Читайте также:
|
Накопившиеся за время работы двигателя болячки переходят некоторую критическую массу, и двигатель вступает в полосу своего заката – так называемого катастрофического износа. Зазоры быстро и неотвратимо растут, давление масла падает, а с ним – растут потери трения. Появляется старческая слабость. Да и радости общение с таким мотором уже не приносит – он может утром не запуститься, днем встать, когда от него этого совсем не ждешь. Забот и затрат на обслуживание такого автомобиля резко прибавляется.
Так чем опасны большие износы и как они проявляются? Начнем с цилиндров. Их, как это всем понятно, надо уплотнять, чтобы газы при сгорании двигали поршни, а не свистели через зазоры в картер двигателя. Уплотняют цилиндры поршневые кольца. Но это не просто кольца, а кольца разрезанные – ведь иначе их на поршень не надеть. Поэтому в рабочем состоянии у каждого кольца есть зазорчик между торцами, который называется замком. Но, по сути – этот замок открывает путь протечке газов из цилиндра в картер двигателя. Чем он больше, тем больше протечки. В результате компрессия, как по-простому называют давление конца сжатия, падает. И, чем больше износ, тем больше размер замка – ведь упругое кольцо честно отслеживает профиль изношенной поверхности цилиндра. Протечки растут, растет давление картерных газов, пары масла с картерными газами через вентиляцию попадают на впуск и формируют там специфические отложения, которые очень мешают правильному наполнению цилиндров и подаче топлива в двигатель. Но, что самое опасное, при больших протечках еще больше ухудшаются условия смазывания поршневых колец, а это приводит к ускорению износа. Ведь не напрасно его называют катастрофическим…
Но не только в росте размера замков колец опасность износов. Часто бывают ситуации, когда, вроде, и размер цилиндра еще вполне в пределах допусков, а вот не едет мотор, и масло «ест», как будто его век не кормили! А при ближайшем рассмотрении все становится ясно – зеркало поверхности цилиндров исцарапано и подрано!
Вот такие следы остаются на поверхностях цилиндров при его износе. Понятно, что резвости мотору они не прибавят.
Такое может случиться по разным причинам. Это может быть следствием неправильной прикатки двигателя в период его младенчества. Достаточно один раз крепко перегрузить мотор, когда он еще не готов к тому, чтобы «подрать» его поверхности. Вот ведь, и опять аналогия с человеком полная… А еще такое может приключиться, если вовремя не поменять масляный фильтр. Есть у него такая деталька – перепускной клапан, который живет своей самостоятельной жизнью. Его задача – не допустить масляного голодания двигателя тогда, когда через фильтрующий элемент уже ничего просочиться не может. Тогда он открывается и пускает грязное масло в мотор. И летит весь песок, железная стружка, накопившиеся в поддоне, в зону работы поршневых колец и подшипников. Отсюда – и царапины, и микрозадиры, по-умному называемые дефектами трения.
А еще можно перегреть двигатель… Тогда рабочие поверхности цилиндров будут подраны из-за их прямого контакта с головками поршней. Это – уже задир! Если его «схватить» на большой скорости, при высоких оборотах двигателя, то можно и шатуны оборвать.
Это – тот самый задир… Верхняя часть поршня не перенесла контакта с поверхностью цилиндра
Это, кстати, один из типичных дефектов спортивных моторов, крутящихся на бешенных оборотах и выдающих несвойственную им мощность.
Почему эти дефекты трения мешают работать двигателю? Тут несколько причин. Во-первых, они не менее эффективно снижают компрессию, чем рост зазоров в замках колец. Ведь кольцо может уплотнить только гладкую поверхность, а «борозды» и «канавы» остаются для протечек газов. Во-вторых, то масло, которое задерживается в них, и попадает под мощный тепловой поток во время такта сгорания, частично выгорает. Вот и расход масла растет. А главное – это то, что такая «вспаханная» поверхность резко усложняет смазывание узлов трения и срывает гидродинамические процессы в них. Несущая способность падает, а нагрузки-то остаются прежними. Вот растет скорость износа, неизбежно приближая раннюю старость мотора.
Не жалуют износы и подшипники коленчатого вала двигателя. Подшипники при всей их видимой простоте – очень капризный узел мотора, но при этом – жизненно важный. Ведь выход его из строя грозит заклиниванием коленчатого вала, ужасным «клином», которым любят пугать автомеханики своих юных и не очень клиентов…
Это – следы простого износа на вкладышах подшипников.
Проблема в том, что подшипник эффективно работает, то есть принимает нагрузку, передающуюся на них от поршней и шатунов, только тогда, когда, во-первых, поверхности, его образующие, цилиндричны; во-вторых, в узком диапазоне зазоров. А в процессе износа и цилиндричность постепенно переходит в овальность, и зазоры растут. Падает давление масла, подшипники постепенно «садятся». На приборной панели раздражающе часто зажигается красная лампочка, свидетельствующая о непорядке в системе смазывания. И по мере прогрессирования этого безобразия скорость износа увеличивается. Начиная с определенного момента, опять попадаем в зону катастрофического износа.
А это – последствие износа вкладышей подшипников коленчатого вала. Красиво, не правда ли?
А НЕМЫТЫМ ТРУБОЧИСТАМ…
Износы – износами, это дело наживное… Но и у нового автомобиля, с самого начала его эксплуатации возникают и прогрессирует тромбозы, вызванные различными отложениями, неизбежно образующимися в сложной жизни мотора. И тут – как в жизни… Если автомобиль – аристократ, постоянно смазывающийся элитной косметикой типа дорогой «синтетики», умывающийся скрабами и дорогим мылом – очистителями, и вкусно кушающий дорогой бензин с моющими присадками, то и старость его приходит позднее, и выглядит она более приглядно. А если машинка – трудяга, боевой конь своего владельца, не слишком озабоченного его здоровьем и долголетием, кормящего его чем приходится и действующего по правилу «маленькая грязь – не грязь, а большая сама отвалится», то отложений в двигателе будет много. А это – и гипотония масляной системы, и тромбоз карбюратора (или инжектора, что значительно серьезнее), и постоянно повышенная температура. А отсюда – старческая слабость…
Так вот давайте разберемся, откуда берутся отложения и чем они опасны.
Загрязнения образуются везде… И на внешних поверхностях двигателя, открытого в подмоторном отсеке всем ветрам, пыли и прочей грязи. И во внутренних полостях – на впуске, в камере сгорания, в масляной системе, в системе топливоподачи.
Наружная грязь, не считая ущерба эстетическому наслаждению при гордом обозревании своего боевого коня, опасна только некоторым ростом пожароопасности, ведь масло на эти загрязнения липнет, да еще теплоотвод от двигателя ухудшается. Тут-то все просто – взяли очиститель двигателя, стиральный порошок или простое мыло, горячую воду и помыли мотор. Грязная работа, конечно, но с ней все понятно.
А вот с внутренними загрязнениями следует разобраться особо. Их невооруженным взглядом не видно, но проблем двигателю они создают массу.
Первая группа внутренних загрязнений двигателя – это отложения в топливной системе. Понятно, что все эти отложения как-то связаны с топливом. А оно у нас, как известно, мягко говоря, не слишком качественное.
Да, конечно, бензин сам по себе – вроде как растворитель, и им хозяйки когда-то грязь и жирные пятна оттирали, но, как выясняется, в реальных условиях эксплуатации автомобиля и он способен давать или инициировать отложения различной природы.
Во-первых, это продукты коррозии металла, образующиеся при длительной эксплуатации автомобиля. Это нерастворимые оксиды металлов, оседающие на стенках в нижней части топливного бака. Топлива обязательно проверяются на коррозионную активность, для этого даже разработан специальный тест. Но, даже хорошее топливо – все равно это сборище химически активных углеводородов, да еще и с примесью серы, поэтому хоть какой-то небольшой, но потери металла не избежать. Кроме того, твердые отложения могут дать металлосодержащие присадки, имеющие склонность к расслоению с топливом при длительном хранении. И хоть концентрация их в топливах мизерна, сотые процента, но за годы жизни автомобиля что-то, да накопится.
Во-вторых, это твердые взвеси, привнесенные в топливную систему вместе с топливом. Конечно, по регламенту обслуживания оборудования АЗС, топливные баки должны периодически чиститься от примесей, но мы же в России живем. И, если в больших городах эти нормы еще как-то выполняются, то уж на каких-нибудь загородных контейнерных колонках… А частицы, попадающие с топливом, оседают в баке и «склеиваются» органическими отложениями.
В-третьих, это осадки топлива, образующиеся из его тяжелых фракций. Это малоаппетитиные темно-коричнивые или черные мазеподобные липкие вещества. Ведь бензин или солярка – это многофракционная смесь различных органических углеводородных соединений, каждая из которых имеет свою температуру возгонки. Из топлива в небольшом количестве выделяются компоненты, напоминающие битумы и лаки. Чем менее качественно топливо, тем больше этих компонент. Их количество также нормировано ГОСТом. Увидеть их простым глазом можно при простейшем эксперименте. Намочите тряпку бензином и протрите ей какое-нибудь прозрачное стекло. Сразу после испарения бензина на поверхности останется тонкая масляная пленка, наблюдаемая в виде цветных разводов. Это и есть тяжелые фракции топлива. Интенсивность выделения этих составляющих резко растет при низких температурах. Тяжелые фракции осаживаются в нижней части бака и выполняют роль связующего, «спаивающего» в единое целое нерастворимые осадки и «приклеивающего» его стенкам бака. Именно поэтому при небольшой степени загрязнения эти отложения незаметны для двигателя – основной осадок остается в топливном баке, а мелкие взвешенные частицы осаждаются в топливном фильтре.
В-четвертых, в нижней части топливного бака скапливается вода. Конечно, содержание (точнее - отсутствие) воды в бензине нормируется. Но ведь проверке по действующим правилам подвергается проба свежего, чистого топлива, прямо с нефтебазы. А на АЗС – все иначе.
Вода в топливную систему попадает вместе с топливом. В бензин же вода может попасть разными путями. Как известно, вода дырочку найдет. А еще она и в воздухе присутствует, и при охлаждении выпадает в виде конденсата прямо в баке. Кроме того, есть еще один путь попадания воды в бензин. В настоящее время одним из наиболее распространенных способов получения высокооктановых бензинов является химизация низкооктановых топлив октаноповышающими добавками. Чаще всего в качестве такой добавки используются спирты и эфиры, в частности, метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Процент замещения топлива добавкой МТБЭ составляет 10…15%. И все бы ничего, но если сам бензин с водой не смешивается, то спирты и эфиры воду активно поглощают, в том числе и из воздуха. При длительном хранении бензина, обогащенного спиртовыми или эфирными добавками, сама добавка улетучивается, а вода остается в топливном баке.
Таким образом, все отложения в топливном баке состоят из трех основных компонент – нерастворимых твердых осадков, состоящих из частиц коррозии и минеральных осадков, растворимых органических отложений и воды.
Все это садится в топливном баке. Дальше, по идее, эту грязь не должен пускать топливный фильтр. Но фильтр фильтру рознь… Поэтому, на практике, то, что есть в баке, мы видим и в карбюраторе, и на инжекторах, хотя, конечно, в значительно меньших объемах. Вдобавок к этому, там появляются дополнительные источники загрязнений. Причин к тому две – дорожная пыль и вода, летящие со впуска через воздушный фильтр, и вентиляция картера двигателя, через которую на впуск идут картерные газы, тянущие с собой и масляный пары, и просто капли масла, особенно если мотор изрядно изношен. А масло на впуске – это сплошь тяжелые фракции, со временем преобразующиеся в органические отложения в дозирующих элементах топливной системы.
Разберемся, чем опасны отложения в топливной системе двигателя.
Очевидно, что отложения в топливном баке вредны, но не настолько, чтобы существенно повлиять на работу двигателя. Многие автомобилисты топливный бак своего автомобиля не чистят вообще ни разу за весь период его эксплуатации и особенно не печалятся от этого. Основная неприятность – это вода, ибо при накоплении ее в достаточном количестве она может пойти вместе с бензином в двигатель, который немедленно отреагирует на это перебоями в своей работе.
А вот и твердые частицы, и органические отложения, осевшие в дозирующих элементах – жиклерах, форсунках, эмульсионных трубках, это уже неприятно. И двигатель на них реагирует соответствующим образом.
Главное – это то, что нарушается регулировка топливовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Чаще всего карбюратор начинает «беднить», то есть «недокладывать» бензина в смесь. Отложения на жиклерах уменьшают количество топлива, подаваемого в двигатель, а воздуха идет практически столько же.
Что получается в итоге? Чтобы разобраться в этом, сделаем небольшой экскурс в теорию ДВС.
Итак, для того, чтобы топливо горело, ему нужен окислитель, то есть кислород. А он поступает из воздуха. Это очевидно и пояснений не требует. Но топливо горит не при любой концентрации окислителя. Процесс горения невозможен, если окислителя слишком мало, или если его слишком много. В первом случае говорят – «смесь переобогащена», во втором - «переобеднена». Оптимальное соотношение масс воздуха и бензина, обеспечивающее полное сгорания – 14.5…14.8 в зависимости от состава бензина.
Так меняется скорость сгорания бензовоздушной смеси в зависимости от степени ее обогащения
А так обычно настраивается состав смеси для бензинового двигателя. Выделяются три основных зоны…
Отношение количества воздуха, необходимого для полного сгорания порции топлива, поданной в цилиндр, к реальному количеству воздуха, оставшемуся в цилиндрах к моменту закрытия впускных клапанов, называется коэффициентом избытка воздуха. Так вот, бензин горит при составе смеси с коэффициентом избытком воздуха, изменяющимся в диапазоне от 0.4 (верхний предел обогащения) до 1.4 (верхний предел обеднения). Эти цифры, конечно, приблизительные, они меняются в зависимости от состава бензина.
Но максимум скорости сгорания, а, стало быть, и максимальная мощность достигается при слегка обогащенной смеси, при коэффициенте избытка порядка 0.88 … 0.93. А наилучшая экономичность и наименьшая токсичность отработавших газов – при легком обеднении, при коэффициенте избытка воздуха 1.05…1.10. Более подробно об этом поговорим ниже, в следующих главах книги.
Так вот, штатная настройка любого бензинового двигателя по составу смеси имеет три зоны (рис2-9). Первая – это зона пускового обогащения, где богатая смесь делается специально для обеспечения устойчивого запуска мотора. Вторая – это зона режимов, характерных для городского цикла эксплуатации автомобиля. Здесь требуется минимум токсичности и максимум экономичности, чему отвечает оптимальное обеднение топливовоздушной смеси. И, наконец, это зона мощностного обогащения смеси вблизи области максимальных нагрузок. Именно она отвечает за максимальную мощность мотора и динамические характеристики автомобиля.
Нарушение же регулировки топливовоздушной смеси, которую могут дать отложения в дозирующих элементах карбюратора или инжектора, сдвигают всю картинку в сторону более бедных смесей. К чему это приводит – в целом, понятно.
Обеднение в зоне запуска двигателя ухудшает его пусковые характеристики. Уменьшение количества топлива на номинальных режимах снижает мощность и «тупит» автомобиль. В зоне же режимов городского цикла, где смесь и так бедная, отложения дают нарушения в работе двигателя на режимах разгона, пропуски вспышек и, как ни странно, рост токсичности выхлопа. А объясняется это просто – топливо в переобедненной смеси горит плохо, медленно, не успевает полностью выгореть к открытию выпускных клапанов и частично летит в трубу.
Насколько падает мощность двигателя при загрязнении топливной системы, можно увидеть на рис. 2-10. Из рисунка видно, что на при малых толщинах отложений их влияние на мощность двигателя практически не сказывается, однако при увеличении их толщины наблюдается заметное снижение мощности на всех режимах работы двигателя. Так, при толщине отложений в карбюраторе порядка 50 мкм, наблюдается практически 15%-ое снижение мощности двигателя. Это объясняется не только уменьшением количества топлива, поступающего в цилиндры при уменьшении проходных отверстий дозирующей системы карбюратора, но и существенным ухудшением условий сгорания из-за обеднения смеси. А отсюда, как уже говорилось ранее, неизбежен и рост токсичности.
Так падает мощность двигателя при загрязнении жиклеров карбюратора (Зависимость крутящего момента двигателя ВАЗ-21083 от толщины слоя отложений на жиклерах первичной и вторичной камер карбюратора.)
Для инжекторного двигателя состав смеси поддерживается системой управления двигателя, компенсирующей наличие отложений. Однако это регулирование возможно лишь в достаточно узком диапазоне изменения цикловых подач, поэтому существенное загрязнение форсунок инжектора также приводит к излишнему обеднению смеси. Кроме того, загрязнение сопловых отверстий форсунок меняет форму и структуру топливного факела, значительная часть которого начинает попадать не на впускной клапан, а на стенки впускного канала. Это тоже нарушает условия смесеобразования и сгорания топлива.
А чем опасны загрязнения топливной системы и особенно – ее дозирующих элементов для дизельного двигателя? Тут все еще более сложно. Мало того, что отложения в трубопроводах и полостях форсунок уменьшают проходные сечения, ограничивая, тем самым, подачу топлива в цилиндры.
Есть и еще более неприятные факторы их влияния. Отложения на сопловых отверстиях форсунки способны существенно изменить форму и размер факела топлива. А это – уже серьезно, ведь любая камера сгорания рассчитывается на строго определенный факел. Топливо может начать литься на стенки камеры сгорания, факелы могут перекрываться, или, наоборот, «разваливаться» прямо у носка форсунки. Все это тянет за собой нарушения в рабочем процессе, следствием чего может быть и потеря мощности, и рост расхода топлива, и дымный выхлоп.
А еще отложения в топливной аппаратуре могут изменить сам закон подачи топлива – важнейший параметр, определяющий качество работы двигателя. Последствия будут теми же…
Следующая группа отложений, о которой следует поговорить особо – это отложения на деталях впускной системы.
Грязь на впуске довольно разнообразна по своей природе и в целом – не менее опасна, чем загрязнения системы топливоподачи. На впуске отложения формируются и на стенках впускного канала, и на впускных клапанах.
Начнем с впускных каналов. Здесь может нарастать пленка из органических отложений, нашпигованных пылью, пропущенной воздушным фильтром. А сама органика там берется в основном из-за масла, попадающего на впуск через систему вентиляции картера и через направляющие втулки клапанов. Масло – не топливо, оно состоит из тяжелых фракций нефтепродуктов, и та температура, которая характерна для поверхностей впускных каналов головки, очень подходит для процессов его низкотемпературного разложения. Образуются лаки, которые впитывают в себя пыль и прочую грязь. И снять их с поверхностей каналов крайне непросто.
На впускных клапанах также отложений у пожилого двигателя бывает немало. При этом на внешней поверхности тарелки клапана образуются нагары – твердые продукты высокотемпературного разложения масла, по сути, кристаллический углерод, или уголь в специфической форме. Могут на тарелке наблюдаться и зольные отложения светло-серого цвета (фото). Это бывает в том случае, если само масло обладает повышенной зольностью, или в него было добавлено что-то такое, что эту зольность дает. Частенько этим «чем-то» бывают некоторые автохимические присадки в масло, точнее – их носители.
Это – отложения на впускных клапанах
А это – зольные отложения на впускных клапанах
С внутренней стороны впускные клапана обрастают «шубой» из органических отложений. Образуются они так же, как и на поверхностях впускных каналов, но имеют свои особенности. Они обычно больше по размеру – это не лаковые пленки, а довольно толстые массивные наросты, особенно, если маслоотражательные колпачки клапанов приказали долго жить. Лаки ложатся только на стержень клапана, в его верхней части, контактирующей с направляющей втулкой.
Природа отрицательного влияния отложений на поверхностях впускной системы в целом очевидна. Уменьшаются площади проходного сечения впускного тракта, падает расход воздуха и двигатель начинает «задыхаться». Для бензинового двигателя это сопровождается еще и уменьшением подачи топлива в цилиндр – следовательно, уменьшение мощности неизбежно.
Количественно же оценить это падение мощности можете, проанализировав график.
А так – при загрязнении впускной системы.
(Зависимость крутящего момента двигателя ВАЗ-21083 от толщины слоя отложений на поверхностях впускной системы)
Из полученных результатов видно, что наличие отложений особенно заметно сказывается на режимах с частотами вращения коленчатого вала, близких к номинальным, где скорости движения воздушного потока на впуске и аэродинамическое сопротивление впускного тракта максимально. Заметно влияние отложений начинает сказываться, только начиная с определенной их суммарной толщины, но зато с дальнейшим их увеличением снижение мощности происходит с постоянно растущим темпом. На малых частотах вращения двигателя влияние отложений сказывается меньше.
Нагары на тарелках клапана опасны, прежде всего тем, что они нарушают тепловое состояние камеры сгорания. Нагары практически нетеплопроводные, а потому их поверхность, открытая воздействию горячих газов со стороны камеры сгорания, раскаляется практически до средней температуры цикла. А для бензинового двигателя – это смертельно опасно, поскольку может вызвать опаснейшую аномалию сгорания, называемое ранним калильным зажиганием. Это означает, что топливная смесь в цилиндре воспламеняется не от искры свечи, причем в заданный момент времени, а от поверхности клапана, причем, когда ей самой этого захочется. Это может быть и на сжатии, а может – и на такте впуска. И что самое неприятное, это то, что выключение зажигания в этом случае двигатель не останавливает. Чревато это тяжелыми дефектами – от прогаров клапанов и поршней до заклинивания коленчатого вала.
Для дизельного двигателя картина в целом аналогична, однако достигается она за счет дополнительного обогащения смеси – воздуха на ту же цикловую подачу топлива поступает меньше, следовательно, и порог дымления, ограничивающий мощность дизельного двигателя, снижается. Дизель как бы «задыхается». Есть еще одна неприятность, обусловленная наличием загрязнений – дополнительное обогащение смеси ведет к росту температур в камере сгорания и на выпуске, а, следовательно, к перегревам и снижению общей надежности двигателя в целом.
Еще более неприятный тип отложений – это нагары на поверхностях камеры сгорания.
Они образуются из частиц углерода, являющихся продуктами неполного сгорания топлива и, особенно, масла, попадающего в цилиндры. Кроме того, осаждаются на стенках камеры сгорания соли и окислы металлов, содержащихся в присадках к топливу и маслу. Все это образует твердые пленки на поверхностях поршней и головок блока цилиндров.
Темп образования нагаров сильно зависит от режима работы мотора. Особенно они любят режимы малых нагрузок и холостого хода, когда и температуры газа в цилиндре, и на поверхностях деталей камеры сгорания невелики. Именно поэтому двигателю становится нехорошо после долгих стояний в пробках, особенно летом – он «зарастает» нагарами.
Нагары на поверхности поршня могут вызвать серьезные проблемы для мотора
Опасны нагары для двигателя по многим причинам. Во-первых, они очень хорошо теплоизолируют камеру сгорания, мешая нормальной работе системы охлаждения. На небольших нагрузках это особо незаметно, но вот если придавить педаль газа, особенно пытаясь забраться на высокую горку, можно и клина схватить, поскольку поршень не просто греется, он еще и расширяется при этом.
Для бензинового двигателя перегревы опасны еще и тем, что на впуске свежая смесь будет тоже перегретой – она ведь подогревается от стенок камеры сгорания и каналов в головке цилиндров. Бензин в перегретой смеси, начинает терять свою стабильность, следовательно, снижается порог детонации. Это, по сути, эквивалентно снижению октанового числа бензина.
Для дизеля перегрев камеры сгорания тоже – не подарок, хотя он к нему более устойчив, чем бензиновый двигатель. Вероятность задиров на больших нагрузках тоже остается, но в меньшей степени, поскольку самой организацией дизельного рабочего процесса обусловлены более низкие температуры газа в цилиндрах. А вот дополнительный подогрев воздуха на впуске дизелю никак не нравится. Масса воздуха в цилиндре уменьшается, а, значит, нарушается и регулировка смеси, приближается точка обогащения, называемая «пределом дымления». Это ситуация, когда воздуха в камере сгорания начинает категорически не хватать сгорания всего поданного топлива, оно начинает просто «лететь в трубу» в виде черного-черного дыма, особенно на разгонных режимах. Это – как у старых дизелей наших городских автобусов летом. Сами видели, наверное, какие клубы черного дыма валят летом от стареньких «Икарусов», когда они, перекошенные на один бок от огромного количества пассажиров, пытаются тронуться от остановки. Тут, конечно, и износы топливной аппаратуры свое дело делают, но и нагар в цилиндрах тоже очень даже этому безобразию способствует.
Кроме перегревов деталей камеры сгорания, нагары опасны еще и тем, что они уменьшают так называемый объем камеры сжатия, то есть тот объем, который остается в цилиндре при стоянии поршня в положении верхней мертвой точки. А это – то же самое, что увеличение степени сжатия. Во, здорово, скажет кто-то, ведь мощности больше снимем, ведь спортсмены специально ее повышают! Так, да не так! В реальном двигателе проблем рост степени сжатия дает больше, чем преимуществ. Для бензинового двигателя – это приближение порога детонации, следовательно, необходимость использования более высокооктанового бензина. Для дизеля – это тянет за собой серьезную перестройку процесса сгорания. Но и там, и там – это увеличение нагрузок и на подшипники коленчатого вала, и на поршни, и на силовые болты или шпильки, крепящие головку к блоку.
Да ну, скажете вы, что может дать тонкая пленка отложений! Но простейшие оценки показывают, что, например, для двигателя ВАЗ-21083 со степенью сжатия 9.5, наличие на стенках камеры сгорания сажистой пленки толщиной 0.5 мм увеличивает степень сжатия до 9.7; толщиной в 1 мм – до 11. А это уже опасно!
Для дизеля – еще хуже, ведь там и исходная степень сжатия больше. Так, для высокооборотных автомобильных дизелей поршень не доходит до головки всего один - два миллиметра. А ведь нагары могут иметь толщину того же порядка.
И этим опасность нагаров не исчерпывается. Есть для бензинового двигателя еще одна неприятность, вызываемая ими. Пленка отложений на поршнях обычно нестойкая и она срывается с поверхности при высоких температурах. При этом в объеме цилиндра начинает болтаться изрядное количество частичек сажи, имеющих высокую температуру. При больших открытиях дроссельной заслонки они улетают на выпуск с отработавшими газами, но когда заслонка прикрыта, вентиляция камеры сгорания резко ухудшается. К моменту подачи в цилиндр порции свежей смеси, в ней остается много старых отработавших газов, в которых есть и частицы нагретой сажи, а они способны воспламенить смесь не хуже искры. Это – уже опаснейшая аномалия сгорания, называемая ранним калильным зажиганием. В частности, многим знакома ситуация, когда двигатель продолжает трясти после выключения зажигания. И многие замечали, что это бывает именно после долгих стояний в пробках. Так вот, это частенько и вызывается нагарами в камере сгорания.
Но и это не все… Еще нагар, откладываемый на электроде свечи, способен резко нарушить режим ее работы.
Нагары на свечах зажигания крайне неполезны для качественного искрообразования
Многим, наверное, приходилось видеть сажестые «мостики», замыкающие контакты свечи зажигания. Или встречаться с шунтированием свечей металлосодержащими нагарами, которые образуются при использовании соответствующего бензина, либо масел или присадок, содержащих металлы.
Таким образом, нагары на деталях камеры сгорания - это наиболее опасные из всех видов отложений. Если загрязнения топливной системы или впускного тракта способны привести к потере мощности и росту расхода топлива, то нагары в камере сгорания в ряде случае резко снижают надежность всей конструкции и способны привести к тяжелым дефектам двигателя.
Но и этим дело с загрязнениями не исчерпывается. Следующий, очень неприятный, и, наверное, самый опасный вид отложений – это отложения в кольцевых канавках поршня. Считается, что главное изобретение человека – это колесо. Но поршневые кольца и реализуемое ими лабиринтное уплотнение поршня – ничуть не менее значимое изобретение, без которого двигатель внутреннего сгорания был бы невозможен. Ведь камеру сгорания надо уплотнять – это понятно. Но как уплотнить то, в чем зазор в процессе работы может меняться раз в десять? Ведь пара поршень-цилиндр должна обеспечит запуск двигателя и при минус пятидесяти зимой где-нибудь в области полюса холода, и нормальную работу при рабочих температурах, причем где-то в пустыне Сахара. Температуры, допустим, поршня, в этой ситуации могут меняться градусов на 350…400! А ведь, как известно, любое тело при нагревании расширяется.
И только разрезные кольца могут обеспечить уплотнение цилиндров двигателя в таких условиях. Но при одном условии – они должны быть подвижны! Тогда они отслеживают деформации цилиндра и обеспечивают минимальные протечки рабочего тела из камеры сгорания. То есть они должны быть всегда прижаты к поверхности цилиндра.
Но вот беда… Кольца должны смазываться, иначе они подерут поверхность цилиндра и износятся сами уже через первые десять- пятнадцать часов работы. А для смазки колец нужно масло, которое подается из картера двигателя на стенки цилиндров простым разбрызгиванием. Масло остается в канавках поршня всегда – и при работе двигателя, и при его стоянке. А вот температура в зоне поршневых колец – весьма неблагоприятная для его работы, порядка 140… 200 С. Эта та температура, при которой начинается активное разложение масла с выделением лаков. А лаки – это, по сути, клей! Вспомните инструкцию по применению любого клея – промыть, прижать, желательно – нагреть! Тут все выполняется в точном соответствии с этой инструкцией. Вот кольца и «приклеиваются» к поверхности канавок, или как еще говорят – «залегают».
Залегшие кольца – предвесники перегревов двигателя и главная причина падения компрессии.
А если у нас дизель, то ситуация усугубляется тем, что в зазоры между поршнем и гильзой цилиндра может попадать несгоревшее дизельное топливо, которое разлагается с выделением обычной сажи – атомарного углерода. Сажа выступает дополнительным наполнителем лаков, выделяющихся при разложении масла. И в канавках вырастает пленка твердых отложений, со временем попросту заклинивающая поршневое кольцо. Это – так называемое «коксование» поршневых колец.
Итог что одного, что другого процесса один – неподвижное кольцо, «забитое» при перекладках поршня в канавку, уплотнять перестает!
Последствия для двигателя – крайне неприятные. Во-первых, резкое падение компрессии и все, что с этим связано – резкое ухудшение пусковых качеств, падение мощности, появление тряски и вибраций двигателя на малых оборотах. Кстати, именно залегшие поршневые кольца, а не износ цилиндров, как это принято думать – основная, наиболее часто встречающаяся причина пониженной компрессии в двигателе,. Но об этом – поговорим чуть дальше.
Во-вторых, езда на двигателе с залегшими кольцами частенько может закончиться простым заклиниванием двигателя, причем самым опасным – задиром поршневой группы. Резкая остановка поршня на высоких оборотах практически всегда ведет обрыву стержня шатуна, а разрушенный шатун при этом пробивает стенку блока. Это – взрыв! Тут уж никакой капитальный ремонт не поможет – сразу в морг… И хорошо, если при этом удастся остановить машину без трагических последствий – ведь такое обычно на большой скорости происходит! А происходит потому, что нормально работающие поршневые кольца, помимо функции уплотнения, выполняют не менее важную работу – отводят от поршня тепло, охлаждая его при этом. Так вот, когда кольца залегают, поршень перестает охлаждаться. Дальнейшее – понятно. Температуры растут, поршень раздувает, и он клинит.
Заклинивание поршня на больших оборотах дает такую красивую картину…
Вот и смотрите, что является самым опасным. При большом загрязнении топливной системы быстро не поедешь, а вот при залегших кольцах – и мотор, и машину, и себя, любимого, угробить элементарно можно. В добавок – резкое увеличение расхода масла на угар, не смертельно, но тоже мало приятно.
Но и этим дело не ограничивается. Следующий вид загрязнений – это отложения в системе смазывания двигателя. Моторное масло, помимо своей основной функции – смазывания узлов трения мотора, параллельно выполняет еще и моющую функцию, удалая с рабочих поверхностей деталей продукты износа, своего разложения, пыль, попавшую в мотор через неплотности воздушного фильтра. Конечно, что-то из этого задерживается в масляном фильтре, но многое оседает на стенках масляного поддона, и, что более опасно – в самих масляных каналах. Эти отложения представляют собой некий агломерат металлический стружки и минеральной пыли, «склеенный» органическими продуктами разложения моторного масла. И чем моторное масло хуже, тем больше этих отложений будет и в поддоне, и клапанном механизме, и в самих каналах.
Это очень опасно, поскольку при определенном росте эти отложения способны существенно уменьшить подачу масла к подшипникам коленчатого вала, а то – и вовсе ее прекратить. Итог – понятен, это «клин» подшипника… Но, если даже до заклинивания дело не дойдет, то масляное голодание подшипников ни к чему хорошему не приведет – скорость износа резко увеличивается, механические потери увеличиваются, мотор тупеет…
Ну, и закончим последним, но далеко небезопасным видом загрязнений – отложениями в системе охлаждения. Для того, чтобы мотор работал, в нем надо жечь топливо, это очевидно. Так вот, до 20% от энергии, выделяющейся при сгорании топлива, идет на нагрев деталей. И его надо отводить – иначе детали попросту расплавятся… Для этого в системе охлаждения должна циркулировать жидкость.
Вода может содержать определенное количество минеральных солей, которые при нагревании, и не дай Бог, кипении, приводят к образованию накипи. Тосолы и антифризы тоже могут давать некие отложения, хотя и в меньшей степени, чем вода. К чему это ведет – понятно. При значительном росте отложений, во-первых, постепенно закрываются проходные сечения в каналах и полостях. А, во-вторых, даже если они не полностью перекроют путь охлаждающей жидкости, процесс охлаждения будет нарушен. Отложения имеют очень низкую теплопроводность, поэтому тепловой поток от газов, встречая увеличенное тепловое сопротивление загрязненной стенки цилиндра, образующей полость охлаждения, предпочтет своей большей частью остаться в камере сгорания. Вот и перегревы деталей двигателя, а дальше – и задиры, и падение мощности, и детонация…
Самым неприятным является то, что датчик температуры не укажет на большой уровень отложений, до определенного момента он будет создавать видимость полного ажура, ведь поток тепла через отложения уменьшается, и температура жидкости будет совершенно нормальной. Но уже в этот момент перегревы деталей двигателя могут быть если не критическими, но очень даже серьезными, со всеми вытекающими последствиями.
А еще эти отложения мешают работать термостату, и, оседая на лопастях крыльчатки насоса системы охлаждения, уменьшают расход тосола… Вот такие они коварные!
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 301 | Нарушение авторских прав