канавку поршневого кольца 397 1405
Четвертый мусор 390 457
380 400
Поршневой палец отверстие 380 400

поршневой полости Топ 370 887
Средний 745
End 605

Мы можем получить температуру и тепловые напряженные поля поршня с использованием модели и граничных условий. Комбинируя поле термических напряжений с граничными условиями механического напряжения, мы можем окончательно получить поле напряжений термомеханической связи.

3.3. Проверка результатов и анализ

Температурное поле поршня, полученное в результате расчета, было проверено с помощью экспериментов с пробками твердости. Расположение контрольных точек показано на рисунке 7, представляющем собой карту профиля по осям.


Пробки твердости, используемые в этой статье, представляют собой цилиндрические пробки с геометрическим размером 1.Радиус 9 мм и длина 5,6 мм. Подробные параметры пробки твердости отображаются в таблице 5.



001 μ м

параметров значений
HXD-1000TMC
Ошибка местоположения
Блок Минимальное измерение 0,025 μ м
Ошибка <3%
государственный стандарт GB / T 4340

Подогнанное уравнение пробки твердости: где – температура отпуска пробки твердости. — значение твердости по Виккерсу после отпуска.

Контрольные точки в эксперименте показаны на рисунке 8.


В таблице 6 показано сравнение расчетных и экспериментальных значений поршня.


контрольных точек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Расчетное значение 629,2 562,0 572,3 523.0 493,4 493,8 588,5 539,8 504,3 490,4
Эксперимент значение 621,6 580,8 558,7 530,3 483,7 479,3 582,3 533,5 482.9 480272 480272 4802
Ошибка /% 1.21 -33.34 2. 38 -1.39 -1.39 1.97 1.95 1.05 1.16 4,25 4,25 2,25 2,06


Видно из таблицы 5, что ошибки между рассчитанными и экспериментальными значениями были минус 5%, что демонстрирует точность моделирования , и, следовательно, может считаться удовлетворяющим инженерным требованиям.

На рис. 9 показано температурное поле поршня. По рисунку максимальная температура поршня была 623.67 К, которая наблюдалась во внутренней окружности в верхней части поршня, а минимальная температура составляла 364,17 К, которая наблюдалась на юбке поршня. Разница температур между максимальным и минимальным значением составила 259,5  К. Сверху вниз значение температуры вдоль оси поршня постепенно уменьшалось. Температуры на краях канавок впускного и выпускного клапанов были достаточно высокими, чтобы вызвать эрозию и усталостное повреждение, и к ним следует относиться серьезно.


На рис. 10 показано распределение поля напряжений термомеханического сцепления поршня при максимальном давлении в цилиндре.


Согласно рисунку максимальное напряжение, действующее на поршень, составило 168,67 МПа, которое возникло в месте между окружностью пальца и первой кольцевой канавкой, а минимальное напряжение составило 359 кПа, которое возникло на юбке поршня. Поскольку большая часть тепла поршня, передаваемого охлаждающей жидкости, проходила через кольцо, а поршень поршня был вынужден выдерживать сосредоточенное механическое усилие, максимальное напряжение поршня возникало в области, расположенной между кольцом поршневого пальца и кольцевыми канавками.В то же время в этой области высока вероятность возникновения усталостных повреждений, и поэтому этому следует уделить больше внимания.

Согласно рисункам 9 и 10, в поршне есть две области, находящиеся в тяжелом состоянии и склонные к усталостному разрушению. Итак, в следующей части статьи мы будем использовать некоторые методы и алгоритмы для оптимизации этих двух областей в поршне, пытаясь снизить термическую и механическую нагрузку, а также повысить его надежность и усталостную долговечность.

4. Расчет и анализ на основе ортогонального эксперимента

Результаты приведенного выше расчета и анализа показали, что максимальная температура поршня возникает вблизи канавок впускного и выпускного клапанов, а максимальное напряжение поршня возникает вблизи канавок поршневых колец.Ввиду этого оптимизация была приоритетной для обеих этих позиций, т. е. канавок впускного и выпускного клапанов в верхней части поршня, а также первой канавки поршневого кольца.

4.1. Условия ограничения для оптимизации

На основе анализа результатов расчета в сочетании с реальными условиями эксплуатации были определены следующие условия ограничения [35]: (1) Габаритные размеры поршня должны быть неизменными, а постоптимизированный поршень должен предотвращать от столкновения с такими компонентами, как головка блока цилиндров, клапаны и шатун(2)Разница в общей массе поршня до и после оптимизации должна быть минус 5%, что необходимо для предотвращения чрезмерного влияния на взаимодействие поршня с гильзой цилиндра и шатуном за счет оптимизации(3)Разница перемещений двигателя между поршнем до и после оптимизации должна быть минус 5% во избежание чрезмерного влияния на процесс сгорания за счет оптимизации(4)Разница объемов поршня оптимизация не должна влиять на работу самой себя и других частей дизеля

4.
2. Цели оптимизации

На основе приведенных выше расчетов и анализа были определены оптимизации следующих 5 параметров с учетом ограничений и реальных условий работы дизельного двигателя. (1), глубина канавок впускных и выпускных клапанов, должна была регулировать с сохранением габаритных размеров поршня. Начальное значение 6 мм.(2)Добавить плавный переход к дну пазов впускных и выпускных клапанов, не влияющий на открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.Радиус кривизны принимался равным .(3) Необходимо было добавить плавный переход к вершине канавок впускного и выпускного клапанов поршня, не влияющий на открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Радиус кривизны принят равным .(4), высота первой канавки поршневого кольца должна быть отрегулирована (высота места соединения между канавками также должна быть отрегулирована для сохранения габаритных размеров поршня). Исходное значение 2,5 мм.(5), глубина канавок поршневых колец также подлежала корректировке.Начальное значение равно 6 мм.

, учитывая фактические условия, 5 различных уровней 5 параметров, которые будут оптимизированы, как показано в таблице 7.


Параметры Уровень I Уровень II Уровень III Уровень IV Уровень V

5.6 5.8 5.8 6 6.2 6.4
2,1 2,3 2,5 2,7 2,9
2,1 2,3 2,5 2,7 2,9
2,3 2,4 2.5 2.5 2.6 29
5.8 5.9 6 6.1 6.2


4.
3. Процесс испытаний и результаты

Целью исследования является снижение термической и механической нагрузки путем оптимизации 5 параметров поршня. Итак, оценочными показателями оптимизации являются показатели состояния поршня: максимальная температура и максимальное напряжение.

Ортогональный метод планирования эксперимента позволяет быстро и точно вычислить правила влияния 5 параметров поршня на показатели оценки, что позволяет найти наиболее ценные параметры с использованием минимального набора экспериментов.Таким образом, влияние 5 параметров оптимизации на 2 оценочных показателя поршня было изучено с использованием метода ортогонального планирования эксперимента (OED) [36]. Согласно табл. 5 это ортогональный эксперимент, состоящий из 5 параметров и 5 уровней. В связи с этим использовалась ортогональная таблица эксперимента с 6 факторами и 5 уровнями. Максимальная температура и максимальное напряжение поршня были рассчитаны с помощью модели конечных элементов, установленной в части 1. Схема эксперимента и соответствующие результаты показаны в таблице 8.


Число

1 5,6 2,1 2,1 2,3 5.8 625.140 625.140 165.107
2 5.6 2.3 2.3 2.3 2.4 5.9 629.941 +203,957
3 5,6 2,5 2,5 2,5 6,0 620,375 165,744
4 5,6 2,7 2,7 2,6 6,1 621.527 621.527 180272
5 5.6 2.9 2,9 2.7 6.2 617.251 151.055 1510266 6 5. 8 2,1 2,3 2,5 6,1 633,482 154,066
7 5,8 2,3 2,5 2,6 6,2 624,462 175,279
8 5.8 5.8 2.5 2.7 2.7 5,7 5.8 622.167 154.699
9 5.8 2,7 2.9 2,3 5,9 625,264 189,055
10 5,8 2,9 2,1 2,4 6,0 615,824 164,961
11 6,0 2,1 2.5 2.5 2.7 5,9 631.962 631.962 185.224
12 6.0 2.3 2,7 2,30272 6.0 627,531 166,363
13 6,0 2,5 2,9 2,4 6,1 619,856 171,368
14 6,0 2,7 2,1 2,5 6. 2 6.2 625.567 152.161
15 6.0 6.9 2.3 2,6 5.8 633.521 182.215
16 6,2 2,1 2,7 2,4 6,2 635,168 158,030
17 6,2 2,3 2,9 2,5 5,8 623,249 161.857 161.857
18 6.2 2.5 2.1 2.1 2,6 5.9 621.284 202.763
19 6.2 2,7 2,3 2,7 6,0 630,517 150,509
20 6,2 2,9 2,5 2,3 6,1 619,842 152,142
21 6.4 6.4 2.9 2.9 2. 6 6.0 6.0 630.850 152.442
22 6.4 2.3 2.1 2,7 6,1 622,847 153,901
23 6,4 2,5 2,3 2,3 6,2 629,419 150,716
24 6,4 2,7 2.5 2.5 2.4 5.8 5.8 625.861 159.885
25 6.4 2,9 2,7 2,5 5.4.4. Анализ результатов

Результаты расчета для каждого уровня и индикатор суммированы в таблице 9.


595 +

4

3118.245 3163,600 3115. 660 3133.195 3133.940
3115.200 3110.030 3146.880 3122.650 3128.070
3132.435 3110.070 3117.470 3114.260 3119.065
3124.060 3125.775 3127.050 3127.685
2
+3128,595 3109.055 3111.470 3120.745 3125.865
40,490 436,715 160,301 41,000 59,322
3132,435 3163,600 3146.880 3133.195 3133.195 3133.940
3115.200 3109.055 3109.055 3111.470 3114.260 3111,595
R 17,235 54,545 35,410 18,935 22,345

866,220 814,870 838,895 823,385 823. 765
838.060 861.355 841465 858.200 964.145
857.330 +845,290 838,275 816,975 800,020
825,300 831,970 842,600 893,060 811,835
800,090 833,520 825,775 795,390 787.240
553.347 237.677 36.323 1181.832 4163.46
866.220 861,355 842,600 893,060 964,145
800,090 814,870 825,775 795,390 787,240
R 66,130 9,297 16,825 97,670 176,905

Уравнения для расчета переменных в таблице следующие [37]: ; – значение показателей, соответствующих параметру и уровню ; представляет собой сумму квадратов изменений столбцов, которая указывает на общую вариацию наблюдаемых значений; в этой статье количество параметров равно 5; — количество уровней и его значение равно 5; общее количество данных и его значение равно 25; максимальное значение среди текущих параметров; минимальное значение среди текущих параметров; – разница между и , которая указывает на степень влияния соответствующего параметра.

Испытание и анализ значимости были выполнены для каждого параметра, а результаты, как показано в таблице 10.


показатели Параметры F 0,05 Критическое значение 0.01 Критическое значение Значение

40.490 0.274 2.87 4,43
436,715 2,959 2,87 4,43
160,301 1,086 2,87 4,43
41,000 0,278 2,87 4,43
59,322 0,402 2,87 4,43

553. 347 0,448 2,87 4,43
237,677 0,193 2,87 4,43
36,323 0,029 2,87 4,43
1181.832 1181.832 0,957 2.87 4.43 443
4163.460 3.373 2.87 4.43


Способ расчета степени свободы параметров заключается в следующем:

Анализ таблиц 9 и 10, видно, что закругленные углы а внизу и вверху канавки впускного и выпускного клапанов оказали существенное влияние на максимальную температуру поршня, при этом наибольшее значение показал закругленный угол внизу; высота и глубина первой кольцевой канавки оказывали существенное влияние на максимальное напряжение поршня, при этом наибольшее значение имела глубина первой кольцевой канавки. Поскольку полученные результаты представляли собой группу дискретных точек, вряд ли можно было определить оптимальные параметры поршня только на основании результатов ортогонального эксперимента. В связи с этим, на основе вышеприведенного расчета для решения задачи был предложен метод оптимизации параметров поршня на основе АВС и подгонки полиномов.

5. Оптимизация параметров поршня на основе ABC-OED-FE
5.1. Алгоритм ABC

Алгоритм искусственной пчелиной семьи (ABC) [38] представляет собой метод расчета, представленный Карабогой, основанный на поведении пчелиных семей при поиске источника нектара.Его превосходство заключается в том, что он может обеспечить сильные возможности локального поиска и глобальной оптимизации, чтобы эффективно предотвратить появление локального оптимального решения.

В алгоритме ABC пчелы делятся на рабочих пчел, пчел-наблюдателей и пчел-разведчиков. Нанятые пчелы берут на себя ответственность за сбор меда в местах с большим количеством нектара, пчелы-наблюдатели обнаруживают места с большим количеством нектара, а пчелы-разведчики случайным образом выпускаются для поиска новых источников нектара, когда текущий нектар почти исчерпан. Пчелы обмениваются информацией о количестве и местоположении нектара с помощью виляющего танца; количество меда в нектаре соответствует количеству занятых пчел. Возможные решения задач имеют отношение взаимно однозначного соответствия с источниками пищи, а значение функции пригодности также имеет отношение взаимно однозначного соответствия с количеством нектара в источниках питания. Алгоритм ABC в основном состоит из следующих шагов:

Шаг 1. пчелиная семья создается случайным образом по следующему уравнению: где пчела в пчелиной семье; указывает размер проблемы, которую необходимо оптимизировать; и являются верхними и нижними пределами оптимизируемого объема.

Шаг 2. вычислить вероятность решения;

Шаг 3. пчелиная семья начинает поиск источников нектара:где указывает новый источник нектара (новое решение) рядом с текущим источником нектара; представляет текущее решение; является случайным решением, близким к текущему решению.

Шаг 4. оцените и запомните текущее лучшее решение.

Шаг 5. повторять до нахождения оптимального решения.
Блок-схема этого процесса представлена ​​на рисунке 11.
Качество источника нектара будет оцениваться по значениям целевой функции при расчете. В этой статье дважды используется алгоритм ABC. В первый раз целевой функцией является квадратный корень из разницы между прогнозируемыми значениями и исходными значениями максимальной температуры и максимального напряжения поршня. Во второй раз целевая функция представляет собой сумму квадратов разности между целевыми значениями и расчетными значениями максимальной температуры и максимального напряжения. ABC используется для определения оптимальных параметров поршня путем минимизации или максимизации значения целевой функции.Если качество нового источника нектара выше, чем у предыдущего, новый источник будет сохранен. Нанятые пчелы передают информацию об источнике нектара пчелам-наблюдателям. Пчелы-наблюдатели определят местонахождение конкретного нектара на основе качества источника нектара и определенной вероятности. Вероятность рассчитывается по следующему уравнению: где функция пригодности, соответствующая -му -му местоположению источника нектара. В первый раз, используя алгоритм ABC, местоположения представляют прогнозируемые значения максимальной температуры и максимального напряжения; во второй раз, используя алгоритм ABC, местоположения представляют собой расчетные значения максимальной температуры и максимального напряжения.
После того, как мед в определенном месте источника нектара будет исчерпан, пчелы-наблюдатели откажутся от источника нектара в текущем месте и выпустят пчел-разведчиков для поиска новых источников нектара. В этой статье указывается, что в первый раз ошибка между прогнозируемыми значениями и исходными значениями максимальной температуры и максимального напряжения не может быть дополнительно уменьшена; во второй раз квадратная сумма разности между целевыми значениями и расчетными значениями максимальной температуры и максимального напряжения не может быть дополнительно увеличена. Такой процесс может обеспечить полноту всего алгоритма и предотвратить попадание поиска в ловушку локального оптимального решения.
В алгоритме ABC есть два важных параметра, т. е. и , которые будут существенно влиять на результаты расчета. представляет количество циклов, прежде чем пчелы-разведчики были выпущены, и представляет собой длину шага при поиске оптимального решения. При малом значении поиск может быть остановлен до того, как будет найдено оптимальное решение; и наоборот, эффективность решения алгоритма может быть низкой.Если значение мало, эффективность решения алгоритма может быть низкой или даже ограничиваться локальным оптимальным решением; и наоборот, более оптимальные результаты могут быть пропущены. Понятно, что значения двух параметров будут напрямую определять валидность и эффективность решения АВС.


5.2. Уравнения подгонки

Согласно анализу в разделе 3.4, для двух показателей (т. е. максимальной температуры и максимального напряжения) высота канавок впускного и выпускного клапанов в верхней части поршня оказала на них незначительное влияние. Закругленные углы, а также верхние и нижние канавки оказывали более существенное влияние на , тогда как высота и глубина канавок поршневых колец оказывали более существенное влияние на . Однако степень влияния 5 параметров на 2 показателя различалась. В связи с этим в данной статье было предложено несколько различных уравнений подгонки (FE) [39] и различные настройки параметров подгонки для имитации их взаимосвязи с целью сокращения продолжительности и стоимости расчета при обеспечении точности.

Согласно таблице 10 порядок параметров, ранжированных по их влиянию на максимальную температуру поршня, следующий: скругленный угол на дне канавок, скругленный угол на вершине канавок, глубина кольцевых канавок, высота кольцевых канавок и глубины канавки; порядок параметров, ранжированных по их влиянию на максимальное напряжение поршня, следующий: глубина кольцевых канавок, высота кольцевых канавок, глубина канавок, скругленный угол в нижней части канавки и скругленный угол в верхней части. канавки.В процессе подбора были выбраны от 1 до 5 параметров по степени их влияния путем объединения КЭ. КЭ, представленные в этой статье, включают показательное уравнение, логарифмическое уравнение, степенное показательное уравнение, показательное логарифмическое уравнение и полиномиальное уравнение. КЭ и их примеры приведены в таблице 11. В примерах количество подгоночных параметров для показателя «температура» равно 3, что означает, что для расчета были выбраны первые три параметра, оказывающие наибольшее влияние на результаты.


Уравнение Функции Примеры

Экспоненциальное
Логарифмические
Мощность экспоненциальной
Экспоненциальная логарифмическая
Polynomial


5.
3. Метод ABC-OED-FE

Схемы оптимизации параметров поршня определялись с помощью ABC, OED и FE в данной работе (отсюда и название «метод ABC-OED-FE»). Были выполнены следующие шаги: 1. Установите (начальные) значения двух параметров и в алгоритмах ABC (2) Установите (начальный) выбор FE (3) Установите (начальное) количество параметров в FE (4) Установите ( начальные) коэффициенты в FE(5)Рассчитать 5 параметров поршня с помощью алгоритма ABC в сочетании с приведенной выше конфигурацией(6)Определить, является ли это оптимальной комбинацией значений параметров ABC, FE и количества параметров в FE

Поскольку параметры указаны на шагах 1 и 3 взаимосвязаны, их значения не могут быть определены независимо и, следовательно, были определены путем расчета и анализа методом ортогональных экспериментов.Подробные процедуры метода ABC-OED-FE читатели могут посмотреть на рисунке 12.


5.4. Нормализация выборочных данных

Коэффициенты выбранного КЭ могут быть определены по данным, рассчитанным на основе ортогональных экспериментов в таблице 8. Перед анализом все выборочные данные были нормализованы по следующему уравнению: где данные после нормализации, исходные данные, а и – максимальное и минимальное значения в наборах данных.

5.5. Определение параметров

Оптимальные значения и соответствующие уравнениям, которые должны быть подобраны, не были установлены. Кроме того, количество параметров также может оказывать влияние на оптимальные значения, что усложняет определение оптимальных условий. В этой статье был принят ортогональный эксперимент для определения значения и , вариантов подгонки уравнения и количества параметров. К основным факторам относятся четыре показателя: значения и , уравнение подгонки E q и число параметров .

См. Таблицу 12 для каждого параметра и соответствующих уровней. Согласно таблице, это ортогональный эксперимент, состоящий из 4 факторов и 5 уровней, и его можно спроектировать с помощью таблицы экспериментов.

См. Таблицу 13 для получения подробной информации об организации эксперимента и результатах расчетов.


Уровни

Уровень 1 50 0.1 (1) (1) 1 9
Уровень 2 100 0.3 (2) 2
Уровень 3 200 0.5 (3) 3
Уровень 4 500 0,8 (4) 4
Уровень 5 +1000 1 (5) 5


9092
номеров

1 50 0. 1 1 1 0,28690
2 50 0,3 2 2 0,25553
3 50 0,5 3 3 0,32210
4 50 0,8 4 4 0,30773
5 50 1,0 5 5 0,32243
6 100 0.1 2 3 0,32187
7 100 0,3 3 4 0,32488
8 100 0,5 4 5 0,30178
9 9 0.8 0.8 5 1 0.29642
10 100 1.0 1 2 0.26953
11 200 0,1 3 5 0,31139
12 200 0,3 4 1 0,26083
13 200 0.5 5 5 2 0.30260
14 200 0,8 1 3 0.31060
15 200 1.0 2 4 0,31400
16 500 0,1 4 2 0,28220
17 500 0,3 5 3 0,25532
18 500 05 0.5 1 4 0.25861
19 500 9 0.8 2 5 0.28804
20 500 1,0 3 1 0,30510
21 1000 0,1 5 4 0,27778
22 1000 0.3 1 5 5 0.32056
23 0.50272 2 2 1 0.32623
24 1000272 0.8 3 2 0,25671
25 1000 1,0 4 3 0,27472

Для проектирования эксперимента, целевые параметры которые необходимо решить, определяются следующим образом: где значение температуры, рассчитанное по уравнению; – начальное значение температуры; – значение напряжения, рассчитанное по уравнению; – начальное значение напряжения; общее количество образцов.

Анализ значимости [40] 4 индикаторов был выполнен с использованием расчетных значений, и результаты показаны в таблице 14. Согласно таблице значения всех четырех индикаторов, т.е., , , и , не различаются , из чего следует, что их влияние на результаты незначительно различается. Учитывая это, результаты ортогонального эксперимента можно использовать для последующего расчета и анализа.


9092

Индикаторы F 0.10 критическое значение 0,05 критическое значение Значение

0,002 1,143 2,330 3,010
0,001 0,571 2,330 3,010
0.001 0.001 0.571 2.330 3.010
0.003 1.714 2 2.330 3.010

, анализируя результаты расчета, мы можем найти, что 17 Th группа экспериментов, создаваемых результатами расчета с наименьшим, как показано в Таблице 13. Подробные условия этой экспериментальной группы таковы, что , , и . Это означает, что в алгоритме ABC, если оптимальное решение все еще не получено после 500 циклов, пчелы-разведчики будут искать следующую цель, длина шага поиска оптимального решения равна 0.3, а при этом для максимальной температуры и максимального напряжения выбрано полиномиальное уравнение, а число подгоночных параметров равно 3, из чего следует, что подгоночные параметры для максимальной температуры равны , , и , а подгоночные параметры для максимального напряжения равны , , и .

Их КЭ следующие:

Верхние индексы в уравнении указывают на то, что это нормализованные данные.

Установите  = 500,  = 0,3, решите два приведенных выше уравнения с помощью алгоритма ABC и получите результаты расчета, как показано в таблице 15.


-0,0534 -0,0824

Параметры Значения Параметры Значения
-0,9363
0.4973
1.1790 0.2503 0.2503

Поэтому подходящие уравнения для максимальной температуры поршня и максимального напряжения поршня являются:

5.6. Оптимизация набора уравнений

По результатам, рассчитанным с использованием метода ABC-OED-FE, была установлена ​​следующая целевая функция для оптимизации поршня: где значение равно 635,168, а значение равно 203,957. Эти два значения являются максимальными результатами в Таблице 8.

Алгоритм ABC был снова принят для определения его максимальных значений. Результаты расчетов представлены в таблице 16. Результаты показывают, что максимальная температура составляет 608,508 К, а максимальное напряжение составляет 153,422 МПа.


Параметры

Значения 265 2,25 6,15 2,47 5,82

9,02372 Результаты оптимизации

Предложения по оптимизации поршня с оптимальной температурой и напряженным состоянием были получены в результате вышеприведенного анализа: высота канавок впускного и выпускного клапанов уменьшилась до 5,82 мм; добавлен плавный переход к дну канавки и установлен радиус кривизны 2,65 мм; к вершине канавки добавлен плавный переход, а радиус кривизны установлен на 2.25 мм; высота канавки под поршневое кольцо уменьшилась до 2,47 мм, а глубина канавки под поршневое кольцо увеличилась до 6,15 мм.

Геометрическая форма оптимизированного поршня показана на рисунке 13.


При проверке оптимизированного поршня с условиями ограничения, описанными в разделе 3.1, выявлены следующие аспекты: (1) Общая высота и радиус оптимизированного поршня остаются неизменными для предотвращения от столкновения с такими компонентами, как головка блока цилиндров, клапаны и шатун. (2) Общая масса оптимизированного поршня равна 2.63 кг, что увеличилось на 1,93% по сравнению с массой 2,58 кг до оптимизации. Это может предотвратить взаимодействие между поршнем и гильзой цилиндра и шатуном от приложения чрезмерных усилий. (3) Рабочий объем оптимизированного дизельного двигателя приблизительно неизменен. Гладкие углы могут способствовать смешиванию воздуха и топлива, что оказывает положительное влияние на сгорание в цилиндре. (4) Оптимизация поршня не влияет на его нормальные функции и функции других частей в дизельном двигателе.

6.Анализ результатов оптимизации
6.1. Оптимизированное температурное поле

Новая конечно-элементная модель поршня была создана путем объединения оптимизированного поршня с тепловыми и механическими граничными условиями. Температурное поле оптимизированного поршня показано на рисунке 14.


Согласно рисунку максимальная температура оптимизированного поршня составляет 607,56 К, что на 16,11 К ниже, чем до оптимизации. Разница между исходным поршнем и поршнем после оптимизации не слишком велика, что может обеспечить предотвращение существенного влияния на сгорание в цилиндре и мощность дизеля, и не слишком мала, что доказывает эффективность оптимизации.

6.2. Оптимизированное поле термомеханических напряжений сцепления

Поле термомеханических напряжений сцепления оптимизированного поршня показано на рисунке 15. Согласно рисунку максимальное тепломеханическое напряжение сцепления оптимизированного поршня составляет 153,458 МПа, что на 15,212 МПа ниже, чем до оптимизации. . Снижение величины является значительным, и общая нагрузка на поршень также снижается.


Уменьшены как тепловая, так и механическая нагрузки на оптимизированный поршень, что свидетельствует о положительной эффективности оптимизации и достоверности алгоритмов оптимизации.

6.3. Сравнение результатов

В таблице 17 показано сравнение термической и стрессовой нагрузки на поршень исходного компонента и оптимизированного компонента.



исходное состояние После оптимизации Улучшение в процентах (%)

Максимальная температура (К) 623,67 607,56 2 .57
Максимальный стресс (MPA) 168.67 153.45 8.21 8.21 8.21

Таблица 17 иллюстрируются, что по сравнению с исходным условием максимальная температура на 2,57% улучшилось после оптимизация, а максимальное напряжение улучшилось на 8,21% после оптимизации.

7. Заключение

С помощью метода конечных элементов, метода ортогонального планирования эксперимента и алгоритма искусственной пчелиной семьи были рассчитаны и проанализированы температурное поле и поле термомеханических сопряженных напряжений поршня дизеля.5 параметров геометрической конструкции поршня были оптимизированы для снижения термической и механической нагрузки, воздействующей на поршень. Основные достижения этой статьи включают следующее: (1) Были рассчитаны и проанализированы граничные условия поршня, рассчитывающие его тепловую и механическую нагрузку, с использованием модели теплоты сгорания в цилиндре и модели теплоты трения между комплектом поршневых колец и гильзой цилиндра. Результаты расчетов подтверждены стендовыми испытаниями. Полученные результаты обеспечили граничные условия для последующего расчета оценочных показателей: температурного и термомеханического поля напряжений сцепления поршня.(2) Два оценочных показателя поршня были рассчитаны и проанализированы с использованием установленной модели конечных элементов. Результаты показывают, что в канавках впускных и выпускных клапанов, а также кольцевых канавках на поршне возникают серьезные термические и механические нагрузки, что может привести к усталостным повреждениям. были рассмотрены и проанализированы показатели оценки поршня по 5 параметрам в двух положениях, канавках клапана в верхней части поршня и канавке первого поршневого кольца.(4) Было предложено пять КЭ для подбора соотношения соответствия между пятью параметрами оптимизации и двумя оценочными показателями поршня. Два параметра для алгоритма искусственной пчелиной семьи и форма уравнений подгонки были проанализированы и определены с помощью метода ABC-OED-FE. (5) Коэффициенты уравнения подгонки и значения 5 параметров при оптимальной температуре поршня и нагрузке были рассчитаны и определены с помощью искусственной пчелы. алгоритм колонии. (6) Были рассчитаны и проанализированы температурное поле и поле термомеханических напряжений сцепления оптимизированного поршня.Результаты показывают, что после оптимизации максимальная температура поршня снижается до 16,05 К, а максимальное напряжение снижается до 13,72 МПа, что свидетельствует о благоприятной эффективности оптимизации и достоверности алгоритмов оптимизации.

В методе ABC-OED-FE, предложенном в этой статье, неоднократно использовались ортогональный план эксперимента и алгоритм искусственной пчелиной семьи. Преимущества двух методов были полностью использованы для изучения оптимизации температуры и напряжения поршня в дизельном двигателе большой мощности.Процесс оптимизации был конкретным и явным и может быть применим для улучшения и оптимизации других высокотемпературных компонентов дизельного двигателя. Это метод с хорошей расширяемостью. Изучение данной статьи имеет важное значение для обеспечения эффективной и надежной работы высокотемпературных узлов, таких как поршень, головка блока цилиндров, гильза цилиндра и прокладка, в тяжелонагруженном дизеле.

В этой статье мы используем метод ABC-OED-FE для оптимизации геометрических параметров поршня.После оптимизации как температура, так и напряженное состояние заметно снижаются, что свидетельствует о хорошей эффективности алгоритма оптимизации.

В следующем исследовании авторы хотят дать следующие советы: (1) Исследователь должен сосредоточиться на температуре и напряженном состоянии высокотемпературных компонентов дизельного двигателя, включая, помимо прочего, поршень, гильзу цилиндра, прокладку цилиндра. , головка блока цилиндров и значения (2) Некоторые новые алгоритмы должны быть приняты для решения работы по оптимизации высокотемпературных компонентов в дизельном двигателе, включая, помимо прочего, нейронную сеть, машину опорных векторов и байесовскую модель вероятности (3) Прикладные области метод ABC-OED-FE можно распространить на любую часть инженерных расчетов; исследователям следует обратить на это внимание

Доступность данных

Необработанные/обработанные данные, необходимые для воспроизведения этих результатов, доступны через таблицы в этой статье.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Анализ отказов поршневых колец | Шоссе и тяжелые детали

Вы столкнулись с поломкой поршневого кольца, но не знаете, что могло ее вызвать?

Существует несколько проблем, которые могут привести к выходу из строя поршневых колец, поэтому важно правильно диагностировать проблему, чтобы устранить ее.

Этот анализ неисправностей проведет вас через возможные проблемы, которые могли привести к выходу ваших поршневых колец из строя.

Нужны новые поршни из-за неисправности дизельного двигателя? Наши сертифицированные технические специалисты ASE помогут вам подобрать подходящие детали для вашего двигателя.

Позвоните нам!

 

Сломанное маслосъемное кольцо, вызванное ошибкой сборки

Одной из распространенных проблем, с которыми мы сталкиваемся, является ошибка сборки. Это может привести к проблемам с маслосъемным кольцом.

На следующем рисунке показано сломанное маслосъемное кольцо, расположенное на плоской гранитной поверхности.Обратите внимание на изгиб вверх на сломанной стороне кольца.

 

Причиной отказа может быть недостаточное сжатие кольца и его повреждение при установке.

 


Высокое давление в картере из-за неправильной установки колец

Опять же, правильная установка является ключом к успешной эксплуатации поршневых колец.

 

Неправильно установленные кольца обеспечивают путь горения в картер, что приводит к высокому давлению в картере («прорыв газов») и потере мощности.

 

 

  


Высокий расход масла из-за поломки маслосъемного кольца

Если у вас проблемы с повышенным расходом масла, возможно, у вас сломано маслосъемное кольцо.


На рисунке показано маслосъемное кольцо, сломанное в нескольких местах (желтые стрелки). Наиболее вероятной причиной поломки может быть повреждение кольца при установке.

 

 

Сломанное маслосъемное кольцо — не единственная причина чрезмерного расхода масла.Прочтите наш пост, объясняющий высокий расход масла, чтобы узнать больше.


Разрушение кольца из-за абразивного загрязнения

Претензия: Чрезмерный расход масла


Наблюдения: 4 комплекта колец были проверены на возможную причину чрезмерного расхода масла. Верхнее компрессионное кольцо и промежуточные кольца были осмотрены под увеличением. В процессе осмотра были обнаружены заметные вертикальные царапины на торцах колец. Царапины на поверхностях колец вызовут неполное уплотнение силового цилиндра и могут вызвать чрезмерный расход масла.

Возможные причины этого состояния:

  1. Утечки в системе впуска воздуха.
  2. Абразивы в моторном масле.
  3. Плохая чистота при сборке.

В процессе проверки дефектов производителя не обнаружено.

 

В целом важно, чтобы ваши поршневые кольца работали правильно, чтобы предотвратить другие проблемы в вашем дизельном двигателе.

Для получения дополнительной информации о проблемах с поршнями ознакомьтесь с нашим справочным руководством по быстрому заклиниванию поршней.

 

Нужен комплект сменных поршней? Позвоните нашим сертифицированным техническим специалистам ASE по телефону по телефону 844-304-7688 или запросите расценки онлайн!

Первоначально опубликовано 19 ноября 2015 г .; Отредактировано 10 апреля 2020 г.

Основные причины повреждения поршня

Что такое дизельный поршень и как он работает?

Дизельный поршень представляет собой металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра двигателя во время цикла сгорания и соединен с коленчатым валом двигателя шатуном.Когда поршень идет вниз, он всасывает в цилиндр воздух, который впоследствии сжимается, когда поршень поднимается вверх. Этот процесс повышает температуру воздуха, а затем топливо подается в цилиндр. Воздействие на топливо сжатого газа при высокой температуре и связанного с ним воспламенения создает мощность, выдаваемую двигателем. Другая важная обязанность поршня — создавать зону низкого давления внутри цилиндра, противостоящую большему давлению воздуха снаружи цилиндра. В дизельном двигателе поршень служит нижней частью камеры сгорания, собирая тепло, выделяемое при сгорании, и направляя его в сторону от температуры металла, чтобы поддерживать ее в безопасных пределах.

Мы составили список наиболее распространенных и конкретных причин повреждения поршня, чтобы вы могли обнаружить проблему до того, как она повлияет на двигатель.

 

Распространенные типы повреждений поршня

1. Обгоревший поршень

Использование грязных топливных форсунок является наиболее частой причиной прогорания поршня. После снятия верхней части двигателя сразу виден обгоревший поршень. Должны быть очевидны видимые признаки плавления, а также прогоревшее отверстие в поршне.Перегрев или неисправная форсунка впрыска масла также могут привести к сгоранию поршня.

2. Треснувший поршень

Продолжительное использование некачественного бензина может привести к растрескиванию поршней. Трещина поршня также может быть результатом неисправности системы рециркуляции отработавших газов. Чип-тюнинг, отсутствие охлаждения поршня и неисправная форсунка — другие возможные причины треснувшего поршня.

 

Конкретные причины повреждения поршня

1. Изношенные поршневые кольца дизельного двигателя

Белый дым, выходящий из выхлопной трубы, ограниченная мощность разгона, общая потеря мощности и значительное снижение уровня моторного масла — все это признаки износа поршневых колец дизельного двигателя.Поскольку уплотнение между поршнем и цилиндром больше не является герметичным, масло будет просачиваться в картер и камеру сгорания, и на вашем двигателе могут появиться эти признаки повреждения поршневых колец. Поскольку дизельные кольца вращаются вокруг поршня и функционируют как буфер между камерой сгорания и картером, окружая коленчатый вал, изношенные дизельные поршневые кольца являются типичным источником повреждения поршня.

Дизельные кольца

отвечают за отвод тепла от стенки цилиндра и контроль температуры масла.К сожалению, поршневые кольца изнашиваются, и с этим мало что можно поделать. Однако, если вы будете регулярно менять их до того, как они изнашиваются, вы можете предотвратить повреждение двигателя.

2. Повреждение юбки поршня

Щебень, попадающий в систему фильтрации воздуха, является основным источником повреждения юбки поршня. Это может привести к раскачиванию поршня внутри цилиндра, изнашиванию юбки, ее утончению и ослаблению и, наконец, разрушению поршня.

3. Защелка поршня

Если ваш автомобиль начинает издавать дребезжание или стук, который сохраняется после прогрева, это может указывать на значительный зазор между поршнем и стенкой цилиндра.

 

Как предотвратить повреждение и отказ дизельного поршня?

Неисправность двигателя часто возникает из-за повреждения или износа поршня. Это приводит к потере компрессии, увеличению выбросов, утечке газа из камеры сгорания и потере смазки. При повреждении поршневых колец масло может попасть в камеру сгорания. Из-за больших трудозатрат, необходимых для гарантии ремонта деталей поршня двигателя, повреждение поршня может быть весьма дорогостоящим. Эта стоимость, как правило, значительна, поскольку любая неисправность должна быть устранена путем разборки всего двигателя.Убедитесь, что вы используете правильное моторное масло и меняете масло и фильтр с периодичностью, рекомендованной производителем, чтобы избежать повреждения и поломки поршня, будь то дизельные поршневые кольца или другие компоненты поршня двигателя. Вы также должны проверить состояние охлаждающей жидкости двигателя, что можно сделать, открыв крышку радиатора или посмотрев на воду в бачке охлаждающей жидкости.

Сколько стоит замена поршней?

Поршни дорого приобретать. Замена их намного дороже.Поскольку процедура требует разборки двигателя, установка новых поршней занимает у механика много часов (примерно от шести до восьми). Цена поршня зависит от марки и модели вашего автомобиля, а также от выбранного вами типа поршня. У Carcility есть идеальные пакеты, адаптированные к вашим потребностям, чтобы вы могли сэкономить время, деньги и усилия. Запишитесь на прием к автосервису через наш веб-сайт или загрузите приложение Carciltity.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.