Что влияет на износ двигателя
Перейти к содержимому

Что влияет на износ двигателя

  • автор:

Причины вызывающие преждевременный износ двигателей

В дополнение к вкладу по износу двигателя существенное влияние оказывает, неправильно выбранное масло по высокотемпературной вязкости.

С одной стороны при увеличении вязкости используемого масла выше проектного, увеличивается толщина масляной пленки в зоне трения поршневых колец, что, казалось бы, благоприятно сказывается на защитных функциях масла. Однако, вследствие применения высоковязких масел резко возрастает расход топлива и возникает масляное голодание цилиндропоршневой группы, которая по принятым схемам в автотранспорте не дуальных систем смазки обеспечивается маслом, как правило, за счет масляного тумана и разбрызгивания.

При эксплуатации моторов на маловязких маслах, с вязкостью обеспечивающей минимально допустимую толщину масляной пленки, существует вероятность появления поломки за счет разжижения масла низкокачественным бензином или дизельным топливом при неисправной системе питания, либо при перегреве и критических нагрузках. Износ, возникающий на маслах с вязкостью меньше, нежели требуется конструктивно, более заметен, так как его следствием являются прихваты поршней и заклинивания моторов.

Нагар на поршнях толщиной всего несколько десятков микрон, работая на уже частично отполированных цилиндрах, оказывают катастрофическое влияние на расход масла, прорыв газов и износ. Процесс начинается почти мгновенно (максимум 10 000 км) и лавинообразно. Чем больше износ, тем больше выгорает масла, значит, образуется больше нагара, который во все больших количествах изнашивает цилиндр и кольца. Быстро полируется практически вся площадь цилиндра, масло не задерживается в зоне трения и снимается нижним поршневым кольцом, заставляя работать остальные в условиях сухого трения. Для двигателя это конец.

Что бы запустить этот механизм надо либо протянуть с заменой масла, когда моющие присадки уже сработались и нагар не вымывается, либо изначально использовать некачественный продукт, либо залить высокосернистое топливо. Все названные просчеты в обслуживании автомобиля имеют последствия соизмеримые с песком, засыпанным в масло с абразивными свойствами идентичными нагарам на боковой поверхности поршня.

Износ двигателя

Основной вопрос этой статьи — а не приводит ли езда на низких оборотах к преждевременному износу мотора? И, какие режимы самые «износообразующие».
Постановка экспертных испытаний, в целом, понятна. Двигатель – один и тот же: ВАЗовский «восьмиклапанник». Стенд, аппаратура, бензин и несколько канистр масла – каждый цикл испытаний требует его замены. Задача простая – надо «проехать» одно и тоже расстояние, с одной скоростью, но используя различные режимы работы двигателя. На разных передачах…
Как этого достичь? Ехать можно на одной и той же скорости, поддерживая обороты двигателя и 1500, и 2500, и даже 4000 об/мин. Чем выше обороты – тем ниже передача, важно, чтобы мощность, выдаваемая мотором, была бы одинакова. На стенде это сделать просто – крутящий момент измеряем по динамометру, обороты известны – следовательно, и мощность знаем. «Скорость» множим на моточасы, которые мы тоже фиксируем – вот вам и пробег.
С износом сложнее – придется каждый раз, после наработки двигателя на фиксированном режиме заданного времени, мотор разбирать и взвешивать основные детали, образующие узлы трения, это вкладыши подшипников и поршневые кольца. Плюс к тому – дополнительный промежуточный контроль, который будем проводить, определяя содержание продуктов износа в пробах масла. Нашли хром – стало быть, изнашиваются первые поршневые кольца; обнаружили железо – цилиндры и шейки вала; появилось олово – оно определит скорость износа вкладышей подшипников (поскольку входит в состав антифрикционного слоя); алюминий – следствие износа поршней и подшипников распределительного вала.
Двигатель отработал на заданных постоянных режимах с примерно одинаковой мощностью по 50 моточасов на каждом. Немного для ресурса, но мы получаем скорости износа, а дальше простой экстраполяцией оцениваем и примерный ресурс мотора. При этом обороты двигателя на циклах испытаний меняли от 1200 до 4000, то есть больше, чем в три раза. А потом нагрузку на мотор увеличили – и еще раз прогнали цикл. А потом – еще… Получилась объемистая таблица, где для каждой точки режима была записана своя скорость износа, причем разделенная по узлам – подшипникам и кольцам.

Износ двигателя 1.jpg

Так меняется средняя скорость износа первых поршневых колец двигателя при изменении режима работы

«Черные зоны» активного износа обнаружились сразу. Самые серьезные — когда на малые обороты накладывается большая нагрузка, и с высокой температурой масла. Скорость износа в таком режиме максимальна – как для подшипников, так и поршневых колец с цилиндрами. У двигателистов эта область называется зоной буксировочных режимов.
С ростом оборотов зона износа сразу стала уменьшаться и где-то при 1800 об/мин – исчезла. Все узлы трения «всплыли» на масляные пленки, прямой контакт между поверхностями деталей исчез – и с ним и скорость износа обратилась практически в ноль. Но надо понимать, что ноль скорости износа на графиках, не означает, что его нет, просто износ на этих режимах меньше погрешности измерения. На практике, конечно, не совсем так. Микрочастицы пыли, продуктов износа, сажи, проскочившие масляный фильтр, дадут какой-то износ и здесь.

Износ двигателя 2.jpg

А так – вкладышей шатунных подшипников

С увеличением частоты вращения коленчатого вала, зона износа снова начинает появляться и расти. В нашем случае – уже где-то с режимов 3800 об/мин при большой нагрузке, и дальше – прогрессирует. Причем, здесь износ подшипников и поршневых колец с цилиндрами ведет себя по-разному. Быстрее всего высокие обороты начинают чувствовать подшипники коленчатого вала. Почему? Дело в том, что с ростом оборотов резко увеличиваются нагрузки на подшипники – давление инерционных сил от оборотов зависит в квадрате. А вот кольца свой износ снова получают с больших частот вращения – где-то с 4500 об/мин, и там это связано в основном с ростом температуры масла.
Где же наиболее благоприятная зона эксплуатации мотора? У испытанных нами вазовских «восьмерок» (неважно, карбюраторных или впрысковых, восьми- или шестнадцатиклапанных), зона оптимальных оборотов, при которых мотор способен воспринимать любые нагрузки без какого-либо ущерба для себя, составляет примерно 2000…3000 об/мин. Тут мы учитываем, что исходное состояние двигателя может быть разным, да и моторные масла – тоже… Принцип простой – чем больше изношен двигатель, тем выше нижняя и тем ниже верхняя границы зон безызносной работы. Чем выше вязкость масла, тем с более низких оборотов можно безопасно грузить мотор. Но точных цифр нет – очень это индивидуально.
А как это соотнести с моторами другой размерности? Тут есть одна зацепка… В принципе, узлы трения мотора чувствуют не обороты, а линейные скорости перемещения поверхностей деталей. Есть такой параметр мотора – средняя скорость движения поршня, это произведение хода поршня на частоту вращения коленчатого вала, деленное на тридцать. Тот диапазон, который мы получили, примерно соответствует средним скоростям поршня 5…7 м/с. Это значит, что для «длинноходовых» двигателей, которых ход поршня больше диаметра, зона оптимальных режимов сместится в область более низких оборотов. Отсюда – и их «эластичность». У «коротокоходных» зона оптимальных режимов сместится в область более высоких оборотов.
Кстати, именно этот диапазон изменения средних скоростей поршня обычно закладывают для определения основных зон эксплуатации двигателей с большими ресурсами. Судовых дизелей, дизель-генераторов и т.д.
Так что – берите свою размерность, выполните элементарные действия, и приблизительно получите свой диапазон безопасных оборотов. Но это так, приблизительно…
А в целом, вывод понятен. Мотору вредны как низкооборотные режимы с тяжелыми нагрузками, так и экстремальные обороты. Александр Шабанов

Износ двигателя 3.jpg

Изначально новые вкладыши отработали на низких оборотах с большой нагрузкой. Износы не замедлили проявиться.

Износ двигателя 4.jpg

Весы точно покажут, какая часть вкладыша «ушла» в масло

Износ двигателя 5.jpg

Кольца также жестко контролируются по массе

Причины и признаки неисправности двигателя автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) устанавливается на автомобили более 100 лет. За это время, агрегат прошел длительный путь развития. В настоящее время конструкция ДВС усовершенствовалась настолько, что позволяет совместить высокую эффективность с надежностью, долговечностью. Но нет ничего вечного, и со временем мотор приходит в негодность. Принцип действия двигателя практически не изменился, соответственно, остались такими же, как и раньше, характерные неисправности. Чтобы ДВС отработал положенный ему срок без серьёзных поломок, важно своевременно обнаружить и устранить возникшие неисправности. Не всегда существует возможность провести полноценную диагностику состояния двигателя силами технических центров, оснащенных профессиональным оборудованием. Водитель должен обладать умением оценить состояние мотора по косвенным признакам, которые проявляются при возникновении неисправностей.

Основные признаки неисправности двигателя

  • использование некачественных горюче-смазочных материалов;
  • эксплуатация в тяжелых условиях;
  • агрессивный стиль езды;
  • выход температуры двигателя за допустимые пределы;
  • несоблюдение межсервисных интервалов.

Мотор не приходит в неисправное состояние сразу. Он заводится, работает, но со временем всё громче и громче заявляет о том, что в скором времени потребуется диагностика и замена выработавших ресурс деталей, а то и капитальный ремонт двигателя или его замена в сборе. Чем раньше водитель уловит признаки неисправностей, тем легче и дешевле будет сделать ремонт. Несвоевременное вмешательство приводит к появлению новых поломок, двигатель приходит в негодное состояние.

Насторожить должны характерные признаки, проявляющиеся только в неисправных моторах.

Потеря динамики разгона

Со временем ДВС теряет мощность, соответственно, автомобиль хуже разгоняется, потребляет больше топлива. Если снижение динамики – результат естественного износа двигателя, то это нормальное явление. Вмешиваться необходимо, когда потеря мощности достигает 20 % и более. Не почувствовать это сложно.

Помимо износа ДВС, на динамику разгона влияет масса других неисправностей:

  • выход из строя, некорректная работа систем питания и зажигания;
  • использование некондиционного топлива;
  • неисправности трансмиссии, например когда пробуксовывает сцепление.
  • высокое противодавление выхлопных газов в выпускном тракте, вызванное забитым катализатором.

Существует множество других причины потери динамики, но в любом случае это повод для вмешательства. Без диагностики тут не обойтись.

Чрезмерный расход масла

Расход смазочных материалов в двигателе внутреннего сгорания у разных автомобилей может существенно различаться. В каких-то моделях расход 1 л масла на 1000 км считается нормой. Другие, когда находятся в исправном состоянии, не требуют долива от замены до замены. Причин повышенного расхода масла несколько:

  • износ цилиндро-поршневой группы;
  • выход из строя маслосъемных колпачков;
  • закоксовывание канала вентиляции картера, а также другие причины.

При попадании масла в камеру сгорания выхлоп приобретает синеватый, сизый цвет. Во всех случаях необходимо оперативно установить и устранить причину чрезмерного потребления смазочных материалов.

Низкое давление масла

Во всех автомобилях на панели приборов имеется контрольный индикатор, сигнализирующий о том, что давление смазочной жидкости ниже нормы. При срабатывании сигнализатора необходимо немедленно заглушить двигатель и устранить причину.

Недостаточное давление может быть вызвано как элементарной нехваткой масла, забившимся фильтром, так и серьезными поломками, в числе которых выход из строя масляного насоса, засорение масляных каналов, разжижение масла антифризом через пробитую прокладку головки блока. Это самые распространенные причины падения давления масла.

Неустойчивая работа на холостом ходу

Исправный двигатель во всех режимах работает ровно и мягко, чего не скажешь об изношенном моторе. Неровный холостой ход может быть вызван разными причинами, такими как:

  • пропуски зажигания, вызванные изношенными свечами, неисправными катушками зажигания;
  • загрязненные или неисправные форсунки;
  • низкое давление топлива;
  • подсос воздуха.

Такие неисправности оказывают серьезное влияние на работоспособность двигателя, но не являются критическими. Поводом для серьезного беспокойства должна стать неустойчивая работа двигателя, вызванная разбросом компрессии по цилиндрам из-за неравномерного износа цилиндро-поршневой группы, негерметичных клапанов.

Нагар на свечах

Свечи для опытного водителя являются своеобразным индикатором состояния двигателя. Матово белый цвет электродов свидетельствует о попадании антифриза в камеру сгорания. Темный зернистый налет вызван попаданием на свечи масла. Черный нагар образуется при переобогащении топливо-воздушной смеси. Попадание антифриза или масла в камеру сгорания – серьезная неприятность, в некоторых случаях требующая капитального ремонта мотора.

Перегрев двигателя

Чрезвычайно важно внимательно следить за температурой охлаждающей жидкости, информация о которой выводится на панель приборов. Перегрев мотора в большинстве случаев приводит к тяжелым последствиям, для устранения которых потребуется капитальный ремонт. Само по себе это явление может быть вызвано неисправной системой охлаждения, тяжелыми условиями эксплуатации, сильной жарой. Но когда все агрегаты работают исправно, а двигатель перегревается без видимых причин, наверняка сильно изношена поршневая группа. Такой перегрев сопровождается детонационными стуками, автомобиль отказывается нормально ехать, сильно теряет мощность.

Появление признаков некорректной работы двигателя — повод для немедленного вмешательства. Современные ДВС имеют сложную конструкцию, и самостоятельно можно только уловить косвенные признаки неисправностей. Точный ответ о состоянии двигателя даст комплексная диагностика двигателя, включающая в себя проверку электронной системы управления, электрооборудования, навесных агрегатов.

Основные причины, вызывающие износ деталей автотранспортных средств, эксплуатирующихся в различных природно-климатических условиях

Каримходжаев Н., Алматаев Т.О., Одилов Х.Р. Основные причины, вызывающие износ деталей автотранспортных средств, эксплуатирующихся в различных природно-климатических условиях // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 5 (74). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9435 (дата обращения: 14.03.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В данной статье приводятся результаты анализа причин, влияющих на износ деталей автомобильных двигателей, эксплуатирующихся в различных природно-климатических условиях, особенно при высокой температуре и запыленности воздуха Центрально-Азиатской зоны. Предлагаются конкретные выводы и предложения по повышению долговечности автомобилей путем применения эффективной системы защиты двигателей от механических (пылевых) частиц загрязнений, попадающих в них вместе с воздухом, топливом и маслом.

ABSTRACT

This article presents the results of an analysis of the factors that affect the deterioration of parts of automobile engines operating in various climatic conditions, especially at high temperatures and dusty air in the Central Asian areas. Concrete conclusions and suggestions are proposed to increase the longevity of automobiles by applying an effective engine protection system against mechanical (dusty) particles of contaminants that enter into parts together with air, fuel and oil.

Ключевые слова: Автомобиль, двигатель, моторное масло, износ, природно-климатические условия, абразивный, коррозионный, механический, дорожная пыль.

Keywords: Automobile, engine, engine oil, deterioration, climatic conditions, abrasive, corrosive, mechanical, road dust.

Работа автомобильных транспортных средств в различных условиях эксплуатации, особенно в карьерах, где содержится повышенная запыленность воздуха вызывает повышенный износ их деталей и механизмов, а с увеличением износа деталей автомобиля повышается расход топлива и других эксплуатационных материалов, возникают частые отказы и поломки.

Например, увеличение износа деталей цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма двигателя является одним из главных причин повышенного расхода топлива и масла, снижения его долговечности, а также понижения тяговых качеств автомобиля.

Износ деталей рулевого управления и тормозной системы ухудшает управляемость автомобилем, снижая безопасность его вождения. Износ деталей, агрегатов и механизмов вызывает изменение первоначальных размеров деталей и их геометрической формы, впоследствии это приводит к существенному увеличению зазоров между трущимися деталями, появлению шумов, стуков и вибрации. Дальнейший рост износа в конечном счете приводит автомобиль к критическому состоянию, после чего эксплуатация автомобиля считается экономически невыгодным, а с точки зрения безопасности управления- не допустимым. Наибольшее число неисправностей и отказов возникает в связи с естественным изнашиванием деталей. Увеличение зазора в сопряженных деталях допускается до определенного предела, который различен для разных сопряжений и зависит от их конструкции и назначения. При работе механизма с зазором, превышающим допустимый предел,износ деталей интенсивно увеличивается и может привести к существенному повышению расхода топлива и эксплуатационных материалов, к сильному выбросу токсичных веществ, загрязняющих атмосферу и к снижению эффективности работы автомобиля.

На преждевременное увеличение износа деталей и механизмов автомобилей оказывают влияние множество факторов, к основным из которых можно отнести несвоевременное и некачественное проведение технического облуживания, недостаточная и неправильная смазка трущихся деталей (применение не соответствующей марки смазочного материала и др.), тяжелые условия эксплуатации (например, работа в условиях повышенной температуры и запыленности воздуха, на бездорожье и плохих дорогах, перегрузки и другие).

Автомобили и их двигатели при проектировании, как правило рассчитываются на работу в условиях умеренного климата, хотя и природно-климатические условия, особенно экстремальные случаи оказывают отрицательное влияние на надежность и износостойкость двигателей [ 5 ].

Ниже нами проведен анализ влияния природно–климатических условий эксплуатации на численные значения износа деталей автомобилей. Различают три основные виды природно-климатических территориальных зон, где эксплуатируется наибольшее количество автомобилей: умеренные, экстремально холодные и жаркие [1].

В связи с тем, что климатические условия европейских зон является умеренным, считаем, что влияние таких условий эксплуатации на процесс изнашивания деталей машин по сравнению с другими экстремальными случаями имеет минимальный характер. При эксплуатации автомобилей в умеренных климатических зонах основное влияние на износ деталей оказывают, главным образомтехнические факторы обслуживания и ремонта.

Большое количество автомобилей эксплуатируются и в климатических условиях Крайнего Севера и в жарких, сухих высоко-запыленных зонах Центральной Азии. Если температура в Крайнем Севере в зимнее время опускается до -50 0 С, то в Центральной Азии жара может доходить до +50 0 С и выше. Рассмотрим какое же влияние оказывают эти климатические условия эксплуатации на интенсивность и разновидность износа деталей автомобилей.

В связи с тем, что наибольшему трению и износу подвержены детали двигателя, кроме того 43% от всех затрат на запасные части автомобиля приходится на двигатель с целью уменьшения большого объёма работ, считаем целесообразным в дальнейшем рассмотреть сущность и степень влияния климатических условий на интенсивность изнашивания деталей применительно к двигателю.

Существует следующие основные виды износа деталей двигателя: истирание и задир трущихся поверхностей. В нормальных условиях эксплуатации двигателя происходит, главным образом истирание гильз цилиндров, поршневых колец, вкладышей и подшипников. Оно может иметь характер механический, коррозионный и абразивный. В обычных условиях эксплуатации именно истирание деталей определяет срок службы двигателя. В таблице1 представлены составляющие общего эксплуатационного износа цилиндров автомобильных двигателей для умеренно- климатической зоны и Крайнего Севера.

Таблица 1.

Составляющие общего износа цилиндров двигателей при их эксплуатациив умеренно-климатической зоне и на Крайнем Севере(впроцентах) [1; 3.]

Составляюшие общего износа

Умеренно-климатическая зона

Крайний Север

ЗИЛ-130

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *