Бывает, что ездишь тут, ездишь... ...и на тебе, без суда и следствия:

Знакома подобная картинка?! Хорошо, если только на чужом примере: стоимость знакомства достаточно высока... Могу определенно сказать, что проблема сегодня в высшей степени актуальна и уж точно не является наследием времен далеких. Как раз наоборот: стоит лишь поискать в Сети обладателей столь же бесценных экспонатов, как находится очень много примеров:

Вот и аналогичный пример из моей коллекции:

У меня вопрос: а что это вот, прямо перед нами? Какие будут мнения?!

Давайте угадаю: "плохой бензин"...

Не смогу удержаться от небольшого отступления: а что именно изучают в этой наиподробнейшей статье, которую суют во все форумы. Вы знаете?!

Это ЧТО? Старший брат поршня танка Т-34? В брошюре XXI века, от ведущего и наисовременнейшего производителя поршневых групп?! Создатель этого поршня в глубокой старости застал рассвет эры ламповых компьютеров. Фото, наверное, с фотопластинок подбирали - оно вообще не расчитывало дожить до того времени, когда на экран компьютера попадет... Это те самые конструкторы брошюрки пописывают, которые поршни ужимают на 30-40% массы и колечки турбированных малолитражек сплющили до 1,2 мм высоты?! Сами поршни уже высотой стали в прежние юбки:

Посвежее ничего не нашлось у них, для иллюстраций? Ладно, будем есть то, что дают:

Да, вся эта брошюра без исключений построена на примерах... дизельных двигателей от коммерческой техники. Связь между современными форсированными бензиновыми маломерками и многолитражными дизельными тихоходами, с поршневой времен второй мировой, весьма призрачная. Отличается все: технологии изготовления, обороты, допуски, зазоры и даже фазы горения. Почему обычные автовладельцы и их проблемы категорически не нужны производителям, я объяснял многократно и в нескольких статьях.

Никто и никогда не будет финансировать коммерчески бессмысленные мероприятия, создавая фундаментальную базу с раследованиями причин и против себя самих. Как же поступают в таких случаях? Разумеется, ограничиваются общими словами капитанов-очевидностей. И что же нам выставляют в качестве причины?!

Полистаем "исследования" от коллег по цеху (злые языки поговаривают, что в буквальном смысле - глобализация же - посмотрите, кто делал поршневые двигателя N52 в разных вариантах - один чертеж на два производителя):

Скажите честно, вот этот наивняк на какую категорию читателей рассчитан?! Давайте абстрагируемся от специфики блога, просто скажите, как вам читается про "недостаток воды" и "датчик массового расхода воздуха", вкупе с "ненатянутым поликлиновым ремнем", в статье о причинах прогара поршня?! Просто любопытствую, ничего личного. Устраивает?!

Я снова вынуждено констатирую .

Короче, в любой незнакомой ситуации спрашивай "А вы в яму не попадали?".

Да просто:

Что мы видим?
- Повреждения, сударь.
- Куда мы их спишем?
- На детонацию-с и последующее калильное зажигание!

А что является в теории причиной детонации (срыва фронта горения)? Да, вы угадали: сама смесь (ее качество), ее несвоевременный поджиг и сопутствующие условия.

Дальше, мы разбиваем "очевидные" причины на подгруппы и в каждую заталкиваем все подряд, что пищит, но лезет. Ну, например: если смесь "некорректная", то кто виноват - смесеформирователи. А их у нас, как известно, от впускного коллектора с его подсосами, до ДМРВ и датчика кислорода. Что у нас по несвоевременности пождига - да все, что угодно - от фаз ГРМ, до, как там выше его назвали-то... "датчик верхней мертвой точки". Если думаете, что я стебусь - перечитайте, там цитата вверху. Вот такой забавный принцип!

Снова "Почему умер? - Жил!". И так во всем и всегда. Потрясающая экспертиза и определение причинно-следственных связей. Хочешь узнать, почему покрышка быстро протерлась - вали на стиль езды и на дороги - 100% профит.

Коллеги, тут не проканает. Увы. Я вам вынужден в очередной раз напомнить, что современный двигатель зарегулирован до такой степени, что чихнуть не может без чек-енджина. Я уже , почему очень сложно пристегнуть 100500 причин повреждений двигателя трактора "Сталинец" к Опелю Астра 2012 года выпуска.

И когда все мы (включая меня) в 101 раз повторяем про "общий перегрев, поликлиновой ремень с дефектным термостатом" и прочее, то лучше не смотреть владельцу автомобиля в глаза... Лучше уж просто про "плохой бензин" - так всем проще и понятнее. В общем, не знаю как вам, но мне точно надоело.

Вот и имущие стыд, в какой-то момент, все же поверят горемыке, что НИЧЕГО НЕ БЫЛО , ПРОСТО ехал и "затроило". Ошибок НЕ БЫЛО . Перегрева НЕ было. Мотор НЕ ТРЯСЛО . "Газ в пол" тоже НЕ НАЖИМАЛ - просто тошнил в городском режиме (по трассе). Вот все так ровно и было и... прогорело.

Если это действительно так, то все доморощенные к.т.н., а также Mahle с Кольбеншмидтом, упираются в бетонный тупик - будут вынуждены не верить владельцу.

А мы, любители техники и загадок, попробуем поверить и разобраться.

Допустим. Приезжает к тебе чистенькое авто, из ошибок - только пропуск по прогоревшему цилиндру. Пробег смешной - десятки тысяч, в мотор никто и никогда не лазил и т.д. Вот и что сказать ему, в таком случае?! СНОВА ВИНОВАТА ДЕТОНАЦИЯ (БЕЗИН)?!

Видите ли в чем дело: на оставшихся трех цилиндрах, "прогоревшее" авто вполне себе бодро едет, разгоняется и НЕ звенит "газ в пол". На той же заправке оно и дотянуло до сервиса. Я могу прямо сейчас, как это модно, "сдать бензин на экспертизу", но в действительности это сделает только тот, кто не понимает смысла этого действа (как экспертизы, так и понятия "детонация"). Ее результаты для нашего следствия уже ясны - я с этого начал.

Если же и вы хотите понять, что это и как это можно "не заметить", то попробуйте прогазовать автомобиль на эталонной смеси гептана и изооктана 80/20 (достать легко, я пробовал), подавая смесь из внешней канистры, ну или прямо себе товарный АИ-80 плесните (это не лабораторный эталон, но близко). Вот ЭТО детонация. НЕ ЗАМЕТИТЬ это невозможно. Ездить длительно и "не замечать" этого - невозможно. Но даже если вы такой нечувствительный - датчик детонации нормально раскрутить двигатель просто не даст. Авто будет страшно ТУПИТЬ, дергаться и звенеть.

Хуже того - короткие "подзвякивания" пресекаются современными DME буквально за считанные срабатывания - это десятые доли секунды , считайте, что почти мгновенно. Если авто НЕ звенит на переходных режимах, то в режиме обычного городского тошнилова - тем более звенеть не будет.

Хорошо, ДОПУСТИМ, звенит и утыкается, но вы же сумасшедший - все равно ездить хотите, с ветерком и на тупящей машине!

Ну вот вам неприличная картинка - прогар крупным планом - хорошо видно, что алюминий выплавился и вытек, как и в тысяче подобных случаев.

Вы же, конечно, помните, что алюминиевые сплавы начинают плавиться при температурах далеко-о-о так за 500 градусов цельсия! Пятьсот градусов Цельсия . При маломощном тошнилове (если речь про обычную и аккуратную езду, без грубых отжигов), там градусов на 300-350 холоднее даже на днище поршня - обороты низкие, выделяемая мощность сравнительно невысока, отработавшие газы, судя по датчику, сами-то едва под 500 Цельсия достигают...

Но вы же - сумасшедший, назло датчику детонации, начинаете устраивать стрит-рейсинг в пробке, авто звенит и чихает, сыпет ошибками (пропуски - мотор же хрипит и дергается), докаляете поршни до 500+, один из них(!) не выдерживает и протекает, тут вы спохватываетесь, чистите память от ошибок и приезжаете в сервис врать о том, что довольно спокойно ехали, никого не трогали, про детонацию и плохой бензин только в книжках читали... Но уж теперь-то надолго запомните клятых бензиновых бракоделов!

Вот такой идиотизм нам залечивают "специалисты" (наряду с забитым воздушным фильтром, подсосом, датчиками расхода воздуха, кислорода, неправильным углом зажигания, фазами ГРМ, раскаленными клапанами, свечами с неправильным калильным числом, дизельным топливом в бензине, разжижением масла и прочим бредом)

Видите ли в чем дело, господа инженеры, чего вы сами-то стоите, если работающие под вашим чутким руководством и настройкой датчики DME не могут предотвратить такой проблемы?! Какие вопросы к владельцу тогда, который умудрился носиться на детонирующей и захлебывающейся машине, а после "ничего не помнит"?

Но сегодня я вас очень расстрою, специально возьму крупное фото из Сети, аналогичное тем, что могу сделать сам.

Вот посмотрите-ка, куда и как вытек весь алюминий:

Это называется ВМТ - верхняя мертвая точка - "проплавлено" как по линейке на нижней границе камеры сгорания!

Давайте еще раз рассмотрим условный "треугольник" эдакого "температурного градиента":

Сравним с поршнем из моей коллекции, для четкого понимания того факта, что все такие ситуации - как под копирку:

Ну что же, в данном случае, как и во многих других, здесь еще и кольца расположены "как по линеечке":

Вы еще не забыли, что детонация это вообще-то взрыв (и что энергии взрыва гранаты Ф-1 не больше, чем в обычной зажигалке). Скорость распространения фронта огромная, но энергии запасено масло - чуть ли не на милисекунды!

Молния имеет огромное напряжение и фантастический ампераж, вот только счетчик с киловаттчасами накрутит едва ли на 100 рублей за одну вспышку. Сколько нужно таких ударов наколотить, чтобы поршень разогреть до расплава? Об этом поговорим ниже...

На всех фото видно оплавление (расплавление) и нет ничего похожего на кратковременный низкоэнергетический процесс, и (или) серию процессов... там, чаще всего, вовсе нет явного механического разрушения.

Сколько потребуется микропорций топлива, взрыв которых сопровождается хорошо заметными механическим ударами, чтобы локально (в одном узком секторе) прогревать поршень докрасна, чтобы он вытек строго в верхней мертвой точке?

В общем, как всегда - владелец НИЧЕГО не заметил, нормально ехал, ошибок нет, целого списка неисправностей в помине нет. А поршень - прогорел.

Прогорел как бы от детонации, но... строго в ВМТ, когда "детонации" в понимании "срыва нормального горения" быть не могло, а ее энергии просто бы не хватило... С поршнем же детонация обошлась крайне корректно - локально нагрела его до температуры расплава и прожгла насквозь. Точность и аккуратность во всех таких случаях поражает - виртуозная серия непрерывных точечных взрывов... которые никто не заметил!

А знаете о чем "умолчал" владелец на самом деле, когда он не соврал вам, что ошибок не было... просто спокойно ехал?

Он чаще всего "забыл" сказать, что периодически и обильно доливает масло в свой двигатель (производитель считает это "нормой", поэтому когда на 3-4 году жизни мотора это реально стало нормой, то он был морально к этому готов - чего говорить, когда об этом в инструкции написано).

Вот вам немного видео моторов с пробегом, которые разобрали для капремонта:

Таких видео в Сети довольно много. Называются по-разному, но суть у всех одна - тонкие "современные" кольца или термически "подсели", или закоксованы и заблокированы в канавках (но и вариант, когда они такие с завода - безусловно возможен - сплошь и рядом):

Внимательно рассмотрите и все примеры поврежденных поршней: кольца там сурово утрамбованы внутрь канавок - их профиль даже не выглядывает! С чего бы это?!

Это немые свидетели, которых никто (пока) не допрашивал как следует.

А теперь подумайте, что происходит, когда болтающийся во всех направлениях (включая продольное) поршень достигает ВМТ, например при "неуплотненной перекладке":

Делает он это циклично и почти также карикатурно, как на данной картинке - удачно, что поршень изобразили без уплотнительных колец.

Да, изучив несколько подобных случаев, я утверждаю, что когда поршневые кольца хлипкие, то они легко закоксовываются, просаживаются и почти полностью прекращают выполнять свою функцию УПЛОТНЕНИЯ, зажимаясь в канавку. В таком случае, шансы локально разогреть и прожечь поршень (или сломать перегородку тем же перегревом) крайне высоки! Это циклический процесс, протекающий сравнительно долгое время совместно с нормальным горением вблизи ВМТ - процесс совершенно контрольный и монотонный, никак себя не проявляющий.

Именно так "прогорают" прокладки и уплотнения топливных форсунок непосредственного впрыска - дай только смеси небольшой доступ и колечко внутрицилиндрового уплотнения прогорит буквально за часы - испарится.

В момент рабочего хода, горючая смесь устремляется именно туда, где не встречает былого сопротивления - в неуплотненные кольцами зазоры. Потребуется не так много времени, чтобы созданная таким образом, и найденная смесью "микрокамера сгорания", вся энергия которой идет на разогрев, прожгла в поршне очередной "роковой треугольник". Поршень проплавляется незаметно, буквально в течение одной сравнительно спокойной поездки, в тот момент, когда доступ критической порции смеси становится стабильным и постоянным.

Не повторяйте чужих ошибок - причина таких "прогаров" никак не связана с явлением детонации топливной смеси и калильным зажиганием. Все "первоисточники" (и повторяющие за ними) занимаются бездумным тиражированием допотопных глупостей.

Рассмотрим ситуацию подробнее.

Итак, начальные условия, как множество конкретных ситуаций: ехал-ехал человек по трассе, в обычном трассовом режиме, НИЧЕГО необычного не замечал и вдруг... р-р-р-раз: авто густо плюет маслом в трубу и мотор начинает "троить", загорается "чек". Человек приезжает в сервис, ему там достают поршень. Поршень буквально вытек - оплавился, как свечка.

Человек спрашивает: "Э, а что я-то делал не так?!".

Ему в ответ: "Согласно подробнейшим объяснениям от изготовителя поршневых групп, которыми мы руководствуемся, это ничто иное как детонационное (в последствии и калильное) сгорание - перегрев + автоколебательный процесс с самоподжигом от горячих частей. "Бензин плохой".

Хорошо, допустим.

Вы представляете себе степень заметности нефазированного зажигания в современном моторе, с датчиком детонации? Смесь или просто детонирует, или поджигается слишком рано (буквально - "pre-ignition"). В обоих случаях, не заметить этого по работе двигателя невозможно - расширяющиеся газы работают навстречу поршню.

Поэтому, когда владельца спрашивают, про вероятные стуки-тряски от двигателя,

а он в ответ - "нет, ну просто затроила..."

"Лох, не заметил", - резюмирует бывалый сервисмен...

Теперь несколько позднее пояснение, о том, "причем тут детонация". Обратимся к первоисточнику еще раз:

Упомянутые тут причины хорошо характеризуют неисправный моторизованный дилижанс конца XIX века, когда, очевидно, угол опережения регулировался еще на руле. Втиснуть такие жуткие глупости в современный мотор тяжко лет так скоро 30... Да, это все можно себе представить где угодно... кроме современных моторов. Но еще и не заметить любой из этих признаков?!


Зачем же длинный перечень этой чепухи впихивается в первопричины "прогара поршней"? Все просто: описаны основные причины возникновения детонационного горения, которое приведет к перегреву мотора и (сюда же присовокуплены ошибки с выбором калильного числа для свечей!) возникновению локального перегрева - вот, типа, и плавятся - перегрели же.

Обяснить, откуда калильное зажигание взялось "на ровном месте" даже не пытаются. При этом, формально действительно ни разу (в данном документе) не упомянуто слово "детонация". Это примерно как "рук - нет, ног - нет, слеп и глух, но про инвалида вам никто ничего не говорил". Ну что же, попробуйте "неправильно настроить момент зажигания", "подсос" организовать, "передуть" мотор на чиповке и пооджигать на "неправильном сорте топлива". Чтобы "не заметить". А уж после, чтобы затыкающееся и стреляющее на всю улицу авто еще и перегрелось до устойчивого калильного зажигания.

Ну что же, возьму картинку, которая, действительно, крайне похожа на детонацию, со всей причетающейся атрибутикой - выглядит как кузнечная поковка - по поршню "долбили", как по днищу, так и по кромкам - полно засечек и поплАвок. Внешних - явно пришедших из камеры сгорания.

Теперь любезно воспользуемся другой картинкой, про которую к.т.н. пишет буквально следующее:

"Классика детонации", говорят нам! Вас не смущает, любителей классики "детонации", что вам по голове монтировкой лупят, а у вас шнурки развязываются?! Почему авиационный поршень проломлен и обстукан как и полагается, через верх, а расколы на данном поршне подобны взрыву нейтронной бомбы в советских анекдотах: само днище поршня "детонация" не заметила, а достала только до нижних перемычек... Это какая-то особая детонация?!

А давайте-ка я вам покажу такие поршни из своей личной коллекции, взгляните:

Раз

Два...

Знаете, что смущает?

Дно:

Идеальное "масложрущее" дно с мягким слоем - долгоживущим на нем "живым" маслом - углеродной манной кашей. Оценивайте глубину слоя по насечкам с номером цилиндра и указателем плоскости поршневого пальца. Наличие такого дна - железная гарантия, что слоя НЕ КАСАЛИСЬ ни металлические удары, ни высокая температура.

Вы уверены, что по нему хотя бы раз (ну раз-то, может быть, когда и был, нет сомнений) долбили ранним зажиганием любого вида?! Да так, что успели перегреть(?) и выдолбить перемычки, которые находятся ПОД днищем. Видите ли вы на нем какие-то признаки локального термического перегрева? Пятна? Можно ли искусственно сформировать столь однородный слой, после "отжечь" его часть и настучать поверху так, чтобы на самом днище - ни следа, а ПОД ним - сплошные разрушения? И это (процесса "обстукивания") не заметил ни владелец, ни датчик детонации (сам двигатель)?

Тогда вот этот водоем пострадал от подводных ядерных испытаний час назад, согласны?!

Отдельно поясните, как такие сильные удары, не затрагивающие днище поршня, передаются на уровень 2-3 перемычки?!

А теперь посмотрим и на сами фрагменты перемычек. Для красоты, я взял пару, с двух разных поршней, из разных мест:

У их слома квазиидеальная, почти зеркальная поверхность. Причина проста: это скол от теплового расширения . Металл долго грелся в компактной зоне, не выдержал и ЛОПНУЛ . Часть перемычки просто выделилась - возникшее напряжение тем самым сняв.

А теперь посмотрим, на "холодную деструкцию" - когда металл реально раздолбало механическим воздействием:


Знаете, что есть тут, чего не хватало там? КРОШЕК. Холодные швы легко обкрашиваются. От удара силумин крошится, гладкую глянцевую поверхность не даст - даст серую, пористую, шершавую.

Ударим по поршню молотком:

У лопнувших от температуры перемычек, кусок просто прикладываешь и ровный шов получается сразу и без усилия - там не было крошек:

Разумеется, это все не доказательства - так себе, сомнения первого порядка.

Но вот теперь мы сервисменов и кандидатов науки заставим потеть:

Смотрите-ка: алюминий вытек будто бы с неподвижного поршня, да еще и прилипшего идеально к ВМТ. Что же у нас там за обтюратор такой работает, что при десятках полезных ходов в секунду(!) сохранил такой выдающийся точнейший импринт?!

А вот еще, и все тоже самое - поршни плавятся строго в ВМТ:

Мало? Продолжим - ВМТ:

Долбало бы поршень нефазированно (детонационный срыв, калильное зажигание) в противоход, уж не напачкал ли бы он ниже ХОТЯ БЫ РАЗОК? Хотя бы одна параллельная рисочка ниже была!

"Так это поршень "собрал" алюминий", - слева-то прогорело, потому и "не прибрано". - Качество "уборки" высочайшее! Специально пригнанный скребок так бы не смог собрать, что уж говорить о болтающемся с зазором в цилиндре дырявом поршне. Но знаете, в чем огорчение? На стенке цилиндра есть хон, глубиной около 5-6 соток. Из него выковыривать алюминиевую пудру грубым по профилю поршнем было бы невозможно, достаточно только раз ее туда прислонить/притереть, именно поэтому, после даже удаления пудры итенсивным подшкуриванием, стенки все равно могут быть "подкрашены" в серый цвет.

Пробуем повторить:

Фиксируем:




Довели до кондиции:

Прошло пара десятков минут:


Готово:

Единственный возможный механизм формирования столь четкого отпечатка вытекшего алюминия строго в ВМТ таков: поршень длительно "отжигается" по кромке в режиме нормального горения, строго в заданной системой управления двигателем точке. На холодной стенке цилиндра, он "рисует" при помощи синхронизированного скачка давления от расширения газов (перпендикулярная распространению пламени плоскость). Это происходит в условиях исключительно своевременного зажигания - это многие тысячи и даже десятки тысяч циклов (обороты*время/рабочий ход). В какой-то момент, очередной пик давления отделяет крупный кусок разогретого расплава с поршня и это ВСЕГДА происходит четко вблизи ВМТ.

1.О чем эта статья?
О реальных причинах расплавления поршней и обламывания поршневых перемычек в современных(sic!) двигателях.

2.Почему плавятся поршни в этом случае?
От проникновения горючей смеси ниже жарового пояса - в компрессионный, куда пламя пропускают залегшие (сильно ослабшие, неправильно рассчитанные) поршневые кольца.

3.Да мне-то какая разница, в чем реальная причина?!
Разница простая: сначала вам заливают "масло со всеми допусками, которое специально разработано для вашего двигателя", после разрешают его менять в 15, 20 и даже 25 тысяч км (иногда и 30-35 бывало!), еще дальше - объявляют, что нормальный расход масла - до 7 литров на 10000 км (семь литров, Карл!). А для спортивных машин - так и все 15! Когда же ваш авто действительно начинает кушать масло литрами, у вас, в конце-концов, с высокой вероятностью или прогорает поршень (или обламывается перемычка/перегородка). И вот тут вам и говорят: виноват-де плохой бензин - детонация и калильное зажигание! Бинго - никто не виноват, кроме заправщиков и вас (вы сами же этот бензин нашли!). Никакого гарантийного ремонта и намека на таковой. Доказать вы все равно ничего не сможете (ни дилеру, ни АЗС), но хотя бы не будете пребывать в иллюзии, что это "досадная случайность от нашего плохого бензина". Иными словами - кто предупрежден, тот вооружен.

4.Ну прогар-то ясен, но перемычку-то обламывает явно детонация - там же нет ни следов оплавления, ни следов доступа пламени!
Когда мотор активно кушает масло, кольца плотно забивает зола, которая обволакивает кольцо всесторонее (включая и глубину поршневой канавки). Это блокирует охлаждение поршня - его связь со стенкой цилиндра. Кроме того, увеличивается плечо вылета - сама нагрузка на перемычку в перекладке. Так как распертое кольцо постоянно и жестко "перекладывается" в канавке возвратно-поступательным движением, то рано или поздно, перегретую сверх меры перемычку такая нагрузка попросту скалывает...

5.Явно же давление на перемычку через кольцо скалывает перемычку в момент детонации...
Которую никто не заметил, да. Прогретый (не говоря уже о перегретом) зазор поршень-цилиндр буквально микроскопический и это очень любопытная физическая теория: если над крышей взорвать бомбу, то камин на первом этаже под дымоходом разнесет в клочья, а крыша останется целой?! А удары барабанной установки за дверью студии "пролазят" в замочную скважину - ее также слышно, как и без двери?! Я видел сотни "детонационных поршней" в практике, с пробегами далеко за 200 ткм: там от детонации живого места на поршне нет, а перемычкам хоть бы хны, если мотор умеренно потребляет масло, конечно. На фото СУХОЙ поршень исправного мотора, хотя и сплошь изрытый детонацией:

6.Кто в группе риска?
Сюда относятся владельцы современных маломерных турбомоторов объемами 1,2-1,8, от таких производитилей как VAG, GM и так далее: все, кто четко попадает в европейскую школу двигателестроения. Про азиатов пока не берусь рассуждать. Чем выше удельная степень форсировки, тем больше шансов на все вышеописанное. К 3-5 году жизни, (авто уже слетает с гарантии) мотор начинает активно потреблять масло. Усугубляют картину возможные заводские ошибки поршневой, неудачный выбор масла, перекаты на масле (свыше 10000 км). Думаю, что среднестатистически точка невозврата - около 5 лет владения. Пример: первые 3 года условной "нормы", 4 и 5 - начало проблем с обильным доливом масла. И, наконец, заключительный сезон стартует от критического расхода "1 л на 1000 км". Примерно полгода-год такой езды и прогар/слом перемычки... Бывают и иные расклады, но это частности.

Конкретный пример, которых довольно много, целая эпидемия (гуглите "прогорел поршень"):
https://www.drive2.ru/l/288230376152314746/ - классический, который в будущем должен попасть в учебник.

7.Как уберечься лично мне?
Вовремя раскоксовывать двигатель, и (или) использовать с самого начала эксплуатации, а также менять масло не позднее(!) 400 моточасов (лучше раньше, о чем ). Если поршневая современного типоразмера и двигатель высокофорсирован (это моторы объемом до 2 литров и чем меньше, тем страшнее), то кольца все равно, так или иначе, когда-нибудь сядут от температуры. Но у вас есть все шансы продлить им жизнь в 2-3 раза, пускай совсем против физических параметров поршневой и не попрешь...

P.S.Капля позитива: такие моторы сравнительно дешевы в ремонте, хотя бы просто потому, что у них мало цилиндров.

Дефекты в механической части двигателя не появляются сами собой. Неисправная топливная аппаратура в дизельных двигателях может приводить к прогоранию поршней и другим неприятным последствиям.

Поршень – один из основных элементов двигателя внутреннего сгорания. В дизельном двигателе поршень работает при высоких тепловых нагрузках, высоком давлении, трении и т.д. Малейшая проблема механического или теплового характера неизбежно приводит к поломке.

Распространенная проблема – стук в цилиндре и сизый дым. Из-за дефектных поршневых колец масло попадает в камеру сгорания. Результат - прогорание поршня. Также нередко прогорают поршни из-за «льющей» форсунки. Форсунка заклинивает в открытом положении и топливо льется в течении всего цикла сгорания. Часто поршень прогорает из-за неравномерного распределения тепла. Неисправная масляная форсунка (форсунка охлаждения поршня) или проблемы в водяном охлаждении приводит к перегреву и прогоранию поршня.

Многие факторы могут сойтись одновременно. Зазоры, огромное давление в цилиндре, неравномерное распределение тепла, качество топлива, работа форсунок и т.д. в конечном счете приводят в общем к выходу двигателя из строя, а в частности к прогоранию поршня.

Возможные причины прогорания поршня:

• неисправные форсунки;
• дефекты в топливном насосе;
• не отрегулировано количество впрыскиваемого топлива и момент впрыска;
• недостаточное сжатия, неправильная фаза газораспределения, негерметичные клапаны;
• масло в камере сгорания (чаще из-за неисправности поршневых колец);
• низкое цетановое число дизельного топлива;
• недостаточное количество смазки;
• нарушение охлаждения поршня.

Почему прогорел поршень?

Почему прогорел поршень?

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Сами по себе дефекты в механической части двигателя, как известно, не появляются. Практика показывает: всегда есть причины повреждения и выхода из строя тех или иных деталей. Разобраться в них непросто, особенно, когда повреждены составляющие поршневой группы.

Поршневая группа — традиционный источник неприятностей, подстерегающих водителя, эксплуатирующего автомобиль, и механика, его ремонтирующего. Перегрев двигателя, небрежность в ремонте, — и пожалуйста, — повышенный расход масла, сизый дым, стук.

При «вскрытии» такого мотора неминуемо обнаруживаются задиры на поршнях, кольцах и цилиндрах. Вывод неутешителен — требуется дорогостоящий ремонт. И возникает вопрос: чем провинился двигатель, что его довели до такого состояния?

Двигатель, конечно, не виноват. Просто необходимо предвидеть, к чему приводят те или иные вмешательства в его работу. Ведь поршневая группа современного двигателя — «материя тонкая» во всех смыслах. Сочетание минимальных размеров деталей с микронными допусками и громадными силами давления газов, и инерции, действующими на них, способствует появлению и развитию дефектов, приводящих в конечном счете к выходу двигателя из строя.

Во многих случаях простая замена поврежденных деталей — не лучшая технология ремонта двигателя. Причина-то появления дефекта осталась, а раз так, то его повторение неминуемо.

Чтобы этого не случилось, грамотному мотористу, как гроссмейстеру, необходимо думать на несколько ходов вперед, просчитывая возможные последствия своих действий. Но и этого недостаточно — необходимо выяснить, почему возник дефект. А здесь без знания конструкции, условий работы деталей и процессов, происходящих в двигателе, как говорится, делать нечего. Поэтому, прежде чем анализировать причины конкретных дефектов и поломок, неплохо было бы знать...

Как работает поршень?

Поршень современного двигателя — деталь на первый взгляд простая, но крайне ответственная и одновременно сложная. В его конструкции воплощен опыт многих поколений разработчиков.

И в какой-то степени поршень формирует облик всего двигателя. В одной из прошлых публикаций мы даже высказали такую мысль, перефразировав известный афоризм: «Покажи мне поршень, и я скажу, что у тебя за двигатель».

Итак, с помощью поршня в двигателе решается несколько задач. Первая и главная — воспринять давление газов в цилиндре и передать возникшую силу давления через поршневой палец шатуну. Далее эта сила будет преобразована коленвалом в крутящий момент двигателя.

Решить задачу преобразования давления газов во вращательный момент невозможно без надежного уплотнения движущегося поршня в цилиндре. Иначе неминуем прорыв газов в картер двигателя и попадание масла из картера в камеру сгорания.

Для этого на поршне организован уплотнительный пояс с канавками, в которые установлены компрессионные и маслосъемные кольца специального профиля. Кроме того, для сброса масла в поршне выполнены особые отверстия.

Но этого мало. В процессе работы днище поршня (огневой пояс), непосредственно контактируя с горячими газами, нагревается, и это тепло надо отводить. В большинстве двигателей задача охлаждения решается с помощью тех же поршневых колец - через них тепло передается от днища стенке цилиндра и далее — охлаждающей жидкости. Однако в некоторых наиболее нагруженных конструкциях делают дополнительное масляное охлаждение поршней, подавая масло снизу на днище с помощью специальных форсунок. Иногда применяют и внутреннее охлаждение — форсунка подает масло во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Для надежного уплотнения полостей от проникновения газов и масла поршень должен удерживаться в цилиндре так, чтобы его вертикальная ось совпадала с осью цилиндра. Разного рода перекосы и «перекладки», вызывающие «болтание» поршня в цилиндре, негативно сказываются на уплотняющих и теплопередающих свойствах колец, увеличивают шумность работы двигателя.

Удерживать поршень в таком положении призван направляющий пояс — юбка поршня. Требования к юбке весьма противоречивы, а именно: необходимо обеспечить минимальный, но гарантированный, зазор между поршнем и цилиндром как в холодном, так и в полностью прогретом двигателе.

Задача конструирования юбки усложняется тем, что температурные коэффициенты расширения материалов цилиндра и поршня различны. Мало того, что они изготовлены из различных металлов, их температуры нагрева разнятся во много раз.

Чтобы нагретый поршень не заклинило, в современных двигателях принимают меры по компенсации его температурных расширений.

Во-первых, в поперечном сечении юбке поршня придается форма эллипса, большая ось которого перпендикулярна оси пальца, а в продольном — конуса, сужающегося к днищу поршня. Такая форма позволяет обеспечить соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, препятствуя заклиниванию.

Во-вторых, в ряде случаев в юбку поршня заливают стальные пластины. При нагревании они расширяются медленнее и ограничивают расширение всей юбки.

Использование легких алюминиевых сплавов для изготовления поршней — не прихоть конструкторов. На высоких частотах вращения, характерных для современных двигателей, очень важно обеспечить низкую массу движущихся деталей. В подобных условиях тяжелому поршню потребуется мощный шатун, «могучий» коленвал и слишком тяжелый блок с толстыми стенками. Поэтому альтернативы алюминию пока нет, и приходится идти на всяческие ухищрения с формой поршня.

В конструкции поршня могут быть и другие «хитрости». Одна из них — обратный конус в нижней части юбки, призванный уменьшить шум из-за "перекладки" поршня в мертвых точках. Улучшить смазку юбки помогает специальный микропрофиль на рабочей поверхности — микроканавки с шагом 0,0,5 мм, а уменьшить трение — специальное антифрикционное покрытие. Профиль уплотнительного и огневого поясов тоже определенный — здесь самая высокая температура, и зазор между поршнем и цилиндром в этом месте не должен быть ни большим (возрастает вероятность прорыва газов, опасность перегрева и поломки колец), ни маленьким (велика опасность заклинивания). Нередко стойкость огневого пояса повышается анодированием.

Все, что мы рассказали, — далеко не полный перечень требований к поршню. Надежность его работы зависит и от сопряженных с ним деталей: поршневых колец (размеры, форма, материал, упругость, покрытие), поршневого пальца (зазор в отверстии поршня, способ фиксации), состояния поверхности цилиндра (отклонения от цилиндричности, микропрофиль). Но уже становится ясно, что любое, даже не слишком значительное, отклонение в условиях работы поршневой группы быстро приводит к появлению дефектов, поломкам и выходу двигателя из строя. Чтобы в дальнейшем качественно отремонтировать двигатель, необходимо не только знать, как устроен и работает поршень, но и уметь по характеру повреждения деталей определить, почему, к примеру, возник задир или...

Почему прогорел поршень?

Анализ различных повреждений поршней показывает, что все причины дефектов и поломок делятся на четыре группы: нарушение охлаждения, недостаток смазки, чрезмерно высокое термосиловое воздействие со стороны газов в камере сгорания и механические проблемы.

Вместе с тем многие причины возникновения дефектов поршней взаимосвязаны, как и функции, выполняемые его различными элементами. Например, дефекты уплотняющего пояса вызывают перегрев поршня, повреждения огневого и направляющего поясов, а задир на направляющем поясе ведет к нарушению уплотнительных и теплопередающих свойств поршневых колец.

В конечном счете это может спровоцировать прогар огневого пояса.

Отметим также, что практически при всех неисправностях поршневой группы возникает повышенный расход масла. При серьезных повреждениях наблюдаются густой, сизый дым выхлопа, падение мощности и затрудненный запуск из-за низкой компрессии. В некоторых случаях прослушивается стук поврежденного поршня, особенно на непрогретом двигателе (о стуке поршня более подробно см. №№ 8,9/2000).

Иногда характер дефекта поршневой группы удается определить и без разборки двигателя по указанным выше внешним признакам. Но чаще всего такая «безразборная» диагностика неточна, поскольку разные причины нередко дают практически один и тот же результат. Поэтому возможные причины дефектов требуют детального анализа.

Нарушение охлаждения поршня — едва ли не самая распространенная причина появления дефектов. Обычно это происходит при неисправности системы охлаждения двигателя (цепочка: «радиатор — вентилятор — датчик включения вентилятора — водяной насос») либо из-за повреждения прокладки головки блока цилиндров. Во всяком случае, как только стенка цилиндра перестает омываться снаружи жидкостью, ее температура, а вместе с ней и температура поршня, начинают расти. Поршень расширяется быстрее цилиндра, к тому же неравномерно, и в конечном итоге зазор в отдельных местах юбки (как правило, вблизи отверстия под палец) становится равным нулю. Начинается задир — схватывание и взаимный перенос материалов поршня и зеркала цилиндра, а при дальнейшей работе двигателя происходит заклинивание поршня.

После остывания форма поршня редко приходит в норму: юбка оказывается деформированной, т.е. сжатой по большой оси эллипса. Дальнейшая работа такого поршня сопровождается стуком и повышенным расходом масла.

В некоторых случаях задир на поршне распространяется на уплотнительный пояс, завальцовывая кольца в канавки поршня. Тогда цилиндр, как правило, выключается из работы (слишком мала компрессия), а говорить о расходе масла вообще трудно, поскольку оно будет просто вылетать из выхлопной трубы.

Недостаточная смазка поршня чаще всего характерна для пусковых режимов, особенно при низких температурах. В подобных условиях топливо, поступающее в цилиндр, смывает масло со стенок цилиндра, и возникают задиры, которые располагаются, как правило, в средней части юбки, на ее нагруженной стороне.

Двухсторонний задир юбки обычно встречается при длительной работе в режиме масляного голодания, связанного с неисправностями системы смазки двигателя, когда количество масла, попадающего на стенки цилиндров, резко уменьшается.

Недостаток смазки поршневого пальца — причина его заклинивания в отверстиях бобышек поршня. Такое явление характерно только для конструкций с пальцем, запрессованным в верхнюю головку шатуна. Этому способствует малый зазор в соединении пальца с поршнем, поэтому «прихваты» пальцев чаще наблюдаются у относительно новых двигателей.

Чрезмерно высокое термосиловое воздействие на поршень со стороны горячих газов в камере сгорания — частая причина дефектов и поломок. Так, детонация приводит к разрушению перемычек между кольцами, а калильное зажигание — к прогарам (более подробно см. №№ 4, 5/2000).

У дизелей чрезмерно большой угол опережения впрыска топлива вызывает очень быстрое нарастание давления в цилиндрах («жесткость» работы), что также может вызвать поломку перемычек. Такой же результат возможен и при использовании различных жидкостей, облегчающих запуск дизеля.

Днище и огневой пояс могут повреждаться при слишком высокой температуре в камере сгорания дизеля, вызванной неисправностью распылителей форсунок. Аналогичная картина возникает и при нарушении охлаждения поршня — например, при закоксовывании форсунок, подающих масло к поршню, имеющему кольцевую полость внутреннего охлаждения. Задир, возникающий на верхней части поршня, может распространяться и на юбку, захватывая поршневые кольца.

Механические проблемы, пожалуй, дают самое большое разнообразие дефектов поршневой группы и их причин. Например, абразивный износ деталей возможен как «сверху», из-за попадания пыли через рваный воздушный фильтр, так и «снизу», при циркуляции абразивных частиц в масле. В первом случае наиболее изношенными оказываются цилиндры в верхней их части и компрессионные поршневые кольца, а во втором — маслосъемные кольца и юбка поршня. Кстати, абразивные частицы в масле могут появиться не столько от несвоевременного обслуживания двигателя, сколько в результате быстрого износа каких-либо деталей (например, распредвала, толкателей и др.).

Редко, но встречается эрозия поршня у отверстия «плавающего» пальца при выскакивании стопорного кольца. Наиболее вероятные причины этого явления — непараллельность нижней и верхней головок шатуна, приводящая к значительным осевым нагрузкам на палец и «выбиванию» стопорного кольца из канавки, а также использование при ремонте старых (потерявших упругость) стопорных колец. Цилиндр в таких случаях оказывается поврежденным пальцем настолько, что уже не подлежит ремонту традиционными методами (расточка и хонингование).

Иногда в цилиндр могут попадать посторонние предметы. Такое чаще всего происходит при неаккуратной работе во время обслуживания или ремонта двигателя. Гайка или болт, оказавшись между поршнем и головкой блока, способны на многое, в том числе и просто «провалить» днище поршня.

Рассказ о дефектах и поломках поршней можно продолжать очень долго. Но и того, что уже сказано, достаточно, чтобы сделать некоторые выводы. По крайней мере, уже можно определить...

Как избежать прогара?

Правила очень просты и вытекают из особенностей работы поршневой группы и причин появления дефектов. Тем не менее, многие водители и механики забывают о них, что называется, со всеми вытекающими последствиями.

Хотя это и очевидно, но при эксплуатации все-таки необходимо: содержать в исправности системы питания, смазки и охлаждения двигателя, вовремя их обслуживать, излишне не нагружать холодный двигатель, избегать применения некачественного топлива, масла и несоответствующих фильтров и свечей зажигания. А если что-то с двигателем не так, не доводить его «до ручки», когда ремонт уже не обойдется «малой кровью».

При ремонте необходимо добавить и неукоснительно выполнять еще несколько правил. Главное, на наш взгляд, — нельзя стремиться к обеспечению минимальных зазоров поршней в цилиндрах и в замках колец. Эпидемия «болезни малых зазоров», когда-то поразившая многих механиков, все еще не прошла. Более того, практика показала, что попытки «поплотнее» установить поршень в цилиндре в надежде на уменьшение шума двигателя и увеличение его ресурса почти всегда заканчиваются обратным: задирами поршней, стуками, расходом масла и повторным ремонтом. Правило «лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше» работает всегда и для любых двигателей.

Остальные правила традиционны: качественные запасные части, правильная обработка изношенных деталей, тщательная мойка и аккуратная сборка с обязательным контролем на всех этапах.

	Задиры на юбке могут образоваться в результате недостаточного зазора или перегрева. В последнем случае они располагаются ближе к отверстию пальца.
	Недостаточная смазка явилась причиной одностороннего задира юбки (а). При дальнейшей работе в таком режиме задир распространяется на обе стороны юбки (б).
	Схватывание пальца в отверстии бобышек поршня произошло сразу после запуска двигателя. Причина — малый зазор в соединении и недостаточная смазка.
	Залегание колец в канавках и задиры в результате слишком высокой температуры в камере сгорания (а). При недостаточном охлаждении днища задир распространяется на всю верхнюю часть поршня (б)
	Плохая фильтрация масла послужила причиной абразивного износа юбки, цилиндров и поршневых колец.
	Деформированный шатун обычно приводит к несимметричному пятну контакта юбки с цилиндром из-за перекоса поршня.

Один рижанин взял у знакомого дизельную машину, и поехал в Литву. Из Литвы машину привезли на буксире - что-то с мотором. Двигатель не заводился, померили компрессию - ее не было. Разобрали - и увидели оплавленные поршни (см. фото). Из-за чего это произошло - по вине водителя, или причина в чем-то другом?

Ситуация

По рассказу водителя, дело было на трассе. Почувствовал потерю тяги, остановился. Что странно - обороты не сбрасывались до холостого хода. Более того - они вдруг начали самопроизвольно расти, и поднялись почти до 4000 об/мин. Выключение зажигания не помогло - двигатель продолжал работать, а заглушить его получилось только варварским способом - удерживая тормоз, воткнуть на месте пятую передачу, и бросить сцепление. Владелец машины сначала не поверил - по его мнению, водитель просто “поотжигал” по литовским скоростным автострадам, и загубил дизель. Но механики, увидев симптомы, сказали, что водитель не при чем. Наоборот, он правильно сделал, что не растерялся, и заглушил мотор. Иначе бы тот окончательно пошел вразнос, и последствия были бы куда хуже.

Причины

Первое, на что подумали - турбина. Бывает, что из-за разрушения ее втулок масло начинает поступать в камеры сгорания, и двигатель от этого разносит очень быстро. Но турбина была в порядке, уровень масла - тоже. Дело было в форсунках. Одна из них - в первом цилиндре - зависла в открытом положении. То есть, топливо лилось постоянно. Кстати, поршень в этом цилиндре был поврежден сильнее всего. Почему такое случается? Как правило - от изношенности или, чаще, засоренности форсунок из-за некачественного топлива. Перестраховаться от такого явления на сто процентов, наверное, невозможно. Но все же можно снизить вероятность его наступления. Часто, когда одна или несколько форсунок начинают неправильно работать, звук мотора становится жестче. Правда, услышать это на ходу зачастую проблематично даже для опытного человека. То есть, остается профилактика.

Действия

В идеале, некоторые производители рекомендуют менять форсунки после 120-150 тыс. км пробега. Понятно, что в наших условиях такое расточительство не особо приемлемо - например, для дизельного VW Passat B5 одна форсунка стоит около 200 латов. Но хотя бы промыть форсунки при таком пробеге - наверное, не помешает. Наименее затратный вариант - добавление в топливо моющей присадки, а наиболее действенный - проверка состояния “живьем”, и промывка на стенде (в среднем - 25-50 латов за форсунку). Кстати, если приходилось заправляться сомнительным топливом, то промывка может потребоваться уже через 20-30 тыс. км. Кстати, если в морозы дизель плохо заводился по утрам, компрессия, а также все его узлы и агрегаты были, вроде, в порядке, одна из причин - частично засоренные форсунки. А если, например, двигатель плохо заводится “на горячую”, то один из вариантов - зависание запорного клапана, пока форсунка не остынет. То есть, при подобных симптомах во избежание вышеупомянутых последствий озадачиться состоянием форсунок заранее будет совсем не лишним.

Семен ЗАХАРОВ

R?ga автомобильная