Нарушения режима сгорания

Нарушения режима сгорания в двигателях с принудительным воспламенением смеси

Обычное сгорание топливновоздушной смеси в цилиндре осуществляется в точно определенном процессе. Воспламенение начинается от искры свечи зажигания незадолго до достижения верхней мертвой точки. Пламя распространяется в виде круга от свечи зажигания и проходит камеру сжигания с постоянно растущей скоростью сжигания от 5 до 30 м/с. В результате этого давление в камере сгорания резко поднимается и достигает максимального значения сразу после верхней мертвой точки. Для уменьшения нагрузки на детали кривошипношатунного механизма скорость роста давления на градус угла коленчатого вала не должна превышать 3,5 бар. Этот обычный процесс воспламенения может, однако, быть нарушен различными воздействиями, что можно обобщить, в основном, в виде трех совершенно разных случаев нарушений режима сгорания:

1. калильное зажигание (преждевременное воспламенение): оно приводит к термической перегрузке поршня

2. Детонационное зажигание: оно приводит к эрозионному съему материала и к механической перегрузке на поршне и на кривошипношатунном механизме

3. переполнение топливом: он приводит к износу с излишним расходом масла и также к заеданию поршня.

рис. 1

к пункту 1. Калильное зажигание (преждевременное воспламенение)

При калильном зажигании воспламенение начинается каленной деталью в камере сгорания уже до самого момента зажигания. Это может быть горячий выпускной клапан, свеча зажигания, детали уплотнения и отложения на названных деталях и поверхностях, находящихся вокруг камеры сгорания. При калильном зажигании пламя воздействует на конструктивные элементы неконтролируемо, в результате чего температура в днище поршня очень сильно повышается, достигая при продолжающемся калильном зажигании уже в течение нескольких секунд точки плавления материала поршня. В двигателях с камерами сгорания, в основном имеющими форму полусферы, это в днище поршня приводит к дырам, возникающим в продолжении оси свечи зажигания.

В камерах сгорания с большими сжимными поверхностями между днищем поршня и головкой цилиндра плавится жаровой пояс в точке с наибольшей нагрузкой, что доходит часто до маслосъемного кольца и до внутренней части поршня

Объяснение:

сжимной поверхностью в производстве двигателей называется та поверхность на днище поршня, которая находится довольно близко к головке цилиндра в верхней мертвой точке. При перемещении поршня вверх в направлении верхней мертвой точки свежие газы выдавливаются из этой узкой щели в направлении середины камеры сгорания, что обеспечивает завихрение газов и тем самым улучшает сгорание смеси.

Детонационное горение, приводящее к высокой температуре поверхности отдельных деталей камеры сгорания, может также вызвать калильное зажигание.

к пункту 2: детонационное зажигание:

При детонационном воспламенении зажигание обычно начинается искрой свечи зажигания. Распространяющееся от свечи зажигания пламя создает волну давления, вызывающую в несгоревшем газе критические реакции. В связи с этим в смеси остаточного газа во многих местах одновременно возникает самовоспламенение. Скорость сжигания возрастает в 10 - 15 раз. Рост давления на градус угла поворота коленчатого вала и пиковые значения давления существенно повышаются Кроме того, в ходе расширения образовываются высокочастотные колебания давления.

Дополнительно поверхности, замыкающие камеру сгорания, сильно нагреваются. Камеры сгорания, из которых в процессе сжигания удалены остатки, являются однозначным признаком детонационного горения. Легкие детонации с прерываниями большинство двигателей выдерживает в течение длительного времени без повреждений.

Сильные, продолжающиеся детонации приводят к эрозионному съему материала поршня на жаровом поясе и на днище поршня. Головка цилиндра и прокладки головки блока цилиндра также могут быть повреждены. Детали в камере сгорания (напр., свеча зажигания) могут при этом

настолько сильно нагреться, что это приводит к калильному зажиганию (преждевременное воспламенение) с термической перегрузкой поршня (прогары и отложения).

Тяжелые постоянные детонации по истечении короткого времени приводят к поломкам перемычки колец и юбки поршня, причем обычно без прогаров и отложений и без задиров. На рис. 1 графически представлена кривая давления в камере сгорания. Синяя линия показывает кривую давления при обычном сжигании. Красная линия показывает кривую давления при детонационном горении, на которое наложены пиковые значения давления.

К пункту 3: переполнение топливом:

Слишком богатая смесь, уменьшающееся давление сжатия и нарушения режима зажигания вызывают неполное сжигание с переполнением топливом. Смазка поршней, поршневых колец и рабочих поверхностей цилиндров все больше и больше теряет эффективность. Последствием являются полусухое трение с износом и расходом масла, а также задиры (подробности приведены также в разделах «Расход масла» и «Задиры поршня»).

рис. 1

Нарушения режима сгорания в дизельных двигателях

Для оптимального процесса сжигания в дизельном двигателе наряду с механически безупречным состоянием двигателя важную роль играет также крайне тонкое и очень точное распыление форсункой, а также правильное начало впрыска. Только таким образом впрыскиваемое топливо может воспламеняться с наименьшей задержкой зажигания и сгорает без остатков при нормальной характеристике давления. На этот нормальный процесс сжигания, однако, может отрицательно повлиять ряд факторов. В основном, имеется три существенных вида нарушений режима сжигания

1. задержка зажигания

2. неполное сгорание

3. подтекание топлива из форсунок

К пункту 1: задержка зажигания:

Впрыскнутое в начале впрыска топливо воспламеняется лишь с определенной задержкой (задержка зажигания) при недостаточно тонком распылении и попадании в цилиндр не в нужный момент или если температура сжатия в момент впрыска недостаточно высока. Степень распыления зависит только от состояния форсунки. Форсунка, безупречно впрыскивающая при испытании на приборе контроля форсунок, может, однако, заклиниваться при монтаже в головке цилиндра или от температурных напряжений настолько, что в работе уже не будет безупречного распыления. Температура сжатия зависит от давления сжатия и тем самым от механического состояния двигателя. Холодный двигатель всегда имеет определенную задержку зажигания. Холодные стенки цилиндра при сжатии забирают столько тепла из еще более холодного всасываемого воздуха, что в момент начала впрыска имеющаяся температура сжатия оказывается недостаточной для того, чтобы немедленно воспламенить впрыскиваемое топливо. Лишь при продолжающемся сжатии температура зажигания достигается и впрыснутое до тех пор топливо воспламеняется внезапно. Это вызывает резкое взрывообразное повышение давления с образованием шума и сильный нагрев днища поршня. Последствием являются поломки в кривошипно-шатунном механизме, напр., перемычек колец, поршня, и трещины в днище поршня.

К пункту 2: неполное сгорание:

Если топливо попадает в камеру сгорания не в нужный момент или без распыления, оно не может сжигаться без остатков за имеющееся в распоряжении короткое время. То же самое происходит, если в цилиндр попадает недостаточное количество кислорода, т. е., всасываемого воздуха. Причинами могут быть забитый воздушный фильтр, неправильное открытие впускных клапанов, дефекты в турбонагнетателе или износ поршневых колец или клапанов. Несгоревшее или не полностью сгоревшее топливо частично отлагается на стенках цилиндра и понижает эффективность смазочной пленки или разрушает ее. Рабочие поверхности и боковые поверхности поршневых колец, боковые стороны пазов поршней, рабочая поверхность цилиндра и в конечном счете также юбка поршня из-за этого подвергаются сильному износу или же появляется заедание. В результате этого расход масла повышается и мощность понижается (примеры повреждений см. в разделах «Расход масла» и «Задиры от работы всухую»).

К пункту 3: подтекание топлива из форсунок:

Чтобы форсунки после конца впрыска из-за колебаний давления от напорного клапана топливного насоса высокого давления через топливопроводы высокого давления до форсунок не открылись повторно, в системе снижается давление на определенную величину через напорный клапан топливного насоса высокого давления. Если давление впрыска форсунок отрегулировано на слишком низкое значение или если оно не может поддерживаться постоянно(механические форсунки), форсунки могут еще несколько раз подряд открываться из-за колебаний давления в топливопроводе высокого давления несмотря на понижение давления после конца впрыска. Негерметичные форсунки или подтекание топлива из форсунок вызывает также неконтролируемую подачу топлива в камеру сгорания. Из-за отсутствия кислорода топливо, впрыскиваемое неконтролируемо, в обоих случаях попадает на днище поршня в несгоревшем виде. Там топливо накаливается при довольно высоких температурах и нагревает материал поршня в этом месте настолько сильно, что динамические силы и эрозия газов сжигания отрывают частицы поршня от его поверхности. Следствием этого является существенный съем материала или эрозионное разрушение на днище.

Прогар на головке и юбке поршня (двигатель с принудительным воспламенением смеси)

Описание повреждения

На головке поршня имеется прогар поршня за кольцами. Юбка поршня не имеет задиров, лишь со стороны повреждения на юбку поршня попал материал поршня.

Оценка повреждения

Прогары в головке поршня двигателей с принудительным воспламенением смеси являются последствием калильного воспламенения на поршнях с преимущественно ровным днищем и большими сжимными поверхностями. Калильное зажигание вызывается накаленными деталями в камере сгорания,если их температура превышает температуру самовоспламенения газовой смеси. Это в основном свеча зажигания, выпускной клапан и другие остатки, прилипающие к стенкам камеры сгорания. В зоне сжимных поверхностей головка поршня очень сильно нагревается калильным зажиганием. Температура повышается до такой степени, что материал поршня становится мягким. Из-за динамических сил и проникающих в место повреждения газов сжигания материал снимается до маслосъемного кольца.

Возможные причины повреждения

• свечи с недостаточным калильным числом

• слишком бедная смесь и в результате этого повышенные температуры сжигания.

• Поврежденные, негерметичные клапаны или слишком маленький клапанный зазор. Поэтому клапаны неправильно закрываются. От протекающих газов сжигания клапаны сильно нагреваются и накаливаются.

В первую очередь это касается выпускных клапанов, потому что впускные клапаны охлаждаются свежими газами.

• Накаленные остатки сжигания на днищах поршней, головке цилиндров, клапанов и свеч зажигания.

• неподходящее топливо со слишком низким октановым числом. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т. е., октановое число топлива должно покрыть октановую потребность двигателя во всех режимах работы.

дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива, большое количество масла в камере сжигания из-за высокого расхода масла на поршневых кольцах или на направляющей клапана.

высокая температура двигателя или всасываемого воздуха изза недостаточной вентиляции моторного отсека, общий перегрев.

Прогары и отложения на головке поршня (дизельный двигатель)

Описание повреждения

Зона днища и жарового пояса полностью разрушена (рис. 1). 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 Остсток упрочняющей вставки отсоединилась 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 (рис. 2) или снимают головку полностью что приводит к повреждениям, показанным на рис. 1.

Возможные причины повреждения

• негерметичные форсунки или тяжело перемещающиеся или заклинившиеся иглы форсунок.

• поломанные или ослабившиеся пружины форсунок.

• дефектные клапаны понижения давления в топливном насосе высокого давления

• количество впрыскиваемого топлива и момент впрыска не отрегулировано по инструкции изготовителя двигателя.

• в предкамерных двигателях: дефект предкамеры, но только в сочетании с одной из вышеназванных причин.

• задержка зажигания из-за недостаточного сжатия в результате слишком большого зазора, неправильных фаз газораспределения или негерметичных клапанов

• слишком большая задержка из-за несклонного к воспламенению дизельного топлива (слишком низкое цетановое число)

Трещины в днище и в углублениях днища (дизельный двигатель)

Описание повреждения

Головка поршня имеет трещину от напряжения, которая распространяется односторонне от днища поршня до отверстия для поршневого пальца (рис. 1 и рис. 2). Горячие газы сжигания, протекавшие через трещину, прожгли канал в материал поршня, проходящий от углубления до литейной канавки под маслосъемным кольцом наружу.

Оценка повреждения

Из-за высокой термической нагрузки материал поршней в предкамерном двигателе сильно нагревается в местах попадания предкамерных струй и в двигателе непосредственного впрыска на краю углубления. В нагретых местах материал сильнее расширяется, чем в других местах. Поскольку перегретые места окружены холодным материалом, материал подвергается постоянной выходящей за пределы эластичности деформации в горячем месте перегрузки. При остывании происходит точно наоборот. В местах, в которых материал сначала подвергался обжатию и затем вытеснению, вдруг возникает нехватка материала. В результате этого в этой зоне появляются соответствующие напряжения при растяжении, которые вызывают трещины от напряжения (рис. 3 и рис. 4). Если на напряжения от термической нагрузки наложены еще напряжения от прогибания пальца, из трещины напряжения образовывается иногда широкая основная трещина, которая приводит к полной поломке и выходу поршня из строй

Возможные причины повреждения

• дефектные или неправильные форсунки, нарушения в работе топливного насоса высокого давления, повреждения на предкамере.

• высокая температура изза дефектов в системе охлаждения.

• дефекты на моторном тормозе или чрезмерное его использование. Впоследствии возникает перегрев.

• недостаточное охлаждение поршней с охлаждающим каналом, напр., из-за забитых или изогнутых форсунок охлаждающего масла.

• в двигателях с часто меняющейся нагрузкой, напр., в городских автобусах, землеройных машинах и т. д., названные факторы могут быть особенно критичными.

• использование поршней неправильной спецификации, напр., монтаж поршней без охлаждающего канала, хотя нужно было использовать поршень с охлаждающим каналом, монтаж поршней других изготовителей, не усиленных волокнистыми вставками на краю углубления.

• монтаж поршней с неправильной для двигателя формой углубления, см. к этому также пункт «3.4.7 Задиры в головке поршня в результате использования неправильных поршней».

Поломки перемычек между канавками колец

рис. 2 Кольцевое поперечное ребро

Описание повреждения

На одной стороне поршня поломана перемычка между канавками для первого и второго компрессионных колец (рис. 1). Трещина начинается на верхней кромке перемычки на дне канавки и проходит под углом в материал поршня. Вблизи нижней кромки трещина снова идет к наружной стороне и выходит наружу на нижней кромке перемычки или немного ниже на дне канавки. Продольные трещины в перемычках между канавками, ограничивающие трещину перемычки сбоку, расширены книзу. Задиры поршня или перегревы не имеются.

Оценка повреждения

Дефекты материала не являются причиной трещины перемычек, хотя это часто предполагается в случае повреждений. Такие трещины всегда являются последствием перегрузки материала. Можно подразделить эти перегрузки на 3 причины:

детонационное сгорание:

Это означает, что октановое число топлива не покрывает потребность двигателя во всех режимах работы и нагрузки, (см. также пункт «3.4.0 Общие сведения о повреждениях из-за нарушений режима зажигания в двигателях с принудительным воспламенением смеси»). Трещины перемычек между канавками из-за детонационного зажигания возникают большей частью на нагруженной стороне. В дизельном двигателе детонационное зажигание может быть вызвано только задержкой зажигания.

Гидравлические удары:

В неработающем или работающем двигателе жидкость (вода, охлаждающее средство, масло или топливо) попадают револьно в камеру сгорания. Поскольку жидкости не поддаются сжатию, в такте сжатия появляется огромная нагрузка на поршень и кривошипно-шатунный механизм. Неизбежным следствием являются трещины на перемычках между канавками, трещины на ступицах или повреждения на шатунах или коленчатом валу Рис. 3 показывает процесс поломки, который появляется при детонационном сгорании и при гидравлических ударах. Поверхности лома при этом расширены вниз, потому что усилие, вызвавшее поломку, воздействует сверху на перемычку между канавками. Неправильный монтаж: При монтаже поршень был не введен, а вбит, потому что поршневые кольца неправильно сжаты или были использованы неподходящие инструменты. При этом перемычки между канавками выламываются в обратном направлении, потому что давление действует не как в вышеназванных случаях сверху, а снизу (рис. 4).

Возможные причины повреждения

Детонационное сгорание в двигателях с принудительным воспламенением смеси

• использование топлива с недостаточной детонационной стойкостью. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т. е., октановое число топлива должно покрывать октановую потребность двигателя во всех режимах работы.

• дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива.

• масло в камере сгорания изза высокого расхода масла на поршневых кольцах или на направляющей клапана понижает детонационную стойкость топлива.

• слишком высокая степень сжатия, вызванная остатками сжигания на днищах поршня и головке цилиндра или чрезмерным шлифованием поверхности блока и головки цилиндра в ходе капитального ремонта двигателя или с целью тюнинга.

• слишком большое опережение зажигания

• слишком бедная смесь и в результате этого повышенные температуры сжигания.

• слишком высокая температура всасываемого воздуха из-за недостаточной вентиляции моторного отсека или обратного напора ОГ Но и несвоевременное переключение заслонки всасываемого воздуха на летний режим или дефект автоматической системы переключения заслонки приводят к существенному повышению температуры всасываемого воздуха(особенно в старых карбюраторных двигателях).

Детонационное сгорание в дизельных двигателях

• некачественные или негерметичные распылители форсунки

• слишком низкое давление впрыска форсунок.

• слишком низкое давление сжатия из-за неправильных уплотнений головки цилиндра, слишком маленькие выступы поршней, негерметичные клапаны или поломанные или изношенные поршневые кольца

• дефектные уплотнения головки цилиндров.

рис. 3

рис. 4

• повреждения предкамеры.

• ненадлежащее или чрезмерное применение вспомогательных средств помощи (аэрозоли для помощи при пуске) при пуске в холодном состоянии.

при гидравлических ударах

• непреднамеренное всасывание воды при переезде через воды, лужи или низкие воды или из-за попадания большого количества воды от брызг проезжающих впереди или мимо автомобилей.

• заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за негерметичности уплотнения головки цилиндра или трещин в конструктивных элементах.

• заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за негерметичности уплотнения головки цилиндра или трещин в конструктивных элементах. Остаточное давление в системе впрыскивания сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр. В этом и в предыдущем случае при пуске возникают описанные повреждения.

Следы ударов на головке поршня (дизельный двигатель)

Описание повреждения

На головке поршня (рис. 1) видны сильные следы удара. В этой зоне масляный нагар почти полностью удален вследствие металлического контакта поршня с головкой блока цилиндров. Изза ударов отложения масляного нагара вдавлены в днище поршня, что оставило свои следы. Поршневые кольца имеют очень сильный износ. Особенно на маслосъемном кольце невооруженным глазом видны сильные следы износа.

Поршень на рис. 2 имеет на передней кромке днища отпечаток вихревой камеры, а на правой стороне днища сильный отпечаток клапана. Рядом с вихревой камерой во время эксплуатации клапан входил в контакт с днищем поршня и в течение времени проникал все глубже в днище поршня. На юбке поршня видны первые признаки начинающихся задиров от работы всухую (рис. 4).

Оценка повреждения

Поршни ударяли в работе о головку цилиндра или о вихревую камеру и один из клапанов. Поломки в результате этого воздействия больших усилий еще не появились. Износ на поршневых кольцах, а также на юбке поршня, однако, указывает на то, что в результате этих ударов возникло нарушение режима сгорания из-за переполнения топливом. Удары поршня вызывают более или менее сильные сотрясения на головке цилиндра. В результате этих сотрясений в форсунке также возникают вибрации. Поэтому форсунка в закрытом состоянии не может поддерживать давление и впрыскивает топливо неконтролированно. Увеличенный объем впрыска топлива в цилиндр приводит к переполнению топливом. Следствием этого является повреждение масляной пленки что влечет за собой сначала полусухое трение и тем самым износ в зоне поршневых колец. В связи с этим повышается также расход масла. Лишь если масляная пленка настолько сильно повреждена, что смазка становится недостаточной, то образовываются характерные задиры от попадания топлива (см. также пункт «3.2.3 Задиры от работы без смазки из-за переполнения топливом»). Юбка поршня в начальной стадии меньше страдает, потому что она кривошипношатунным механизмом все вновь и вновь снабжается свежим маслом, имеющим еще смазочные свойства. Лишь после перемешивания абразивных частиц из зоны хода поршня со смазочным маслом и после того, как смазочное масло все больше теряет смазочную способность из-за разбавления масла износ распространяется по всем сопряженным деталям скольжения двигателя.

Возможные причины повреждения

• неправильный размер выступа поршня. Размер выступа поршня не проверен или не поправлен в рамках капитального ремонта двигателя.

• не соосно просверленная втулка нижней головки шатуна в ходе замены втулки нижней головки шатуна

• эксцентричное шлифование коленчатого вала

• эксцентричная доработка базового отверстия подшипника (при доработке крышек подшипников коленчатого вала)

• монтаж уплотнений головки блока цилиндров недостаточной толщины

• отложения масляного нагара на головке поршня и в результате этого уменьшение или полное исчезновение зазора.

• неправильные фазы газораспределения из-за неправильной регулировки, удлинения цепи, соскакивания зубчатых ремней.

• неправильная доработка торцевых поверхностей головки блока цилиндров и возникающее из-за этого смещение фаз газораспределения, (изменяется расстояние между ведущим и ведомым колесом, что в определенных конструкциях невозможно поправить в рамках регулировки ремня или цепи)

• при замене колец седла клапана не обратили внимание

на правильное положение седел клапана. Если поверхность седла клапана при обработке размещается в головке блока цилиндров недостаточно глубоко, клапаны могут выходить за кромку головки блока цилиндров.

• превышение максимально допустимого числа оборотов. Из-за повышенных динамических сил клапаны несвоевременно закрываются и сталкиваются с поршнем.

• слишком большой зазор в опорах шатунов или изношенный подшипник шатуна, особенно при очень высокой частоте вращения при движении в спусках.

Дыра в днище поршня (двигатель с принудительным воспламенением)

Описание повреждения

В днище поршня видна дыра. Днище поршня покрыто выплавленным материалом. Образующееся большое тепло и истертый материал повреждают также юбку, в которой наблюдаются задиры.

Оценка повреждения

Повреждения такого рода вызваны калильным воспламенением. При этом превышается температура самовоспламенения газовой смеси калящими деталями в камере сгорания. Это в основном свеча зажигания, выпускной клапан и другие, находящиеся в камере сгорания, остатки горения. При этом смесь воспламеняется еще до собственного воспламенения свечей зажигания. Сжигание при этом начинается уже задолго до собственного момента зажигания, так что пламя в отличие от обычного сжигания намного дольше воздействует на днище поршня. Днище поршня нагревается из-за калильного воспламенения настолько сильно за короткое время, что материал смягчается в этом месте. Динамические силы в подъемных движениях поршня, а также быстро протекающие газы сжигания снимают мягкую массу. В результате уменьшения прочности в этом месте давление сжигания продавливает оставшееся тонкое днище вовнутрь. Часто даже не возникают задиры.

Указание:

причиной такого быстрого местного нагревания днища поршня до мягкого состояния может быть только калильное воспламенение.

Возможные причины повреждения

• свечи с недостаточным калильным числом

• слишком бедная смесь и в результате этого повышенные температуры сжигания.

• Поврежденные, негерметичные клапаны или слишком маленький клапанный зазор. Поэтому клапаны неправильно закрываются. От протекающих газов сжигания клапаны сильно нагреваются и накаливаются.

В первую очередь это касается выпускных клапанов, потому что впускные клапаны охлаждаются свежими газами.

• Накаленные остатки сжигания на днищах поршней, головке цилиндров,клапанов и свеч зажигания.

• неподходящее топливо со слишком низким октановым числом.Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т. е., октановое число топлива должно покрыть октановую потребность двигателя во всех режимах работы.

• дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива.

• большое количество масла в камере сжигания из-за высокого расхода масла на поршневых кольцах или на направляющей клапана.

• высокая температура двигателя или всасываемого воздуха изза недостаточной вентиляции моторного отсека.

• общий перегрев.

Задиры в головке поршня в результате использования неправильных поршней (дизельный двигатель)

рис. 1

Описание повреждения

На головке поршня видны локальные явные риски заедания, распределенные по всему периметру. Эти риски заедания особенно сильно образовались на жаровом поясе. Они начинаются на днище поршня и кончаются на 2-ом компрессионном кольце.

Оценка повреждения

Исходя из вида повреждения, можно сказать, что причина связана с нарушениями режима сжигания. Дефект, однако не в системе впрыска, как можно было бы предполагать, а в использовании неправильного поршня.

В рамках законодательства по сокращению вредных выбросов в отработанном газе двигатели конструируются в соответствии с предписанными нормами по ОГ. Часто поршни различных норм по сокращению ОГ оптически почти не различаются. В данном случае в пределах одной и той же серии двигателей для различных норм выбросов отработанных газов используются поршни с разными диаметрами углубления. Поршень нормы по ОГ Евро 1 с диаметром углубления 77 мм в ходе ремонта двигателя был заменен поршнем нормы по ОГ Евро 2 с диаметром углубления в 75 мм. Это привело к повышенному нагреву края углубления, потому что струя форсунки попала в результате меньшего диаметра углубления не в само углубление, а на его край. В местах попадания струй впрыскиваемого топлива поэтому возник локальный перегрев материала поршня и повышенное тепловое расширение, что затем вызвало локальные задиры.

Если не используются предписанные для соответствующего двигателя и соответствующей нормы по ОГ поршни, в работе могут возникнуть серьезные нарушения режима сжигания с непредвидимыми последствиями Если не учесть повреждения, как в данном случае, то несоблюдение требований по ОГ было бы не такой большой проблемой. Более низкая мощность, повышенный расход топлива и последующий монтаж правильных поршней, однако, вызывают значительные дополнительные затраты.

Возможные причины повреждения

• использование поршней с неправильной формой, глубиной и диаметром углубления

• использование поршней других размеров (степень сжатия)

• использование поршней неправильной конструкции Не разрешается, напр., использовать поршень без охлаждающего канала, если изготовителем двигателя для соответствующего назначения (напр., достижение определенной мощности) предусмотрен охлаждающий канал.

• монтаж правильных поршней, но использование неподходящих для назначения конструктивных элементов (форсунок, уплотнений головок цилиндров, топливных насосов высокого давления или прочих элементов, оказывающих влияние на рабочую смесь или процесс сжигания).

Эрозия на жаровом поясе и на днище поршня (двигатель с принудительным воспламенением смеси)

рис. 2

Описание повреждения

Жаровой пояс имеет эрозионные сносы аналогично рис. 1, которые часто продолжаются на поверхности днища поршня (рис. 2). При этом необязательно появляются задиры или другие повреждения поршня.

Оценка повреждения

Эрозионный снос материала на жаровом поясе и на днище поршня всегда является последствием детонационного сжигания средней интенсивности в течение длительного времени. При этом создаются волны давления, распространяющиеся в цилиндре также между жаровым поясом и стенкой цилиндра до первого компрессионного кольца. В точке поворота волны давления из-за кинетической энергии из поверхности поршня вырываются мельчайшие частицы. В течение времени снос материала увеличивается, особенно тогда, когда детонационное воспламенение переходит также в калильное. В зоне повреждения материал часто снимается за кольцами до канавки маслосъемного кольца.

Возможные причины повреждения

• использование топлива с недостаточной детонационной стойкостью. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т. е., октановое число топлива должно покрыть октановую потребность двигателя во всех режимах работы.

• бензин загрязнен дизельным топливом. Случайная неправильная заправка или попеременное использование баков или канистр для обоих типов топлива может привести к таким загрязнениям. Уже минимальное количество примесей дизельного топлива достаточно для сильного понижения октанового числа бензина.

• большое количество масла в камере сгорания, напр., из-за изношенных поршневых колец, направляющих клапанов и турбонагнетателя, работающего на ОГ, или тому подобное приводят к понижению детонационной стойкости топлива.

• слишком высокая степень сжатия, вызванная остатками сгорания на днищах поршня и головке цилиндра или чрезмерным шлифованием поверхности блока и головки цилиндра в ходе капитального ремонта двигателя или с целью тюнинга.

• слишком большое опережение зажигания слишком бедная смесь и в результате этого повышенные температуры сжигания, слишком высокая температура всасываемого воздуха из-за недостаточной вентиляции моторного отсека или обратного напора ОГ. Но и несвоевременное переключение заслонки всасываемого воздуха на летний режим или дефект автоматической системы переключения заслонки приводят к существенному повышению температуры всасываемого воздуха (особенно в старых карбюраторных двигателях).