Чрезмерный расход масла

Общий расход масла двигателя слагается в основном из расхода масла (сжигаемого в камере сгорания) и потерь масла (негерметичности). Вопреки господствующему и широко распространенному мнению расход масла, попадающего в камеру сгорания через поршни и поршневые кольца, сегодня играет лишь второстепенную роль.

Благодаря постоянному усовершенствованию двигателей удалось также усовершенствовать и оптимизировать конструкцию деталей, составы материалов и технологические процессы их производства. Износ цилиндров, поршней и поршневых колец и вытекающий из этого расход масла поэтому сегодня можно считать величиной, которую можно не учитывать. Достигаемый сегодня большой пробег и уменьшившееся число повреждений кривошипношатунного механизма являются доказательством этого факта. Расход масла, проникающего между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра в камеру сгорания, однако невозможно полностью исключить по техническим причинам, а лишь свести к минимуму. Сопряженные элементы скольжения, т. е., поршни, поршневые кольца и рабочая поверхность цилиндра, требуют постоянной смазки для беспрепятственной эксплуатации. Во время сгорания масляная пленка, остающаяся на стенке цилиндра, подвергнута высоким температурам процесса горения. В зависимости от мощности двигателя, нагрузки на него и температуры здесь испаряется или сжигается определенное количество моторного масла. Ориентировочно можно сказать, что нормальный расход масла колеблется от 0,2 до макс. 1,5 г/кВтч.

Причина износа поршня, поршневых колец и цилиндров и вытекающего из этого повышенного или чрезмерного расхода масла в большинстве случаев не связана с самими конструктивными элементами. Почти всегда износ элементов вызван внешними воздействиями. Нарушения режима сгорания из-за дефектов в системе приготовления смеси, загрязнения, попадающие в двигатель извне, недостаточное охлаждение двигателя, нехватка масла, масла неподходящих марок и неправильная сборка являются основными причинами преждевременного износа и вытекающего из этого повышенного расхода масла. Подробные описания повреждений, касающихся поршней и цилиндров, приведены на нижеследующих страницах. Aufgrund der Komplexitat des

Themas В связи со сложностью вопросов расхода масла на эту тему издана отдельная брошюра «Расход масла и потери масла» в серии «Сервис - Рекомендации и информация». Информацию для заказа мы привели в приложении. В этой брошюре обсуждаются такие темы как:

• слишком большой зазор подшипника в турбонагнетателе

• забитая обратная линия масла на турбонагнетателе

• износ ТНВД

• выход масла в систему всасывания

• износ уплотнения стержня клапана и направляющих клапана

• ошибки сборки головки блока цилиндров

• избыточное давление в картере

• слишком высокий уровень масла

• нарушения режима сгорания и переполнение топливом

• неправильная выступающая длина поршня

• нерегулярное техобслуживание

• использование некачественных моторных масел

• перекос цилиндров

• ошибки обработки при сверлении и хонинговании

• слишком низкий процент вскрытия зерен графита

• перекос/изгиб шатунов

• поломанные/зажатые/ неправильно смонтированные поршневые кольца

Неправильный монтаж маслосъемного кольца

(повышенный расход масла после ремонта двигателя)

Описание повреждения

На кольцах невидноявных или поддающихся измерению следов износа. На поршнях также не имеется признаков износа (рис. 1).

Маслосъемное кольцо в данном случае представляет собой так называемое трехсоставное кольцо, состоящее из расширителя и двух боковых пластин. Оба конца расширителя обычно имеют стыковое соединение. В данном случае, однако, расширитель был неправильно установлен и последнее звено соединено внахлест.

Оценка повреждения

Из-за стыка расширителя внахлест сокращается окружная длина и напряжение для пластин теряется. Пластины больше не прилегают к стенке цилиндра плотно и не могут снимать масло. Масло попадает в камеру сгорания и сжигается там. Расход масла резко повышается!

Возможные причины повреждения

• Уже при сборке поршня и его вводе вместе с кольцами в отверстие цилиндра не было уделено должного внимания на правильный монтаж расширителя. Как правило концы расширителя имеют разные цвета, напр., левый конец стыка - зеленый цвет правый конец стыка - красный цвет.

Внимание!

После монтажа пластинчатых колец должны быть видны оба цвета расширителя. Поэтому всегда необходимо проверить это цветовое обозначение -также в предварительно собранных поршневых кольцах - перед вводом поршня в отверстие цилиндра (рис. 3).

Износ поршней, поршневых колец и рабочей поверхности цилиндра по причине загрязнений (повышенный расход масла)

Описание повреждения

Поршень (рис, 1) имеет молочно-серое пятно контакта на юбке с тонкими небольшими продольными рисками на жаровом поясе и на юбке поршня. Риски от токарной обработки поршня на юбке полностью сношены. На рис. 3 показано увеличение части юбки поршня, на котором этот абразивный износ четко виден. Осевая высота поршневых колец существенно уменьшилась в результате износа и тем самым понизилось также тангенциальное напряжение Боковые поверхности компрессионных колец, особенно первого кольца, и боковые поверхности канавок под кольца изношены (рис. 2). Острые маслосъемные кромки поршневых колец имеют повреждения (рис. 4). В микроскопическом увеличении на боковых поверхностях поршневых колец видны следы в результате качения. Цилиндры имеют бочкообразный износ. Максимальная величина диаметра находится приблизительно в середине поверхности перемещения колец.

Оценка повреждения

Риски на поршнях и поршневых кольцах, матовое пятно контакта на юбке поршня, следы качения на боковых поверхностях колец (рис. 6 и 7), а также бочкообразный износ цилиндра (рис. 5) всегда являются следствием абразивных посторонних тел в масляном контуре. Изношенные на рабочих и на боковых поверхностях поршневые кольца больше не в состоянии достаточно уплотнять цилиндры от проникновения масла в камеру сгорания. Одновременно повышается давление в картере двигателя за счет газов сжигания, протекающих мимо поршней. Это избыточное давление может привести к выходу повышенного количества масла на радиальных уплотнительных кольцах для вала, на уплотнениях клапана и на других местах уплотнения. Следы результате качения на кольцах возникают в том случае, если частицы грязи откладываются в канавке колец и кольцо при своем вращении все вновь и вновь движется по частице грязи, что оставляет типичные следы.

рис. 5

Возможные причины повреждения

• абразивные частицы грязи, попавшие в двигатель вместе со всасываемым воздухом изза недостаточной фильтрации, напр., в результате:

• отсутствующих, дефектных, деформированных воздушных фильтров или некачественного их обслуживания

• негерметичных мест в системе всасывания, напр., перекос фланцев, отсутствие уплотнений или дефектные или пористые шланги

• частицы грязи, которые при капитальном ремонте двигателя не были полностью удалены. Часто детали двигателей

при капитальном ремонте подвергаются пескоструйной или стеклоструйной обработке для очистки поверхности от трудно удаляемых отложений или остатков сгорания. Если при этом материал обработки проникает в материал двигателя и не будет тщательно удален, он может выйти в процессе работы двигателя и вызвать абразивный износ. На рисунках 8 и 9 такие частицы грязи обнаружены в лаборатории под микроскопом в поляризованном свете. Четко видны кусочки материала стеклоструйной обработки и даже еще целые стеклянные шарики.

• Частицы истирания, появляющиеся при обкатке двигателя и затем в результате слишком поздней смены масла снова попавшие через масляный контур к паре скольжения и вызывающие износ. Особенно они наносят ущерб острым маслосъемным кромкам поршневых колец. 

рис. 8

рис. 9

Износ поршней, поршневых колец и рабочей поверхности цилиндра из-за переполнения топливом (повышенный расход масла)

Описание повреждения

Поршень имеет следы износа на жаровом поясе и на юбке поршня. На юбке поршня уже видны слабо развитые места трения, характерные для работы без смазки в результате переполнения топливом. Поршневые кольца имеют очень сильный радиальный износ (рис. 1). Обе перемычки (несущие поверхности) маслосъемного кольца полностью удалены, что является признаком значительного износа (рис. 2). Для сравнения на рис. 3 показан профиль нового маслосъемного кольца (маслосъемное коробчатое пружинное поршневое кольцо со сходящимися фасками).

Оценка повреждения

Переполнение топливом в результате нарушений режима сгорания всегда приводит к повреждению масляной пленки, что влечет за собой сначала повышенную долю полусухого трения и тем самым износ в зоне поршневых колец. 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 всухую из-за переполнения топливом»). В результате все более низкой эффективности смазки, однако, появляется значительный износ на поршневых кольцах, канавках для поршневых колец и рабочих поверхностях цилиндра Юбка поршня в начальной стадии меньше страдает, потому что она от кривошипно-шатунного механизма все вновь и вновь снабжается свежим маслом, еще имеющим смазочные свойства.

Лишь после того, как абразивные частицы из зоны хода поршня перемешиваются со смазочным маслом и смазочное масло все больше теряет смазочную способность из-за разбавления масла, износ распространяется по всем сопряженным деталям скольжения двигателя. Это распространяется особенно на шейки коленчатого вала и на поршневые пальць

Возможные причины повреждения

• переполнение топливом из-за нарушений в системе приготовления смеси (двигатель с принудительным воспламенением и дизельный двигатель)

• нарушения в системе зажигания (двигатель с принудительным воспламенением)

• недостаточное давление сжатия.

• неправильный размер выступающей длины поршня. Поршень в работе ударяется о головку блока цилиндров. Сотрясения и вытекающие из них вибрации в дизельных двигателях непосредственного впрыска приводят к неконтролируемому впрыску форсунок и тем самым к переполнению цилиндра топливом (см. также пункт «3.4.5 Следы ударов на головке поршня»)

Износ поршневых колец вскоре после капитального ремонта двигателя (повышенный расход масла)

Описание повреждения

Поршень не имеет никаких признаков износа. На поршневых кольцах при поверхностном взгляде нет видимых или поддающихся измерению следов износа. При более тщательном исследовании колец,однако, выявляется, что маслосъемные кромки колец, прежде всего нижние кромки, имеют слишком высокий износ. В увеличении видно, что нижние кромки колец сильно повреждены. Без увеличения это можно обнаружить на четко ощутимом гратообразовании (острая кромка кольца) (рис. 1).

Оценка повреждения

Из-за изношенных кромок поршневых колец между рабочими поверхностями поршневых колец и рабочей поверхностью цилиндра появляются высокие гидродинамические силы, вызванные образованием так называемого масляного клина (рис. 2). Поршневые кольца наплывают на масляную пленку при перемещении поршня вверх и вниз и слегка приподнимаются с рабочей поверхности цилиндра Таким образом масло подается в большем объеме в камеру сгорания и сжигается.

рис. 2

Возможные причины повреждения

Заусенец образуется, если условия для поршневых колец после капитального ремонта двигателя не оптимальны. Причины связаны прежде всего с недостаточной или неподходящей финишной обработкой цилиндра. Если при чистовом хонинговании используются алмазные бруски или затупившиеся хонинговальные бруски, то на стенке цилиндра появляются заусенец и подъемы, повернутые в направлении обработки. Эти повернутые металлические вершины, так называемое образование металлической прослойки, вызывают повышенное трение в фазе обкатки и предотвращают попадание масла в тонкие зерна графита (рис. 3).

Если эти заусенцы не удаляются заключительной операцией обработки, так называемым плато-хонингованием, то в фазе обкатки возникает преждевременный износ на кромках поршневых колец. При этом кольца непроизвольно снимают металлическую прослойку и очищают зерна графита. Это приводит к износу кромок поршневых колец и к образованию вышеназванного заусенца. Возникший таким образом заусенец на кромке поршневого кольца по опыту лишь с большим трудом, если вообще, снимается в процессе работы. Устранить этот эффект можно практически только путем замены поврежденных поршневых колец. Поскольку первый комплект колец в результате износа уже максимально снял с рабочей поверхности цилиндра нежелательный слой, так называемую металлическую прослойку, второй комплект колец имеет намного более благоприятные или даже нормальные условия работы. После смены колец расход масла снижается до нормального уровня.

Поскольку первый комплект колец в результате износа уже максимально снял с рабочей поверхности цилиндра нежелательный слой, так называемую металлическую прослойку, второй комплект колец имеет намного более благоприятные или даже нормальные условия работы. После смены колец расход масла снижается до нормального уровня, в большинстве случаев это приписывают более низкому качеству материала поршневых колец,установленных сначала, что конечно неправильно. На рис. 4 показано микроскопическое увеличение разреза поверхности цилиндра после хонингования рабочей поверхности цилиндра. Четко видны изогнутые вершины. На рисунке 5 показана поверхность после плато-хонингования. Граты и вершины в основном удалены, графитовые зерна высвобождены. Поршневые кольца здесь имеют сразу хорошие условия для обкатки и по всей вероятности длительный срок службы. Особенно хорошие результаты получаются при изготовлении плато хонинговальными щетками

рис. 3

рис. 4

рис. 5

Дополнительная информация по этой теме приведена в нашей брошюре «Хонингование блоков цилиндров двигателей из серого чугуна» (см. приложение).

Несимметричное пятно контакта поршня (повышенный расход масла)

рис. 2

Описание повреждения

Рис. 1. Пятно контакта поршня по всей высоте поршня несимметрично на обеих сторонах. Жаровой пояс на левой стороне поршня над бобышкой пальца (левая сторона снимка) вытерт до металлического блеска, в то время как на противоположной стороне на нижней кромке поршня видны следы побежалости. Верхнее компрессионное кольцо также имеет неравномерное пятно контакта. Несущие блестящие поверхности переходят в более темные матовые места с синим оттенком (цвет побежалости).

На рис. 2 также показан поршень, работавший в наклонном состоянии. Основная часть износа здесь, однако, находится не на жаровом поясе, а на нижней правой кромке поршня в зоне выемки для сопла охлаждающего масла.

Оценка повреждения

Такие несимметричные пятна контакта являются признаком работы поршня в цилиндре в наклонном состоянии и признаком непараллельности между осью поршневого пальца и осью коленчатого вала. Поршень имеет односторонний контакт и поршневые кольца могут из-за плохого прилегания к цилиндру лишь недостаточно выполнять свою функцию герметизации. Горячие газы горения протекают и чрезмерно нагревают поршневые кольца и стенку цилиндра. Таким образом ослабляется масляная пленка, что может привести к задиру от работы всухую. Из-за работы поршня в цилиндре в наклонном положении и его движения вверх и вниз на поршневых насосах возникает насосный эффект, который перекачивает масло в камеру сгорания и приводит к повышенному расходу масла. В определенных случаях поршневой палец подвергается осевому смещению, что может вызвать износ или поломку стопора пальца. См. к этому также пункт «3.7.1 Повреждения поршней из-за поломки стопоров пальцев»

Возможные причины повреждения

• изгиб или скручивание стержней шатунов

• наклонно высверленные бобышки шатунов

• наклонно высверленные отверстия цилиндров

• наклонно смонтированные отдельные цилиндры (перекосы при сборке)

• слишком большой зазор шатунного подшипника, особенно в связи с асимметричными стержнями шатунов