|
Уважаемые клиенты, с 01.01.2024г. мы прекращаем принимать инструменты BOSCH в платный ремонт
Типы изделий:
|
Диагностика и анализ неисправностей: Мотобур
|
Залегание колец Развернуть ▼
|
Залегание колец, как один из опасных повреждений двигателя. Из-за чего происходит и чем это опасно?
Основные причины образования нагара это неподходящее масло, добавляемое к топливной смеси и работа двигателя на пониженных оборотах (Рис.1).
В первом случае масло не соответствует температурному режиму и просто пригорает, накапливаясь в камере сгорания и в кольцевых углублениях в поршне (Рис.2).
На Рис.3 показан процесс залегания кольца. Красными зонами показаны места образования нагара (Рис.3_А). При разогретом двигателе поршень расширяясь, прижимается к стенкам цилиндра. Кольца при этом утапливаются в поршневые углубления (Рис.3_В). Охлаждаясь, поршень сжимается и кольца должны выйти из углублений. Но при достаточно сильной закоксованности, нагар не позволяет это сделать и кольца остаются зажатыми внутри поршневых углублений (Рис.3_С). Получилось залегание колец. При попытке дальнейшей работы, избыточная часть нагара отрывается и попадает между поршнем и стенками цилиндра с образованием последующих задиров.
Во втором случае (низкие обороты двигателя) происходит неполное сгорание топливной смеси. В результате масло, как медленнее испаряемая часть топливной смеси, в избыточном количестве прогорает в камере сгорания. Не происходит самоочищения зоны горения. Накапливается нагар с закоксовыванием. А дальше происходит тоже, о чем говорилось выше.
Дополнительно следует отметить следующее. Нагар может накапливаться до определенного момента, не вызывая залегания колец. И при избыточном его количестве, отрывается и попадает между стенками поршня и цилиндра в районе перепускных окон. По своему составу нагар имеет очень твердую структуру схожую со стеклом. Такие частицы становятся причиной сильных задиров с частичным смещением кромок поршня и блокируя кольца (Рис.4).
Случай не является гарантийным и относится к эксплуатационным повреждениям. Открыть в новой вкладке
|
|
Поршень. Какой стороной устанавливать? Развернуть ▼
|
Иногда возникает вопрос, какой стороной установить поршень? Где у него передняя, а где задняя части? Попробуем разобраться.
Как правило, осевое положение пальца поршня несколько смещено в одну из сторон относительно оси самого поршня. На слабонагруженной технике встречаются поршни с пальцами, расположенными на одной оси с осью поршня. В этом случае нет разницы какой стороной устанавливать поршень. Для поршней со смещенным пальцем разница есть и о ней поговорим подробнее.
На (Рис.1_А) ось вращения коленвала, (Рис.1_В) ось вращения шатуна относительно коленвала. Во время работы двигателя (красной стрелкой показано направление вращения коленвала) шатун постоянно находится под некоторым углом к оси цилиндра, причем этот угол постоянно изменяется. Поэтому сила, приложенная к поршневому пальцу, раскладывается на две. Эти силы назовем Fшатуна (Fш) и Fпоршня (Fп) (Рис.2). В результате действия этих сил возникает третья сила, воздействующая на поршень и направленная перпендикулярно оси цилиндра. Назовем ее Fрезультирующая (Fрез.). Чем больше силы Fш и Fп, тем больше будет сила Fрез.
В ВМТ и НМТ вектора Fш и Fп складываются и Fрез. в этом случае будет равна нулю (Рис.3).
После прохождения ВМТ происходит вспышка топливной смеси и поршень перекладывается, т.к. меняется направление силы вектора шатуна (Fш) (Рис._4_А). И в этом цикле сила эта намного больше той силы, что была при сжатии. Если верить справочникам, то боковая сила, прижимающая поршень к стенке цилиндра приблизительно равна 10% — 12% процентов, от силы, действующей в направлении оси цилиндра. У автомобиля это около нескольких сотен килограмм. Из-за скоротечности процесса такое перекладывание поршня можно сравнить с ударом.
Для уменьшения силы удара, при перекладке поршня, ось поршневого пальца (вернее ось отверстия в бобышках поршня под поршневой палец) смещена в сторону основной упорной поверхности, т.е. вперед по направлению движения газов (Рис._5). Дополнительно на днище поршня ставится отметка (Рис.6_А).
По итогу нужно запомнить следующее. Метка на поршне всегда стоит со стороны где палец ближе к стенке поршня (Рис.7_А) и направлена должна быть против хода вращения коленвала (Рис.7_В).
Возникли вопросы, пришлось дополнить статью и разложить более подробно.
На Рис.8 поршни с центральным расположением пальца (слева) и со смещенным (справа).
Вертикальная сила (Рис.8_1), действующая на поршень, раскладывается на две разнонаправленные (Рис.8_2) и (Рис.8_3). Это происходит потому, что вектор шатуна (Рис.8_2) смещен относительно вертикали и направлен на точку опоры шатуна и шейки коленвала. Эти силы прижимают поршень к одной из сторон цилиндра (Рис.8_4). В данном примере вращение коленвала против часовой стрелки.
По мере вращения коленвала шатун принимает противоположные углонаправленные положения, заставляя поршень перекладываться с одной стороны на другую. При скоротечности процесса такие перекладывания сродни ударам. Все эти силы и при цикле сжатия, и при цикле вспышки. Но вертикальная сила, действующая на поршень при вспышке, гораздо больше этой же силы при цикле сжатия. По-этому и сила прижатия к стенке цилиндра при вспышке будет больше. Такое явление негативно сказывается на износостойкости и общей работе двигателя. Чтобы уменьшить такие нагрузки палец смещается относительно оси поршня. Такое смещение обычно с пределах 1-2,5 мм. Теперь о том что происходит.
Если палец расположен по центру и совпадает с осью поршня, то вертикальная сила действующая на поршень будет поровну распределена как на переднюю часть дна поршня (Рис.9_1), так и на заднюю (Рис.9_2). При смещении пальца вертикальная сила будет распределена на дно поршня не равномерно. Это можно с некоторой натяжкой сравнить с коромыслом, где точка переваливания будет на оси поршневого пальца. И чтобы при вспышке топлива уменьшить силу прижатия поршня к стенке цилиндра смещают ось пальца относительно оси поршня против хода вращения коленвала и по ходу отработанных газов.
Получается что на переднюю часть дна поршня приходится меньшая сила (Рис.9_5) чем на заднюю (Рис.9_4) и сила прижатия при этом соответственно уменьшится (Рис.9_6) против варианта с центральным расположением пальца (Рис.9_3). Это происходит потому, что бОльшая сила (Рис.9_4), частично преодолевая меньшую силу (Рис.9_5) пытается удержать поршень в вертикальном положении и значительно снимает нагрузку давления на стенку цилиндра (Рис.9_6) Открыть в новой вкладке
 Рис.1  Рис.2  Рис.3  Рис.4  Рис.5  Рис.6  Рис.7  Рис.8  Рис.9
|
|
Прогар поршня Развернуть ▼
|
Иногда в ремонт потупают двигатели с прогоревшим поршнем. В чем может быть проблема? Есть две причины возникновения такого повреждения.
Бывают поршни прогоревшие по боковой стенке (Рис.1_А) и по днищу (Рис.1_В).
В первом случае причиной может быть некачественное масло в топливной смеси, слишком богатая смесь либо работа в режиме постоянной перегрузки двигателя. Т.е. причины, приводящие к закоксовыванию поршня с залеганием поршневых колец. В двигателях внутреннего сгорания предусмотрен температурный зазор поршня и поршневых колец. При работе двигателя поршень, переходя верхнюю мертвую точку, как бы переваливается в пределах теплового зазора(Рис.2). Образовавшийся зазор, компенсируют поршневые кольца, обеспечивая компрессию в камере сгорания (Рис.2_А). Если же кольца залегли, то в получившийся зазор прорывается газ от сгорания топливной смеси (Рис.3_А). В результате боковая стенка поршня получает мощный тепловой удар. Здесь сказывается большая скорость разогрева и слабое охлаждение поршня в этой зоне, т.к. находится со стороны выхода выхлопных газов. Повреждение поршня, как правило, имеет клиновидную форму (Рис.4_А). Края поврежденного участка имеет ярко выраженные следы оплавления.
Во втором случае это может быть детонация. В этом случае повреждения будут иметь вид механического повреждения и местом разрушения будет дно поршня (Рис.5). Т.е. по краям разлома будет видна кристаллическая структура металла без явных следов оплавления. Что такое детонация и чем она может быть вызвана?
Энциклопедическая формулировка: "Детонация — режим горения, при котором по веществу распространяется ударная волна, инициирующая химические реакции горения. Иногда формулируют как «сгорание во фронте ударной волны».
При нормальной работе двигателя скорость распространения фронта пламени в момент вспышки топлива обычно не более 50 м/сек. При детонации - скорость сгорания топлива происходит со сверхзвуковой скоростью и может превышать скорость звука в несколько раз (скорость звука 330 м/сек). При такой скорости горения появляется ударная волна с выделением большого количества тепла, что и приводит к разрушению поршня.
Основной причиной вызывающей детонацию является применение топлива с низкооктановым числом. Можно возразить, мол где сейчас можно найти низкооктановый бензин? Но тут есть нюанс. В основе любого бензина есть базовый бензин, который изначально получается после ректификации нефти. Он как правило имеет низкое октановое число и составляет около 65 ед. Есть и другие варианты с применением более современных технологий, но это все равно будет бензин с числом около 74-76 ед. Дальше вступают в процесс антидетонационные присадки. Эти присадки имеют свойство улетучиваться. Все зависит от условий хранения. Плюс к этому вы не можете знать насколько свежий бензин был на заправке. Более подробную информацию по этому вопросу можно найти в интернете. Можно только сказать следующее, при неблагоприятном стечении обстоятельств с условиями хранения можно через 3-4 недели получить низкооктановый бензин с выше сказанными неприятностями.
Похожие повреждения, такие как на Рис.5 могут случиться из-за калильного зажигания. Это и некачественный бензин с какими-нибудь особыми присадками и конечно свечи зажигания с неправильно подобранным калильным числом. На слишком "холодных" свечах может образовываться нагар, а слишком "горячие" могут способствовать калильному зажиганию. Т.е. вспышка топлива будет происходить раньше положенного времени, до выхода поршня в ВМТ.
Открыть в новой вкладке
 Рис.1  Рис.2  Рис.3  Рис.4  Рис.5
|
|
Задир ЦПГ, наиболее вероятные причины Развернуть ▼
|
Предварительная оценка повреждений - очень важный этап диагностики. Ошибочное предварительное мнение может сыграть ключевую роль в дальнейшей оценке причин неисправности. Механик может пойти по ложному пути рассуждений и в дальнейшем, подводя под свою первичную оценку, объяснять почему эти повреждения произошли, подтасовывая факты. Человек делает это не осознанно, просто в силу своих убеждений.
Перед нами двигатель с тепловым задиром ЦПГ. По характеру задира на поршне можно определить причины по которым произошло повреждение. Подача топлива и его сгорание происходит от впускного окна (Рис.1_А) до выпускного (Рис.1_В). Следовательно та часть поршня, которая находится к впускному окну всегда будет холоднее чем та, которое направлена к выпускному окну (Рис.2). Через впускное окно постоянно подается топливо, охлаждая эту часть поршня (Рис.2_А). После вспышки, отработанные горячие газы выбрасываются в выпускное окно, разогревая эту часть поршня (Рис.2_В).
Если двигатель перегревается и выходит за температурные расчетные нормы, то происходит локальный срыв масляной пленки и как результат задир. В случаях перегрева задир начинается с самой горячей точки - выпускное окно (почему, говорилось выше). Если вы увидели локальный задир со стороны глушителя (Рис.3), то однозначно это тепловой задир. Задир по перегреву можно получить двумя способами. Ограничить охлаждение двигателя и бедная смесь. На тему бедной смеси есть сопутствующая статья на сайте "Кратко о двухтактных двигателях" http://remont.tools.by/diagnostics/view/1551959975. Отсутствие охлаждения двигателя может быть в случаях когда ребра цилиндра покрыты теплоизолирующей грязью или как в случаях с бензорезами гудроном (при резке асфальта).
Если есть такой же локальный задир со стороны впускного окна (Рис.4) это может свидетельствовать о том, что работали с грязным воздушным фильтром или вовсе без него. Посторонние частицы через впускное окно попадали в камеру сгорания, по пути повреждая поршень на входе.
Если же задир по всей окружности поршня и поршень при этом не имеет замасляности (сухой), это отсутствие смазывающего материала в топливе. Здесь задир начинается со стороны выпуска (Рис.5) и почти сразу распространяется по всей поверхности (Рис.6) как только поршень начнет расширяться и выбирать тепловые зазоры.
Остальные случаи можно отнести к визуально понятным, Рис.7 - обламывание стопорного или поршневого кольца, разрушение сепаратора подшипника коленвала либо попадание постороннего предмета через впускное окно. Здесь надо смотреть по обстоятельствам и внимательно осмотреть картер на наличие осколков и идентификации их. На Рис.8 - разрушение подшипника и характерные вмятины от его шариков. Открыть в новой вкладке
 Рис.1  Рис.2  Рис.3  Рис.4  Рис.5  Рис.6  Рис.7  Рис.8
|
|
Кратко о свечах зажигания Развернуть ▼
|
Состояние свечи может о многом рассказать в работе двигателя. На картинках свечи работавшие в различных режимах работы двигателя. Рис.1 - цвет слегка рыжеватый, без налета, нормальное состояние свечи - правильная работа двигателя. Рис.2 - цвет черный с нагаром, двигатель работал на богатой смеси (много топлива, мало воздуха). Рис.3 - цвет белесый, двигатель работал на бедной смеси (много воздуха, мало топлива). Рис.4 - цвет ярко красноватый, в топливе присутствует много присадок. Все три последние свечи говорят о неудовлетворительной работе двигателя.
Для двухтактных двигателей самым опасным состоянием является обедненная топливо-воздушная смесь. Об этом подробно в статье "кратко о двухтактных двигателях". По бедной смеси (свеча Рис.3) проверяем либо откуда поступает лишний воздух, либо где не поступает топливо. В обоих случаях это приводит к бедной смеси.
Для сокращения времени на диагностику начинаем с простого и наиболее часто встречающегося. Проверяем топливный фильтр. Иногда его называют всасывающей головкой и это не случайно. Топливные фильтры в бензотехнике типа мотокос, цепных пил и пр. бывают разных типов, но во всех присутствует абсорбирующий элемент, который герметично связан с топливной трубкой. Это необходимо для того чтобы при кратковременном выпадании из зоны топливной смеси (от вибрации, при перевороте устройства, когда фильтр наполовину погружен в топливо) не подхватывался воздух. Бывали случаи когда элемент отсутствовал полностью.
Проверяем целостность топливного шланга. Далее - герметичность самого двигателя не разбирая его. Ослабляем винты крепления глушителя. Между глушителем и цилиндром вставляем подходящий кусок резины и поджимаем винты. Заворачиваем свечу. К карбюратору подсоединяем переходник со штуцером для компрессометра или просто ручного насоса (в последнем случае придется воспользоваться бочкой с водой). Т.е. получается что двигатель вместе с карбюратором имеет только одно отверстие наружу - это штуцер. Накачиваем и смотрим. С компрессометром по манометру, с насосом по пузырям в бочке. Этим мы сразу проверяем герметичность карбюратора, переходного колена между карбюратором и цилиндром, всех прокладок и наконец сальников коленвала. По результатам делаем вывод.
При богатой смеси (свеча Рис.2) проверяем чистоту и работоспособность карбюратора. Под работоспособностью подразумевается отсутствие заедания при перемещении или зависания иглы карбюратора. Про карбюратор есть отдельные статьи ("Карбюратор настройка _http://remont.tools.by/diagnostics/view/1583157826", "Карбюратор настройка - нюансы_http://remont.tools.by/diagnostics/view/1583412753", "Для чего ''дырочки'' в диффузоре_http://remont.tools.by/diagnostics/view/1583745422".
Чистоту топливного фильтра порой на глаз определить трудно. С виду чистый, а на практике не работает. Иногда пользователь может использовать некачественную смесь в которой растворен какой-то материал типа пластика, смол и пр. Это может быть неправильное хранение топлива (ПЭТ-бутылки, канистры из-под олифы и им подобное). После высыхания топлива, растворенный материал забивает абсорбирующий элемент и фильтр становится непригодным.
Отдельно стоит отметить свечи замасленные и мокрые. Это признак либо перелива большого количества топлива (зависание иглы карбюратора, неправильная настройка), либо отсутствия искры зажигания. Открыть в новой вкладке
|
|
Кратко о двухтактных двигателях Развернуть ▼
|
Двигатель внутреннего сгорания работает на топливо-воздушной смеси в соотношении 1:14,7. Это соотношение принимается как L=1. Уменьшение воздуха или увеличение топлива, поступаемого в двигатель, считается богатой смесью. И наоборот увеличение воздуха или уменьшение топлива в смеси считается бедной.
На Рис.1 график на котором видно в каких режимах двигатель еще будет работать (желтая, оранжевая,красная линии), а в каких он просто не заведется (синия линия). Это режимы где L<0,6 и L>1,35.На графике вертикальная ось координат - скорость фронта пламени. Чем выше скорость фронта пламени, тем выше обороты двигателя и короче продолжительность сгорания топлива. На температуру двигателя это влияет на прямую. Дольше продолжительность горения, меньше времени на охлаждение двигателя и на оборот. В режиме работы двигателя есть условно три зоны. Зона нормальной работы ДВС - "В". И две зоны работы ДВС в нежелательных режимах. Это на богатой смеси "А" и на бедной смеси "С".
Наиболее опасным режимом работы двухтактного двигателя является зона бедной смеси. В этом режиме сильно повышается температура горения при плохом охлаждении двигателя. Это приводит к срыву масляной пленки. В результате добавляется трение и температура мгновенно растет до состояния оплавления алюминия. Происходит задир поршневой группы и даже прогорание самого поршня Рис.2. Задир на поршне чаще всего образуется со стороны глушителя, что является характерным признаком работы на бедной смеси. Разрушение поршня от глушителя объясняется самой высокой температурой в этой области. Далее повреждение распространяется по всему радиусу поршня.
Задир поршня по всей поверхности (Рис.4) скорее говорит об отсутствии или недостаточном количестве масла в топливной смеси. Открыть в новой вкладке
|
|
|
|
Вход | Регистрация
