В этой статье мы рассмотрим три наиболее типичные причины повреждений компонентов двигателей и опишем ситуации, которые приводят к возникновению поломок. Наиболее частыми причинами повреждений можно назвать абразивный износ двигателя из-за грязи, гидравлический удар и повышенный расход масла.

Абразивный износ двигателя

Абразивный износ является результатом царапаю­щих или режущих воздействий твердых частиц сопряженных деталей, а также результатом попадания на поверхность деталей пыли, внесенной воздухом или привнесенной со смазкой. Чаще всего абразивный износ двигателя проявляется в виде повышенного расхода масла.

Исследование поврежденных деталей выявляет различный характер повреждений:

• на юбке поршня образуется широкое матовое пятно контакта как со стороны наибольшей боковой нагрузки, так и с противоположной стороны;
• отмечается износ профиля обработки на юбке поршня;
• на юбке поршня, поршневых кольцах, стенке или гильзе цилиндра образуются тонкие борозды по ходу движения;
• поршневые кольца и их канавки имеют износ по высоте;
• на поршневых кольцах отмечается увеличенный тепловой зазор, кромки колец становятся чрезвычайно острыми;
• изнашиваются рабочие кромки маслосъемного кольца;
• поршневой палец имеет борозды волнообразного профиля;
• абразивный износ оставляет свои следы и на других деталях, например, на стержне клапана.
• При повреждениях, причиной которых является абразивный износ, можно выделить несколько разновидностей дефектов:
• Если поврежден только один цилиндр и первое поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем третье, тогда загрязнения попадают в камеру сгорания через систему впуска цилиндра, то есть сверху. Причиной этого является или разгерметизация, или грязевые отложения, которые не были удалены до начала ремонтных работ.
• Если поврежденными являются несколько цилиндров или все цилиндры и первое поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем третье, тогда загрязнения попадают в камеру сгорания через общую систему впуска всех цилиндров. Причины такой ситуации объяс­няются разгерметизацией и/или разрушенным или же отсутствующим воздушным фильтром.
• Если третье поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем первое, тогда следует исходить из того, что грязным является моторное масло. Загрязнение масла происходит или по той причине, что не была осуществлена очистка картера двигателя, и/или из-за грязного отделителя масляного тумана.

Устранение дефектов и профилактика заключается в проверке системы впуска на герметичность, проверке и замене воздушного фильтра, перед монтажом следует очистить от загрязнений картер двигателя, а также всасывающие трубы. В ходе ремонтных работ следует соблюдать чистоту.

Гидравлический удар

Гидравлический удар представляет собой мощный источник энергии. И эта энергия может оказывать сокрушительное воздействие на многие компоненты двигателя: поршень разрушается или деформируется, шатун выгибается или ломается, перемычка поршневого кольца поврежденного поршня имеет признаки статического излома, поршневой палец ломается.

Причиной этого дефекта является жидкость (вода или топливо), попавшая в камеру сгорания. Поскольку ни вода, ни топливо не подвержены сжатию, при гидравлическом ударе происходит резкое силовое воздействие на поршень, поршневой палец, шатун, головку цилиндра, картер двигателя, подшипники и коленчатый вал.

Слишком много жидкости может оказаться в камере сгорания по следующим причинам: вода попадает в камеру сгорания через систему впуска (например, при проезде по поверхности, залитой водой); вода оказывается в камере сгорания по причине дефектных прокладок. Вследствие неисправной инжекторной форсунки в камеру сгорания попадает слишком много топлива.

Повышенный расход масла

Небольшой расход масла является нормальным явлением. Он колеблется в зависимости от типа двигателя и режима его эксплуатации. Если же нормы расхода масла, предписанные производителем, превышаются, тогда можно говорить о таком понятии, как повышенный расход масла. Возможные причины повышенного расхода:

• По причине разгерметизации турбонагнетателя. Линия циркуляции масла в системе турбонагнетателя засорена или закоксована. Из-за возрастающего по этой причине давления в масляном контуре масло выдавливается из турбонагнетателя во всасывающий канал и в газовыпускную систему.
• В камеру сгорания масло попадает с топливом, например, вследствие износа топливного насоса высокого давления, смазка которого обычно осуществляется через масляный контур двигателя.
• Негерметичная система впуска позволяет частицам грязи попадать в камеру сгорания, что ведет к ее повышенному износу.
• При неправильно отрегулированном выступе поршня возможны удары поршня по головке цилиндра. Вследствие этого возникают колебания, оказывающие воздействие на топливные форсунки. Форсунка при этом перестает закрываться полностью, поэтому в камеру сгорания попадает слишком много топлива, и наступает передозировка топлива.
• Масло выработало свой ресурс. Следствием превышенных интервалов замены масла яв­ляются засоры и/или разрушение фильтрующей бумаги, в результате чего в масляном контуре начинает циркулировать неочищенное масло.
• Изогнутые или перекрученные шатуны приводят к нарушению движения поршня, что влечет за собой нарушение необходимой герметизации камеры сгорания. В наиболее критических случаях возможно возникновение насосного действия поршневых колец. При этом масло активно подается в камеру сгорания.
• Если поршневые кольца сломаны, перекошены или неправильно установлены, то эти обстоятельства могут привести к недостаточной герметизации между камерой сгорания и картером двигателя. Вследствие такого нарушения герметизации масло может попасть в камеру сгорания.
• Болты головки цилиндра затянуты неправильно. Это может привести к деформациям, а значит и к нарушению герметичности масляного контура.
• По причине изношенных поршней, поршневых колец и контактной поверхности цилиндра увеличивается объем прорывных газов. И это ведет к избыточному давлению в картере двигателя. При слишком высоком давлении возможно выдавливание масляного тумана через вентиляцию картера двигателя в камеры сгорания.
• Вследствие слишком высокого уровня масла коленчатый вал погружается в масляную ванну, что ведет к образованию масляного тумана. А если масло слишком старое или некачественное, то возможно образование и масляной пены. Тогда масляный туман и пена вместе с прорывными газами попадают через вентиляцию двигателя во всасывающий канал, а значит и в камеры сгорания.
• При сбоях в процессе сгорания возможен перелив топлива. Вследствие разбавления масла топливом многократно усиливается износ поршней, поршневых колец и рабочей поверхности цилиндров.
• При перекосе цилиндра, например, из-за старых и/или неверно затянутых болтов головки цилиндра, поршневые кольца теряют способность необходимой герметизации между камерой сгорания и картером двигателя. Таким образом, масляный туман может попасть в камеру сгорания. При особенно сильных деформациях возможно даже появление насосного действия поршневых колец, то есть такой ситуации, когда масло просто закачивается в камеру сгорания.
• Некачественная обработка цилиндра с плохим хонингованием его рабочей поверхности мешает процессу удержания масла. Это ведет к существенному повышению износа таких сопряженных деталей как поршни, поршневые кольца и рабочие поверхности цилиндров, а, следовательно, и к недостаточной герметизации картера двигателя. При использовании засоренных или затертых хонинговальных головок происходит образование графитного слоя на рабочей поверхности цилиндра. То есть возникает так называемая изолирующая рубашка. Она значительно сокращает маслосъемный потенциал, что ведет к повышенному износу, прежде всего, при холодном старте.

Любое здание или сооружение проектируется и возводится с таким расчетом, чтобы в нем в течение заданного срока службы при соблюдении определенных правил технологической и технической эксплуатации поддерживались необходимые, в соответствии с назначением, предусмотренные проектом эксплуатационные качества (#M12293 0 854901275 4120950664 77 333169391 2302717373 589252483 1264343928 350062449 4см. табл. 1#S).

В процессе эксплуатации каждое сооружение подвергается двум группам воздействий (#M12293 1 854901275 4120950664 81 435422279 884731037 2822 350062471 4 3900756975таблица 5#S):

1) внешним, главным образом природным - таким, как солнечная радиация, колебания температуры, атмосферные осадки и др.;

2) внутренним, технологическим или функциональным, вызванным происходящими в зданиях процессами.

Все эти воздействия принимаются во внимание в проектах путем подбора материалов и конструкций, защиты их специальными покрытиями, ограничения технологических вредностей и других мер. Однако полностью учесть все воздействия в проектах и при возведении не всегда удается, особенно при внедрении новых технологических процессов, при строительстве зданий и сооружений в мало изученных в строительном отношении районах, и когда допускаются в проектах и при постройке дефекты или брак. Кроме того, во время эксплуатации зданий и сооружений зачастую складываются непредвиденные ситуации в работе технологического оборудования, в содержании отдельных конструкций и сооружений в целом.

Таблица 5

Факторы, воздействующие на здания и сооружения

Во всей сумме факторов, воздействующих на здания и сооружения, в каждом конкретном случае один из них становится определяющим, ведущим в развитии износа; поэтому механизм и интенсивность износа становятся специфичными, отличными от других случаев.

Для рациональной технической эксплуатации зданий и сооружений важно уметь оценить агрессивность среды, выявить главные причины повреждений, чтобы целесообразно и своевременно использовать имеющиеся в распоряжении эксплуатационной службы силы и средства для их предупреждения и устранения.

В нашей стране более десяти лет при эксплуатации зданий и сооружений руководствуются системами планово-предупредительных ремонтов (ППР) зданий жилого, общественного, производственного назначения, в которых указаны сроки службы отдельных конструктивных элементов, инженерного оборудования и сооружений в целом, т.е. установлена периодичность их ремонта. Внедрение этих систем имеет важное значение для упорядочения осмотров и ремонтов зданий и сооружений. Однако предусматриваемые в них сроки ремонтов не дифференцированы применительно к разнообразным вариантам сооружений по конструктивным решениям, срокам их службы, климатическим и другим условиям, вследствие чего они являются усредненными.

Основные причины ускоренного износа двигателя

Несвоевременная замена масла и масляного фильтра приводит к работе пар трения в неблагоприятных условиях.

Это связано с ухудшением эксплуатационных свойств моторного масла (меняется его вязкость, вырабатываются присадки, повышается склонность к образованию отложений на деталях и в каналах системы смазки и т.д.) и большим количеством продуктов износа в системе смазки (в предельно загрязненном масляном фильтре открывается перепускной клапан и масло проходит мимо фильтрующего элемента).

Использование некачественного масла вызывает ускоренный износ и быстрый выход двигателя из строя. Масло, не обладающее всем комплексом свойств, необходимым для нормальной смазки пар трения, не предотвращает образование задиров и разрушение рабочих поверхностей высоконагруженных деталей (детали газораспределительного механизма, поршневые кольца, юбки поршней, вкладыши коленвала, подшипники турбокомпрессора и т.д.).

Повышенная склонность некачественных масел к образованию смолистых отложений может привести к закупориванию масляных каналов и оставить пары трения без смазки, что вызовет их ускоренный износ, образование задиров и заклинивание. Подобные эффекты возможны в случае применения масла, не соответствующего данному двигателю по классу качества (классификации API, ACEA и т. д.). Например, когда вместо рекомендованного масла по API класса SH/CD используется более дешевое SF/CC.

Неудовлетворительное состояние воздушного или топливного фильтра (дефекты, механические повреждения), а также различные неплотности соединений впускной системы приводят к попаданию абразивных частиц (пыли) в двигатель и интенсивному износу, в первую очередь цилиндров и поршневых колец.

Несвоевременное устранение неисправностей в двигателе или неправильные регулировки ускоряют износ деталей. Например, "стучащий" распределительный вал является источником непрерывного загрязнения системы смазки металлическими частицами. Неверная установка угла опережения зажигания, неисправности карбюратора или системы управления двигателем, применение не соответствующих двигателю свечей зажигания вызывают детонацию и калильное зажигание, грозящие разрушением поршней и поверхностей камер сгорания.

Перегрев двигателя из-за неисправностей в системе охлаждения может привести к деформации головки блока цилиндров (ГБЦ) и образованию в ней трещин. Пленка масла в парах трения при недостаточном охлаждении становится менее прочной, что приводит к интенсивному износу трущихся деталей. У дизелей прогары поршней и другие серьезные дефекты возникают в результате неисправностей топливной аппаратуры.

Режимы эксплуатации автомобиля также влияют на скорость износа двигателя. Работа двигателя преимущественно на максимальных нагрузках и частотах вращения коленчатого вала может заметно снизить его ресурс (на 20-30% и более). Превышение допустимого числа оборотов приводит к разрушению деталей.

Около 70% износа двигателя приходится на режим пуска. Особенно способствует снижению ресурса холодный пуск, если в двигатель залито масло с несоответствующей вязкостно-температурной характеристикой. При температуре -30oС он эквивалентен (по износу) пробегу в несколько сотен километров. Связано это, прежде всего, с высокой вязкостью масла при низкой температуре - для его поступления (прокачки) к парам трения требуется больше времени.

Короткие поездки на непрогретом двигателе зимой способствуют появлению отложений в системе смазки и коррозионному износу поршней, их колец и цилиндров.

То, что двигатель - сердце автомобиля понятно каждому, и естественным является желание каждого автолюбителя продлить ему жизнь. Отказы двигателя происходят, как в связи с тем, что в двигателе, что-либо засорилось или разрегулировалось, так и вследствие износа. Последнее имеет гораздо более тяжёлые последствия. Но износ, как правило, не наступает внезапно и по отдельным проявлениям можно установить, что двигатель, как бы перешёл ту грань, которая отделяет естественный износ, сопутствующий любой, нормальной эксплуатации от интенсивного, при котором происходит быстрое и необратимое разрушение двигателя.

Основными причинами, преждевременного износа являются:

1. «Сухое трение» в контактных парах сопрягающихся деталей

Это в свою очередь происходит от того, что масляная плёнка, которая всегда должна разъединять всё множество точек трения, которыми соприкасаются друг с другом, движущиеся детали, выдавливается и в этих точках тут же начинается лавинообразное разрушение металла. Кроме того, резкое увеличения температуры в зоне «сухого трения» приводит к разогреву металла и изменению его свойств, что в свою очередь будет причиной дальнейшего, ещё более резкого разрушения, даже, если первопричина устранена. Попросту говоря, двигатель оказывается безвозвратно «запорот». Кстати, в этой ситуации у многих возникает сильное желание побыстрее продать автомобиль за умеренную цену.

Каковы же основные причины, приводящие к «сухому трению»? Их всего две. Это или слишком большое удельное давление в местах трения от избыточных зазоров или резких динамических нагрузок, приводящих к пробиванию масляной плёнки, либо «масляное голодание» из-за проблем в системе смазки.

2. Перегрев двигателя

Каждый год с наступлением теплых дней многие автолюбители встречают на дороге с поднятыми капотами, из под которых валит пар. Вместе с тем не все понимают, насколько опасны для двигателя даже кратковременные перегревы. Остановимся на этом подробнее. Наиболее уязвимым местом с точки зрения перегрева является цилиндро – поршневая группа. Поддержание нужных температурных режимов обеспечивается охлаждающей жидкостью, которая должна непрерывно отводить тепло из зоны прогрева в радиатор. Выделяемое в камере сгорания тепло, при прекращении теплоотвода, способно за несколько секунд поднять температуру в камере сгорания в несколько раз. При этом поршневые кольца, в силу их меньшей массы и геометрии расширяются быстрее стенок цилиндров и превращаются в своеобразный режущий инструмент, который оставляет на стенках цилиндров глубокие надиры.

Сами же кольца от перегрева теряют свою упругость, в результате чего двигатель теряет мощность, начинает расходовать масло и без капитального ремонта от этой беды избавится уже не удается. По нашим наблюдениям даже разовый перегрев двигателя никогда не остается без последствий. И даже кратковременный перегрев, если и не вызовет выше описанных последствий, то уж маслосъёмные колпачки скорее всего после этого придётся менять. Именно по этой причине при покупке автомобиля целесообразнее спрашивать не о том, какой у него пробег, а о том, не перегревался ли двигатель. Особенно это касается автомобилей, у которых двигатели существенно форсированы и имеют более напряжённые температурные режимы.

Характерной ошибкой многих наших автолюбителей является желание дотянуть до дома, несмотря на то, что стрелка температуры двигается к красной зоне. Но не нужно забывать, что датчик температуры чаще всего находится в зоне радиатора. Теперь представим себе, что по одной из многочисленных причин движение охлаждающей жидкости замедлилось или вообще прекратилось. В этом случае, в каналах омывающих цилиндры немедленно образуется паровая пробка и температура за несколько секунд достигает критических значений, в то время, как стрелка только начинает двигаться в право. Ещё хуже дело обстоит у автомобилей, имеющих только индикацию в виде лампочки.

Отдельной причиной многих перегревов является влияние кондиционера. Во первых, на пути потока воздуха, охлаждающего радиатор двигателя появляется дополнительный радиатор, этот поток сильно нагревающий. Во вторых, при включенном кондиционере двигатель получает достаточно высокую дополнительную нагрузку. И в третьих, всё это резко усугубляется при работе двигателя на холостых оборотах, когда скорость циркуляции охлаждающей жидкости минимальна, а доля мощности отбираемой кондиционером от двигателя в этом режиме приближается к 50%. При этом охлаждение радиаторов обеспечивается только электрическим вентилятором, также создающем дополнительную нагрузку. Не удивительно, что очень часто при проверках престижных автомобилей, мы обнаруживаем следы повышенного износа двигателя при малых пробегах. Причиной этого скорее всего являлось то, что когда вельможный владелец автомобиля в жаркую погоду прохлаждался в офисе, оборудованном кондиционером, его шофёр часами делал то же самое в его машине.

Как же в практическом плане избежать подобных явлений и тем самым продлить ресурс двигателя? Если Вы купили новый автомобиль, то всё просто - выполняйте требование инструкций. Если же автомобиль поддержанный, то принципиальным образом важны мельчайшие подробности, свидетельствующие о том, как автомобиль эксплуатировался до Вас и какова степень его износа на сегодняшний день. По нашей статистике, после в ходе «предпродажных» экспертиз, не менее 60% потенциальных покупателей от покупки данного автомобиля отказываться именно по результатам проверки двигателя.

Многие надеются в таких ситуациях на помощь специальных присадок. Здесь надо быть крайне осторожным и использовать их как сильнодействующие лекарства только по предписанию специалистов. Многолетнее изучение этого вопроса позволяет сделать вывод, что использование некоторых присадок в профилактических целях может очень плохо кончиться, а с другой стороны целевое использование некоторых присадок по «хорошо разведанной цели», даёт положительный результат.

В заключение хотелось бы дать владельцам поддержанных автомобилей несколько рекомендаций, которые могли бы предотвратить преждевременный выход его из строя:

1.Не успокаивайтесь до тех пор, пока не установите наверняка истинные причины таких проявлений, как расход тосола и масла, а также посторонних звуков из двигателя, и уж тем более любых признаков снижения давления масла.

2. Ни при каких обстоятельствах не допускайте даже кратковременной работы двигателя при приближении стрелки указателя температуры к красной зоне. Система индикации температуры обладает инерцией около 3-5 минут, за которые стоимость ущерба Вашему автомобилю может в несколько раз превысить стоимость эвакуатора или буксировщика.

3. Наибольшие нагрузки, а соответственно и износ приходиться на шатунно- поршневую группу двигателя при резких разгонах, поэтому в удовольствии стартовать с пробуксовкой могут себе не отказывать только владельцы относительно свежих и достаточно мощных автомобилей.

Все детали в процессе эксплуатации теряют свои первоначальные характеристики. Причина этому – ИЗНАШИВАНИЕ – процесс изменения запчастей, в результате которого механизм теряет первоначальные свойства.

Визуальные признаки износа: изменение размера и структуры поверхностей деталей.

Виды износа деталей

Изменение характеристик используемых запчастей – процесс, который является результатом их взаимодействия и использования. Часть изменений происходит даже при нормальной эксплуатации механизмов. Такие изменения называются ЕСТЕСТВЕННЫМИ и закладываются при запуске узла.

2 вида неестественного износа деталей:

• НОРМАЛЬНЫЙ

Является следствием неправильной эксплуатации, нарушений монтажа. Приводит к постепенным отказам техники и ухудшению технического состояния объекта.

• АВАРИЙНЫЙ

По мере роста числовых значений нормального износа объекты и механизмы становятся полностью непригодными.

Факторы, которые влияют на темпы износа:

• Конструкция механизма
• Точность и чистота обработки
• Прочность материала конкретной детали и соприкасающихся с ней
• Качество смазки
• Условия эксплуатации узла (регулярность, характер нагрузки, температурный режим, давление)
• Регулярность ТО

Причины, вызывающие износ деталей

Все причины можно объединить в 3 группы:

• Физический/механический

Является последствием высоких нагрузок и воздействия силы трения одной детали о другую. Соприкасающиеся запчасти истираются и на их поверхностях появляются трещины, цапапины, шероховатости.

• Тепловой/ молекулярно-механический

Совместно работающие детали испытывают перегреввследствие больших скоростей и удельных давлений. Из-за резкого повышения температуры происходит схватывание и последующее разрушение молекулярных связей частиц внутри металла. Детали коробятся и оплавляются.

• Химический/ коррозионный

Наблюдается на поверхности металлических деталей как следствие воздействия воды, воздуха, химических веществ. Происходят процессы коррозии и разъедания металла. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать .

Стоит понимать, что причиной изнашивания и поломок деталей служит не один отдельно взятый фактор, а несколько взаимосвязанных.

Как восстановить изношенные детали?

Основные методы восстановления деталей:

• Реставрация механической и слесарной обработкой

Подходит для деталей с плоскими соприкасающимися поверхностями. Изношенное место обрабатывают (шлифуют, стачивают и т.п.) и переводят в следующий размер. Механическую обработку применяют отдельно и как финальный этап других методов.

• Обновление сваркой и наплавкой

Путем наплавки прочных металлов восстанавливаются размеры поврежденных деталей.

• Восстановление детали металлизацией

Размер изношенной детали восстанавливается нанесением расплавленного металла тонким (от 0, 03 мм) и толстым (свыше 10 мм) слоем.

• Гальваническая наплавка (хромирование)

Нанесение хрома тонким слоем (до 1 мм) обеспечивает устойчивость к механическому истиранию. Метод схож с металлизацией, однако менее универсален. Восстановленные детали плохо переносят динамические нагрузки.

• Упрочнение и склеивание пластиком

Пластмассы позволяют получить неподвижно соединенные узлы, а также остановить износ деталей. В отличие от предыдущих методов восстановлению пластиком подлежат металлические и неметаллические детали. Стоимость ремонта пластмассами существенно ниже. С помощью современных материалов для литья можно восстановить деталь сложной и нестандартной геометрии.