Прогар поршня дизеля причина

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 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:

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 дизельного двигателя, 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 прогорание 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.

Читайте также:

Если в вашей жизни наступил день "Х", когда автомобиль перестал мурчать, как котенок, а заревел, словно голодный медведь, не спешите подыскивать варианты старому, прогоревшему глушителю, ведь вполне возможно, что поправить положение можно с помощью ремонта, который, к тому же, можно сделать еще и своими .

Считается, что произвести регулировку фар автомобиля можно только на специализированном сервисе, где имеются необходимое оборудование, стенды и т.д. Конечно, это предпочтительно, но никто не исключал возможности регулировки фар своими руками, ведь большинство из нас именно так и .

Одной из часто возникающих проблем с дизельным двигателем, является сбой в работе топливных форсунок. Конструктивные особенности дизельного мотора, низкокачественное топливо – все это со временем приводит к проблемам, связанным с форсунками. Мотор начинает работать нестабильно, повышается расход топлива, двигатель запускается неохотно, а из выхлопной трубы вырываются клубки черного дыма. Все .

Эта брошюра служит для ориентации механика, который занимается исследованием состояния двигателя и причин, которые могут привести к повреждению поршня.

Техника для отдыха часто эксплуатируется в условиях, способствующих подобным повреждениям. Понимание влияния условий эксплуатации на работоспособность двигателя поможет механику убедить владельца добросовестно относиться к уходу за машиной, чтобы увеличить срок службы его двигателя.

Анализ повреждений поршня является многосторонним, и множество факторов могут привести к одному результату. Редко когда повреждение поршня, кольца или цилиндра вызвано одной причиной. Как правило, такие повреждения происходят вследствие совокупности различных экстремальных факторов, влияющих на работу двигателя.

Содержание этой брошюры может служить ориентиром при определении причины определен¬ной неисправности.

Техническая информация о способах ремонта двигателя с поврежденными поршнем, кольцами и т.д. приведена в руководстве по ремонту машины соответствующей модели.

КОНСТРУКЦИЯ ПОРШНЯ

МАТЕРИАЛ — поршень отлит из алюминиевого сплава с добавками марганца, меди или никеля, которые служат для повышения надежно-сти и термостойкости. Большое содержание кремния (10. 25%) повышает литьевые качества металла и снижает коэффициент темпе-ратурного расширения поршня. КОНСТРУКЦИЯ — применение алюминия об-легчает поршень, что позволяет современно¬му двигателю развивать большую скорость вращения при высокой выходной мощности. Применение алюминия с высоким коэффициентом температурного расширения в сочетании с гильзой цилиндра из чугуна, не склонно-го к большому расширению, потребовало при-дать юбке бочкообразный профиль и овальную форму поршню, если посмотреть на него сверху. Такая форма обеспечивает минимальные зазоры в зоне нагнетания и центрирует нагрузку на ось поршневого пальца при рабочей температуре.

Эффективная теплопроводность алюминия способствует поддержанию оптимальной тем-пературы днища поршня, обращенного к каме-ре сгорания, за счет быстрого отвода тепла к цилиндру через кольца и юбку.

НАЗНАЧЕНИЕ:

• крепление колец для уплотнения камеры сгорания и контроля за масляной пленкой;
• передача усилия давления газов на коленчатый вал;
• отвод тепла через кольца;
• форма днища обеспечивает оптимальное смесеобразование топлива с воздухом.

ПРОЦЕДУРА АНАЛИЗА ПОВРЕЖДЕНИЙ

• разберите двигатель в соответствии с указаниями руководства по ремонту;
• проверьте состояние и расположение демонтированных деталей;
• демонтируйте поршень, оценив состояние подшипника, втулки, колец, шатуна, а также внутренней и наружной поверхности цилиндра;
• очистите все детали рекомендуемым способом и препаратами;
• разложите детали в порядке их демонтажа для более легкой идентификации или замены;
• исследуйте внимательно детали на предмет состояния металла, наличия необычных следов, царапин и изменения цвета;
• помните, что при повреждении одного из поршней другой поршень этого двигателя находится в состоянии, близком к подобному по¬вреждению; возможно, вам удастся предотвратить повреждение соседнего цилиндра;
• пользуясь этими рекомендациями и записям-и о периодическом обслуживании, учитывая состояние двигателя и манеру езды владельца, содержание этой брошюры поможет Вам определить причину неисправности.

НЕ ВЫБРАСЫВАЙТЕ ДЕТАЛИ В ХОДЕ РАЗБОРКИ, ИССЛЕДУЙТЕ ИХ.

На днище поршня имеются отложения, состоящие из масляной золы, компонентов топлива и несгоревшего углерода. Поскольку толщина отложений растет по мере роста наработки двигателя, цвет днища становится более ярким из-за более высокой температуры поверхности.

В зависимости от применяемого топлива и масла нормальные отложения могут иметь коричневый цвет с оттенками от бежевого до почти черно-коричневого. Значительный черный нагар на днище поршня является скоплением несгоревшего углерода из-за низких температур при работе с низкими нагрузками и обогащенной топливной смесью.

Коричневый или черный нагар на боковых стенках поршня ниже колец является спекшимся маслом, вы¬званным его сгоранием от прорвавшихся газов.

Причиной этого является некачественное масло или недостаточное уплотнение колец. Незначительные царапины на юбке могут образоваться от попадания посторонних частиц, попавших в двигатель. Это не является неисправностью и в этом случае не требуется замена поршня. Всегда проверяйте не превышает ли допустимую величину зазор между поршнем и цилиндром. Нагар следует удалять с днища поршня и головки цилиндров с помощью деревянного или пластикового скребка. Чрезмерные отложения нагара приводят к увеличению компрессии и снижают теплоотвод.

На днище имеются желтые пятна, на юбке — следы задира, следов оплавленного алюминия нет. Если в ходе обследования двигателя на днище поршня обнаруживаются желтые или желто-оранжевые отложения, это значит, что сгорание происходило в условиях детонации. При этом воспламенение начинается от искры на свече зажигания, но поскольку фронт пламени перемещается по камере сгорания быстрее, чем при обычном сгорании, несгоревшая часть топливной смеси самовоспламеняется. Это приводит к резкому росту температуры и к ударной волне, которые называются детонацией. При этом процесс сгорания происходит на протяжении 29 град, поворота коленвала вместо нормальных 50 град. Окись кальция, которая входит в состав двухтактного масла, обычно имеет цвет близкий к белому. Но при температуре близкой к температуре плавления поршня окись кальция меняет цвет с белого на желто-оранжевый, что является характерным признаком перегрева двигателя. Чрезмерный нагрев приводит к сильному расширению поршня и возможному нарушению масляной пленки.

Возможные причины:

• бензин с низким октановым числом или большим содержанием спирта;
• обедненная топливная смесь или неисправность топливной системы, такая как засорение топливопровода или фильтра, отсутствие вентиляции бака, неисправность топливного насоса, карбюратора, негерметичность картера и т.д.;
• слишком "горячие" свечи зажигания;
• слишком ранняя установка опережения зажигания или неисправность блока зажигания;
• слишком высокая компрессия из-за отложения нагара или модификации головки цилиндров;
• высокое противодавление из-за засорения системы выпуска;
• перегрев, ослабление затяжки свечей зажигания.

Наличие оплавленных участков на днище и следы задира на юбке.

Детонация приводит к чрезмерно высокой температуре в камере сгорания. Если условия детонации не устраняются, то резкое повышение температуры нагревает частицы нагара и электроды свечи зажигания до такой степени, что они поджигают топливную смесь прежде, чем искра появится на свече. Это явление называется калильным зажиганием. При калильном зажигании темпера¬тура в камере сгорания растет настолько быстро, что при работающем двигателе поршень нагревается до точки плавления. Металл плавится в зоне непосредственно под свечой зажигания или в зонах тепловой концентрации, таких как штифт поршневого кольца. К задиру также приводит отсутствие масляной пленки на стенках цилиндра. Калильному зажиганию всегда предшествует детонация, и причины ненормального сгорания при этом аналогичны причинам, вызывающим детонацию.

4 — наличие на днище выемок от деталей цилиндрической формы

• попадание иголок подшипника поршневого пальца в зону вытеснения между головкой и поршнем, разрушение поршневых колец и канавок;
• необходима проверка состояния подшипника нижней головки шатуна.

4а — наличие на днище выемок сферической формы

• попадание в зону вытеснения в двигателе по¬стороннего предмета, такого как головка заклепки, до выброса его через выхлопное окно; в некоторых случаях двигатель продолжает работать до тех пор, пока не повредятся кольца.

4Ь — наличие на юбке вертикальных царапин в зоне отверстия поршневого пальца Возможные причины:

— попадание стопорного кольца пальца в кромку перепускного окна из-за ослабления его крепления.

Примечание. Стопорное кольцо теряет упру¬гость при неправильном демонтаже. Поэтому рекомендуется всегда устанавливать только новые кольца. Нельзя деформировать стопорное кольцо при его установке. После установки кольца в поршень проверьте не вращается ли оно в канавке. Если вращается — замените его!

5 — следы задира ниже колец со стороны впуска

• попадание снега или воды внутрь двигателя и смывание масляной пленки;
• появление следов задира со стороны впуска и выпуска при отсутствии на днище поршня следов ненормального сгорания возможно из-за недостатка или отсутствия масла при работе двигателя; следует проверить работу системы впрыска масла или соотношение топливо-масляной смеси и зазор между поршнем и цилиндром;
• если поршень имеет следы задира со стороны выпуска и впуска при отсутствии на его днище следов ненормального сгорания и имеет черный цвет, причиной этого может служить неисправность системы охлаждения. Следует проверить ремень вентилятора, уровень антифриза и т.д.

5а — темно-коричневый налет на юбке поршня

• низкое качество масла, применение масла цепной передачи или автомобильного;
• применение присадок к топливу, таких как октан-корректор, повышающих мощность и т.д.

5Ь — следы задира на юбке со стороны выпуска при отсутствии их со стороны впуска

Задир поршневого кольца (рис. 6)

Риски на цилиндре расположены в зоне перемещения колец. Поверхность цилиндра в хорошем состоянии, за исключением вертикальных полос, голубого цвета. Кольца в зоне контакта имеют темную окраску. Такое происходит из-за нарушения смазки.

• нарушен период обкатки;
• низкое качество масла;
• недостаточное количество масла в бензо-масляной смеси;
• недостаточная производительность системы впрыска масла.

Разрушение поршня (рис. 7)

Усталостное разрушение материала иногда про-исходит с поршнем высокооборотистых двигателей. Однако разрушение юбки поршня происходит как правило из-за чрезмерно большого зазора между поршнем и цилиндром.

Возможные другие причины:

• поломка шатуна;
• повреждение из-за небрежного обращения, ударов и т.д.;
• заедание коленвала из-за заедания поршня;
• попадание в двигатель посторонних предметов.