Диагностика и анализ неисправностей: Прогар поршня

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.

 

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5