Потянутый» поршень – очевидное невероятное

«Потянутый» поршень – очевидное невероятное

Дизельные двигатели прочно вошли в нашу жизнь. Современные электронные системы позволяют использовать дизельные двигатели во всех отраслях и производствах.

Но как и любой механизм, дизельный двигатель нуждается в уходе и ремонте. Правильная эксплуатация и ремонт, залог успешной и долговременной службы дизельного двигателя.

Но всегда ли правильно осуществляется эксплуатация и ремонт?

«Качественный» ремонт

Рассмотрим конкретный случай на примере дизельного двигателя грузового автомобиля Камаз. Почему именно данный автомобиль? Потому что Камаз является одним из самых распространенных, грузовых автомобилей эксплуатируемых в нашей стране.

По каким-то причинам дизельному двигателю потребовалась замена поршня. Ремонт был произведен в соответствии с техническим регламентом в специальной мастерской автомобильного парка.

Был заменен один поршень и на него установлены новые компрессионные и маслосъемные кольца. Произведен ремонт топливной дизельной аппаратуры, настройка и регулировка форсунок. Двигатель установлен на автомобиль и произведен первый запуск.

Первый блин

Двигатель запустился легко и проработал 4 часа на небольших оборотах. Через некоторое время грузовик вышел на линию и отправился в первую поездку.

Во время движения водитель все время внимательно контролировал температуру охлаждающей жидкости и давление масла в системе смазки двигателя. Все было в пределах нормы.

Вернулся грузовик в парк на буксире. Причина — неизвестный стук в двигателе.

После разборки двигателя оказалось, что у двигателя «потянуло» замененный поршень.

Справка – потянутым поршнем называется поршень с измененной геометрией. Чаще всего поршень принимает геометрию овала.

Кто виноват?

Моторист, выполнявший замену поршня, выставил претензии водителю, указав на главную причину — перегрев двигателя вследствие его перегрузки.

Водитель в свою очередь уверил, что внимательно следил за температурным режимом и не перегружал двигатель.

Попытка номер два

Было принято решение о неисправности температурного датчика. При проверке температурного датчика, указателя температуры, термостата и радиатора, неисправностей не выявлено.

Для того чтобы уравновесить баланс цилиндров, помимо «потянутого» поршня, был заменен поршень противоположного цилиндра. Поршня тщательно подобраны и сбалансированы.

Двигатель обкатан в течение 8 часов, после чего грузовик вернулся на линию. Через два дня эксплуатации, грузовик на буксире вернулся в автопарк с заклинившим двигателем.

Виновные есть?

После демонтажа и разборки силового агрегата нашлась причина. Потянутыми оказались уже два новых, замененных поршня.

Опять виновником всего был признан водитель за несоблюдение температурного режима и перегрузки двигателя.

Есть ответ

Но так ли это? Давайте разбираться с самого начала.

Что произошло с двигателем после первого ремонта? Ответ довольно прост – перегрев и перегрузка.

Но как же так, ведь водитель уверен в том что температура двигателя во время работы не превышала 90 градусов?

Причины и следствие

Для того чтобы понять, необходимо рассмотреть работу дизельного двигателя в целом.

В нашем случае мы имеем 8-ми цилиндровый дизельный двигатель. При работе, все 8 цилиндров работают вместе, нагрузка равномерно распределяется на все цилиндры. Соответственно и температура цилиндров относительно одинакова у всех.

Но что произойдет, если мы, в рабочем двигателе, заменим один поршень? Правильно, у нас появится один новый поршень и 7 рабочих. Естественно в цилиндре с новым поршнем компрессия и сгорание топлива будет намного лучше, чем во всех остальных.

Простым языком это выглядит так – мы имеем 8 опор установленных вертикально. Все опоры одинакового размера. Каждая опора может выдержать нагрузку не более 10 кг. На них укладывается груз весом 80 кг, все нормально, опоры стоят.

Но что произойдет, если одна опора окажется немного выше всех остальных?

Все 80 кг окажутся на одной опоре, она согнется до одного уровня с остальными. Так как она все время будет испытывать большую нагрузку, она в конечном итоге деформируется, или сломается. И даже если мы уменьшим нагрузку до 40 кг, т.е. вдвое, эффект будет тот же.

Другими словами, этот цилиндр будет намного мощней всех.

Что произойдет, если мы даже немного, нагрузим такой двигатель? Ответ понятен каждому, вся нагрузка ляжет на самый мощный цилиндр. Остальные будут работать с наименьшей нагрузкой.

Даже незначительная нагрузка на автомобиль, превысит допустимую норму нагрузки на один цилиндр. Естественно, такой цилиндр, имея большую нагрузку и меньшую выработку, будет перегреваться.

Не Чернышевский – но что делать?

Как это можно определить по указателю температуры? Никак, так как датчик указывает температуру двигателя в целом и не может определить температуру отдельного цилиндра.

Итог, даже соблюдая осторожность и не перегружая двигатель, происходит перегрев и деформация поршня.

• После замены двух поршней ситуация не улучшилась.
• Заклинившие, от перегрева поршня, привели к остановке двигателя.

Что же нужно было сделать, чтобы избежать подобных проблем?

Все предельно просто

Ответ прост, произвести ремонт в специализированной мастерской с последующей качественной обкаткой и диагностикой. Ведь если двигатель качественно обкатался, не возникло бы проблем с перегрузкой и деформацией.

Правильная диагностика, обкатка и настройка двигателя важный этап в его последующей эксплуатации.

Поэтому для ремонта своего грузовика обращайтесь только в проверенные, профессиональные компании.

Ремонт грузовых автомобилей – мы №1 по праву.

По всем вопросам и для записи на ремонт обращайтесь по телефону: +7 (985) 905-83-18

Адрес грузового сервиса: г. Подольск, проспект Юных Ленинцев, 59а

Электронная почта: [email protected]

Hарушения режима сгорания 1/3

Головка поршня полностью изношена? Перемычка между кольцами сломана между первым и вторым компрессионными поршневыми кольцами? Задиры на поршне или повреждения из-за перегрева, тем не менее, отсутствуют. Откуда берутся следы ударов на головке поршня? Масляный нагар почти отсутствует. Изношены поршневые кольца. Каковы причины этих повреждений? О наиболее вероятных причинах рассказывает эта статья.

Трещины в днище и в углублениях днища поршня (дизельный двигатель)

Описание повреждения

• Трещины от напряжения по краю углубления.
• Основная трещина до бобышки поршня.
• Прожженный канал от углубления до области под маслосъемным поршневым кольцом, возникший под действием отработавших газов, протекавших через основную трещину.

Оценка повреждения

Материал поршня местами сильно нагревается: в предкамерных двигателях в местах попадания предкамерных струй (рис. 3 и рис. 4), а в двигателях с непосредственным впрыском – по краю углубления (рис. 1). В этих местах материал сильнее расширяется. Поскольку перегретые места окружены холодным материалом, материал подвергается здесь выходящей за пределы эластичности деформации. При остывании происходит противоположный процесс: в местах, в которых материал сначала подвергался обжатию и вытеснению, возникает нехватка материала.

В результате этого появляются напряжения при растяжении, которые вызывают трещины от напряжения. Если на напряжения от термической нагрузки накладываются напряжения от прогибания пальца, то из трещин от напряжения образуется очень широкая основная трещина, которая приводит к поломке и выходу поршня из строя.

Возможныe причины

• Ошибки в приготовлении смеси из-за неподходящих впрыскивающих форсунок, нарушений в работе топливного насоса высокого давления и повреждений предкамеры.
• Высокая температура из-за неисправностей в системеохлаждения.
• Неисправности моторного тормоза или его чрезмерноеиспользование. Последствие: перегрев.
• Недостаточное охлаждение поршней с охлаждающим каналом, например, из-за забитых или изогнутых форсунок охлаждающего масла.
• Перепады температур в двигателях с часто меняющейся нагрузкой, например, в городских автобусах или землеройных машинах.
• Использование поршней неверной спецификации,например, без охлаждающего канала, хотя нужно было использовать поршень с охлаждающим каналом.
• Монтаж поршней других изготовителей, не усиленных волокнистыми вставками по краю углубления.
• Монтаж поршней с неподходящей для двигателя формой углубления (см. главу «Задиры на головке поршня в результате использования неподходящих поршней»).

Поломки перемычек между канавками колец

Описание повреждения

• Поломка перемычки между канавками первого и второго компрессионных поршневых колец на одной стороне поршня (рис. 1).
• Повреждение начинается на дне верхней канавки и проходит под углом внутрь поршня, заканчиваясь на дне расположенной ниже канавки (рис. 2).
• Повреждение распространяется по направлению вниз.
• Задиры на поршне или проявления перегрева отсутствуют.

Рис. 1 + Рис. 2: Поперечное сечение места поломки

Оценка повреждения

Причиной поломок перемычек между канавками являются не дефекты материала, а чрезмерная нагрузка на материал. Различают 3 причины:

1. Детонационное сгорание:
Октановое число топлива не покрывает потребность двигателя во всех режимах работы и нагрузки (см. главу «Общая информация о повреждениях поршня из-за нарушений режима сгорания в двигателях с принудительным воспламенением смеси»). Поломки перемычек между канавками колец из-за детонационного сгорания возникают большей частью на нагруженной стороне. Причиной детонационного сгорания в дизельном двигателе является задержка зажигания.

2. Гидравлические удары:
В неработающем или работающем двигателе жидкость (вода, охлаждающее средство, масло или топливо) случайно попадает в камеру сгорания. Поскольку жидкости не поддаются сжатию, во время такта сжатия возникает огромная нагрузка на поршень и кривошипно-шатунный механизм. Последствие: поломки перемычек между канавками колец, поломки бобышек или повреждения шатунов и коленчатого вала. На рис. 3 показано прохождение трещины, образовавшейся в результате детонационного сгорания и гидравлических ударов: вызвавшее поломку усилие воздействовало сверху на перемычку между канавками колец, из-за чего концы трещины разошлись книзу.

3. Ошибки при монтаже:
Из-за неправильно сжатых поршневых колец во время монтажа поршней требуется приложить больше усилий. В результате применения силы при вдавливании или вбивании поршня возникают повреждения перемычек между канавками колец в виде тонких трещин. Перемычки между канавками колец выламываются в обратном направлении, потому что в этом случае давление действует снизу (рис. 4).

Возможныe причины

Детонационное сгорание в двигателях с принудительным воспламенением смеси:

• Использование топлива с недостаточной детонационной стойкостью. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т.е. октановое число топлива должно обеспечивать требуемую детонационную стойкость для двигателя во всех рабочих состояниях.
• Дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива.
• Слишком высокая степень сжатия, вызванная чрезмерным шлифованием торцевой поверхности блока цилиндров двигателя и головки блока цилиндров, например, в ходе ремонта или тюнинга двигателя.
• Слишком большое опережение зажигания.
• Слишком бедная смесь и в результате этого повышенная температура сгорания.
• Слишком высокая температура всасываемого воздуха, например, из-за недостаточной вентиляции моторного отсека или несвоевременного переключения заслонки всасываемого воздуха на летний режим (особенно в старых карбюраторных двигателях).

Детонационное сгорание в дизельных двигателях:

• Впрыскивающие форсунки плохо распыляют топливо или негерметичны.
• Слишком низкое давление впрыска впрыскивающих форсунок.
• Слишком низкое давление сжатия из-за использования неподходящих уплотнений головки блока цилиндров, слишком малые выступы поршней, негерметичные клапаны, поврежденные или изношенные поршни.
• Неисправные уплотнения головки блока цилиндров.
• Повреждения предкамеры.
• Ненадлежащее или чрезмерное применение средств для облегчения пуска (пусковая жидкость в аэрозольнойупаковке) при запуске холодного двигателя.
• Неисправный турбонагнетатель.

При гидравлических ударах:

• Случайное всасывание воды при переезде через скопления воды или из-за попадания большого количества брызг от движущихся впереди или проезжающих мимо транспортных средств.
• Заполнение цилиндра при неработающем двигателе:
  • водой из-за негерметичности уплотнения головки блока цилиндров или трещин в деталях.
  • топливом из-за негерметичности впрыскивающих форсунок (только у двигателей с принудительным воспламенением смеси и системой впрыска). Остаточное давление в системе впрыска сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр.

В обоих случаях описанное повреж- дение возникает при пуске.

Акселерометры компании Meggitt: решения для задач любой сложности

Пьезоэлектрические акселерометры

Пьезоэлектрические акселерометры широко известны благодаря своей надежности, долговечности, высокому значению среднего времени наработки на отказ и возможности работать в условиях экстремальных температур. Для преобразования высокоимпедансного сигнала заряда акселерометра в низкоимпедансный выходной сигнал напряжения требуется соответствующая электроника, например трехканальный преобразователь сигнала 133 компании Meggitt или серия усилителей 2771C. Линейка пьезоэлектрических акселерометров Meggitt представлена широким набором моделей, отличающихся размерами, характеристиками и конфигурацией, что позволяет выбрать решение для измерения вибраций и ударов на любом объекте, будь то самолет, космический корабль или спутник, и для любых условий эксплуатации, в частности для сверхнизких и сверхвысоких температур или радиационных воздействий.

Рис. 1. Варианты конструкций пьезоэлектрических акселерометров: компрессионного типа (слева); сдвигового типа (справа)

Рис. 2. Трехосный высокотемпературный пьезоэлектрический акселерометр (модель 2280) компании Meggitt

Пьезоэлектрический акселерометр представляет собой механическую систему с одной степенью свободы, совершающую вынужденные колебания под влиянием силы, действующей со стороны объекта. Чувствительный элемент пьезоакселерометра состоит из массы, прикрепленной посредством пьезоэлектрического элемента к основанию таким образом, что при возникновении вибраций или ударов основания возникает сила реакции массы, вызывающая деформацию пьезоэлемента и генерирующая в нем заряд, пропорциональный величине виброускорения. При этом существуют различные типы конструкции чувствительного элемента, которые позволяют добиться преимущества в тех или иных областях применения. Например, пьезоакселерометры компрессионного типа (рис. 1), где пьезоэлемент работает на растяжение-сжатие, идеально подходят для измерения малых величин виброускорения, поскольку такая конструкция позволяет получить высокую чувствительность. Конструкция пьезоакселерометров сдвигового типа, где пьезоэлемент работает на сдвиг, дает возможность получить малые габариты и массу прибора, что позволяет использовать их для измерений на объектах с малой массой и габаритами. Бесспорное преимущество пьезоакселерометров такого типа — возможность максимально развязать чувствительный элемент от основания и тем самым существенно снизить передачу механических напряжений основания на чувствительный элемент и температурные погрешности. Полоса пропускания пьезоакселерометров при помощи электроники может быть подстроена под необходимую полосу частот, что помогает, в частности, избавиться от появления в выходном сигнале колебаний на частотах, соответствующих собственным частотам чувствительного элемента акселерометра.

Другая особенность пьезоэлектрических акселерометров заключается в их применении при чрезвычайно широком диапазоне температур — от криогенных до экстремально высоких, например внутри газотурбинного двигателя (рис. 2). На сегодня линейка пьезоакселерометров компании Meggitt содержит широкий спектр моделей различных размеров и формы, от миниатюрных моделей для тестирования мелкой электроники и печатных плат до пьезоакселерометров больших размеров, предназначенных для сейсмических измерений.

Пьезоэлектрические датчики давления и микрофоны

Помимо пьезоэлектрических акселерометров, в линейке продукции компании Meggitt присутствуют датчики динамического давления и микрофоны, построенные по схожему принципу. Линейка пьезоэлектрических датчиков динамического давления разработана таким образом, что позволяет прибору стабильно работать в условиях вибраций и высоких температур с хорошей температурной стабильностью вплоть до +538 °C. Это дает возможность применять датчики в жестких условиях эксплуатации — для проведения измерений в камере сгорания, на испытательных стендах для двигателей, в аэродинамических трубах и двигателях и т.?д. Пьезоэлектрические микрофоны предназначены для измерения параметров высокоинтенсивного акустического шума и очень малых флуктуаций давления. Они нечувствительны к изменениям высоты и вибрациям, а их конструкция предусматривает эксплуатацию в широком диапазоне температур.

Пьезоакселерометры со встроенной электроникой (Isotron)

Акселерометры Isotron являются теми же самыми пьезоэлектрическими акселерометрами, но дополнительно оснащенными усилителем заряда для преобразования сигнала заряда акселерометра в низкоимпедансный выходной сигнал напряжения, что избавляет от необходимости применять внешний усилитель. Такое решение снижает остроту проблем, связанных с передачей сигнала по кабелю на большие расстояния и зашумлением сигнала, но ограничивает диапазон рабочих температур и делает датчик более чувствительным к электростатическому разряду. Электроника акселерометров Isotron соответствует общепринятым стандартам, что разрешает применять их не только с анализаторами и системами сбора данных, доступными у компании Meggitt, но и с любыми другими.

Рис. 3. Трехосный сверхминиатюрный пьезоэлектрический акселерометр Isotron со встроенной электроникой (модель 35B) компании Meggitt

Несмотря на указанные особенности, пьезоакселерометры со встроенной электроникой очень широко распространены в качестве акселерометров как общего, так и специального назначения в отсутствие экстремальных условий окружающей среды. Линейка акселерометров Isotron компании Meggitt представлена широким модельным рядом решений различного размера и формы, с разной чувствительностью и диапазоном измерения (рис. 3, 4). Ряд разработок компании Meggitt в этой области является уникальным, например, сверхминиатюрные модели с полосой пропускания 30 кГц или сверхчувствительные модели для измерения сейсмических колебаний, или модели с расширенным температурным диапазоном, превышающим принятые индустриальные стандарты для акселерометров со встроенной электроникой.

Рис. 4. Малошумящий высокочувствительный пьезоэлектрический акселерометр Isotron со встроенной электроникой (модель 86) компании Meggitt

Рис. 5. Вариант конструкции пьезорезистивного акселерометра

Пьезорезистивные акселерометры

Пьезорезистивные акселерометры — идеальный вариант для измерения ударов, особенно большой величины. Они очень часто используются при проведении краш-тестов автомобилей, тестов на удары и падения грузов в упаковке, испытаниях оружия. Такие акселерометры изготавливаются методами микромеханики и представляют собой подвижную массу на упругом подвесе с пьезорезистивными элементами, соединенными в мостовую схему (рис. 5). При возникновении ускорения основания подвижная масса начинает отклоняться от своего нейтрального положения, вызывая появление механических напряжений в пьезорезисторах, что приводит к изменению их сопротивления, разбалансировке моста и появлению напряжения в диагонали моста, пропорционального измеряемому ускорению. В зависимости от назначения в некоторых акселерометрах предусмотрено большое демпфирование для предотвращения их ухода в насыщение, в то время как в других, наоборот, от демпфирования стараются избавиться для повышения полосы пропускания акселерометров. Пьезорезистивные акслерометры обладают высоким соотношением сигнал-шум, температурным диапазоном –20…+120 °C, а возможность измерения постоянных ускорений позволяет применять их для определения плавно нарастающих ускорений, в том числе в краш-тестах. Линейка пьезорезистивных акселерометров компании Meggitt предусматривает различные варианты корпусов с различными габаритами, что делает легким и удобным выбор решений для конкретной задачи (рис. 6).

Рис. 6. Сверхлегкий пьезорезистивный акселерометр (модель 7264H) компании Meggitt

Пьезорезистивные датчики давления

Помимо линейки пьезорезистивных акселерометров, компания Meggitt предлагает линейку пьезорезистивных датчиков давления, реализованную на основе той же технологии: на чувствительном элементе в виде мембраны, изготовленной методами микромеханики, расположены пьезорезистивные элементы, соединенные в мостовую схему. Такие датчики отличаются широкой полосой пропускания, хорошей чувствительностью, линейностью и малым гистерезисом и могут применяться для измерения динамического и статического давления при проведении испытаний и измерений в авиакосмической отрасли, автомобильной промышленности, машиностроении и прочих областях (рис. 7).

Рис. 7. Миниатюрный высокочувствительный пьезорезистивный датчик давления (модель 8510C) компании Meggitt

Емкостные акселерометры

Акселерометры емкостного типа компании Meggitt, как и пьезорезистивные акселерометры, изготавливаются методами МЭМС-технологии, но существенно отличаются по конструкции и характеристикам. Такие акселерометры представляют собой структуру типа «сандвич», где чувствительный элемент в виде подвижной массы, связанной с рамкой посредством упругого подвеса, размещается между двумя ответными частями, образуя дифференциальную емкостную структуру (рис. 8). При наличии ускорения основания подвижная масса отклоняется от своего нейтрального положения, и с дифференциального емкостного датчика перемещения поступает сигнал, пропорциональный измеряемому ускорению.

Рис. 8. Конструкция емкостного акселерометра: общий вид чувствительного элемента типа «сэндвич» (слева); увеличенный вид упругого подвеса акселерометра (справа)

Акселерометры емкостного типа, как правило, применяются для измерения постоянных ускорений и вибраций в относительно узкой полосе частот, в частности для определения параметров движения подвижных объектов, проведения динамических испытаний, систем мониторинга. Наличие газового демпфирования и ограничителей отклонения подвижной массы позволят акселерометрам сохранять свою работоспособность даже при наличии ударов и вибраций. В совокупности с интегрированной электроникой удается получить акселерометры со стабильными и хорошими точностными и динамическими характеристиками и температурным диапазоном –55…+125 °C (рис. 9).

Рис. 9. Емкостной акселерометр (модель 7290D) компании Meggitt

Кроме датчиков, описанных выше, компания Meggitt предлагает оборудование и дополнительные аксессуары, которые используются вместе с датчиками для построения системы сбора данных и решения задач испытания и измерения. К таким приборам относятся всевозможные усилители и преобразователи сигналов, начиная от портативных устройств и заканчивая стационарными лабораторными вариантами; возбудители колебаний для структурного анализа конструкций, от электромагнитных низкочастотных моделей до пьезоэлектрических высокочастотных возбудителей; модальные молотки, а также широкий спектр различных кабелей и соединителей, включающий малошумящие варианты и высокотемпературные жесткие кабели, и прочие аксессуары для акселерометров и измерительных систем.

В линейке датчиков Meggitt присутствуют и «умные» модели датчиков iTEDS со встроенной памятью, соответствующие стандарту IEEE 1421.4. Встроенная память предназначена для хранения серийного номера датчика и индивидуальных калибровочных данных, что позволяет быстро настроить измерительную систему и при этом избежать ошибок.

Хотелось бы уделить особое внимание основным характеристикам виброакселерометров, о которых следует помнить при выборе той или иной модели. Как правило, выбор стоит начинать с определения требуемой чувствительности акселерометра, максимальной измеряемой частоты вибрации, которая зависит от собственной частоты акселерометра, и его массы — от этих трех ключевых взаимосвязанных характеристик зависит тип используемого акселерометра. Каждая конструктивная схема (например, пьезоакселерометры компрессионного или сдвигового типа) обладает присущей только ей чувствительностью. Большая чувствительность схемы позволяет получить при одной и той же величине чувствительности виброакселерометр с меньшей массой и габаритами и, соответственно, с большей собственной частотой и полосой пропускания. Очевидно, что увеличение массы и размеров акселерометра в любой конструктивной схеме приведет к увеличению чувствительности прибора и одновременному снижению собственной частоты и полосы пропускания.

Выбор массы акселерометра зависит от массы конструкции или ее элементов — чем больше масса акселерометра приближается к величине массы объекта, чьи колебания необходимо измерять, тем больше сам акселерометр будет влиять на эти колебания и на частотные характеристики конструкции в целом. В связи с этим массу акселерометра желательно выбирать таким образом, чтобы она составляла не более 5% от массы исследуемого элемента.

Верхняя частота полосы пропускания, как уже упоминалось, определяется собственной частотой акселерометра и его способом крепления. В случае хорошего жесткого крепления АЧХ является практически прямой вплоть до частоты, соответствующей 20% от собственной частоты. При помощи схем компенсации сигнала в электронике и его фильтрации можно увеличить полосу пропускания до 50% от собственной частоты. Нижняя частота полосы пропускания обычно соответствует значениям в пределах 1–5 Гц и определяется используемой электроникой.

Помимо указанных характеристик, на первом этапе также надо обратить внимание на диапазон измерения акселерометра, определяющий максимальную величину измеряемого ускорения. Затем можно переходить к точностным и эксплуатационным параметрам, таким как нелинейность выходной характеристики, перекрестная чувствительность, температурный коэффициент изменения масштабного коэффициента, шумовые составляющие, температурный диапазон, и прочим.

В заключение хотелось бы отметить, что в большинстве случаев каждая задача требует индивидуального подхода, и указанная последовательность не является аксиомой. Так, при необходимости проводить испытания в условиях повышенных температур на первое место может выйти диапазон рабочих температур и отодвинуть на второй план прочие характеристики.

Статья опубликована в журнале « Компоненты и технологии » №11’2017.

Гидроудар двигателя. Причины и последствия

Причины и последствия гидроудара ДВС

Зачастую многие автомобилисты попадают в неприятную ситуацию, когда транспортное средство глохнет, застревая колесами в глубоких лужах, которые образовались после продолжительного и мощного ливня. Эта неисправность может произойти по различным причинам, однако в большинстве случаев проблема заключается в гидроударе двигателя.

Описание неисправности

Специалисты, работающие в сфере автомеханики, а также бывалые водители обозначают гидроудар ДВС, как эффект попадания внутрь цилиндров посторонней жидкости в количестве, превышающем объем камеры сгорания.

Такое определение термина нельзя считать до конца правильным. Если руководствоваться понятиями гидродинамики, то гидравлическим ударом называют событие, которое возникает в системе, наполненной жидкостью, при условии резкого изменения скорости потока. В результате чего в объеме происходит сильная отдача ударной волной, вызывая губительные последствия.

Главной причиной разрушения является несжимаемость жидкости. Это свойство имеют почти все виды жидких веществ. Стоит также обратить внимание на тот факт, что проблема рискует проявиться, если жидкость даже в небольшом количестве скапливается в надпоршневом пространстве.

Факторы, влияющие на возникновение гидроудара

Основной причиной гидравлического удара считается поступление жидкости внутрь цилиндров. Когда колеса транспортного средства оказываются в глубокой луже, вода начинает попадать через воздухозаборники и воздушный фильтр и представляет угрозу для всего механизма. По этой причине водители должны внимательно следить за дорогой и избегать на своем пути даже неглубоких ям и впадин, наполненных дождевой водой. Если преодолевать препятствие на высокой скорости, жидкость поднимется выше допустимого уровня и зальет воздухозаборники.

Еще одной причиной этого явления называют проникновение внутрь цилиндров охлаждающей жидкости или потока масла, когда происходит перелом турбинного вала через впускной коллектор и ТКР.

Характеристика процесса

Во время перемещения поршня к верхней мертвой отметке оказавшееся в цилиндре масло или вода демонстрирует увеличивающееся сопротивление и мешает поступательному движению. Соединенный между собой шатун и поршень подвергается чрезмерному сжатию.

Такие нарушения могут вызвать следующие последствия:

• незапланированную остановку автомобиля;
• изменение юбки поршня.

Из-за увеличивающейся механической нагрузки возрастает сила трения, поэтому проворот шатуна, который находится на поршневом пальце, становится невозможным. Коленвал принуждает пару делать совместные повороты одновременно. Наблюдается изменение юбки поршня по причине того, что она сильно прижимается к стенкам цилиндра.

Шатун также деформируется, поскольку происходит взаимодействие продольных сил сжатия и поперечных усилий, передающихся от коленвала. Возникающий угол искривления влияет на заклинивание группы внутри цилиндра, а также выход поршня за пределы, установленные для нижнего уровня мертвой точки при условии обычного функционирования и удара стенками коленвала при очередном обороте.

Вероятность аварии остается высокой, даже если небольшое количество жидкости попадет в надпоршневое пространство, и ее объем будет меньше размера камеры сгорания. Тогда движение поршня тоже снижается, поскольку естественный поворот шатуна не сможет произойти из-за деформации различной степени.

Данный вариант опасен не менее губительными последствиями. В цилиндре начинает происходить постепенное уменьшение компрессии, но не она становится основной причиной нарушения работы всей системы. Если автомобиль продолжает движение в таком состоянии, деформированный шатун в дополнение подвергается знакопеременным изгибающим нагрузкам, сила которых обуславливается степенью деформации. Металл постепенно изнашивается и через определенное время разрушается. Если повреждения незначительные, то автомобиль может проехать еще около 5 тыс. км, прежде чем произойдет авария и случится обрыв шатуна, разрыв цилиндра и деформация поршня.

Важно учитывать тот момент, что приложенная к поршню и другим деталям нагрузка является по-настоящему огромной. Она зависит от двигателя и инерции автомобиля, которая называется силой, испытываемой коленвалом, даже когда мотор уже заглох. В итоге увеличивается уровень давления в цилиндрических блоках.

Возможные последствия для автомобиля

• Деформация шатуна, которая происходит в любом случае и не зависит от количества оказавшейся жидкости в камере сгорания;
• Неисправность шатуна;
• Изменение состояния поршня;
• Выход из строя стенок цилиндра;
• Порча корпуса блока цилиндров;
• Поломка шпилек крепления головки блока, находящейся под давлением;
• Разрыв прокладки ГБЦ.

Первое, с чем может столкнуться водитель после гидроудара, — это заглохший двигатель. Последствия такой неприятности не слишком катастрофические. Придется только заменить пару поршневых групп и деформированный шатун.

Гидроудар в транспортных средствах, которые работают на дизельном топливе, протекает гораздо серьезнее, что связано с небольшой по сравнению с бензиновыми автомобилями камерой сгорания. Ситуация не обойдется без явной деформации и поломки шатунов.

Затраты автовладельца на восстановление системы

Гидравлический удар считается одной из опаснейших неисправностей, которая отрицательно влияет на работоспособность двигателя. Расходы на возобновление автомобильной системы включают: устранение жидкости, попавшей в двигатель, проведение диагностики, приобретение новой поршневой группы. Автовладелец может потратить до нескольких десятков тысяч рублей, чтобы привести свою машину в порядок. Нередко приходится производить полную замену двигателя и столкнуться с серьезным капремонтом. Тогда затраты будут намного больше.

Подобные случаи поломки не всегда попадают под страхование, поскольку считается, что попадание жидкости и других предметов, является виной автовладельца. Вероятность, что страховая компания выплатит возмещение, минимальна.

Свойства гидроудара

Если вовремя распознать первые признаки неисправности, можно быстрее справиться с проблемой и оперативно принять меры. Очевидным доказательством того, что произошел гидравлический удар, является заглохший двигатель, когда колеса автомобиля оказываются в глубокой луже. Иногда проблема бывает вызвана иными причинами и может протекать без остановки двигателя.

Существуют и другие признаки:

• намокший воздушный фильтр дает возможность судить о том, что влага попала внутрь цилиндра;
• деформация и неисправность шатунов влечет к изменению положения поршня. В результате перемещается полоса нагара на боках цилиндра сверху поршня. Изменение ширины полосы дает основание полагать о возможном случае гидроудара;
• на юбке поршня образуется пятно и нарушается геометрия элементов;
• стирание полосы нагара за счет возникновения трения поршня о стенки цилиндра;
• снижение компрессионного давления вследствие повреждения геометрии шатунов и расширение границ камеры сгорания;
• признаки разрушения в диагональном направлении на вкладышах из-за неправильного направления движения видоизмененного шатуна.

Что делать водителю, если случился гидроудар ДВС?

Во-первых, не стоит пробовать заводить двигатель с помощью стартера. Необходимо произвести проверку воздушного фильтра, чтобы удостовериться, что жидкость не попала в камеру сгорания. Можно попытаться выкрутить свечи и вернуть вал в прежнее положение. Когда поршневая группа начнет движение, через стенки просочится некоторое количество воды.

Понять, насколько серьезна проблема, удастся только после тщательной диагностики автомобиля. Лучше отказаться от буксировки машины и доставить машину к месту ремонта с помощью эвакуатора. Не следует рисковать, если возникли малейшие опасения гидравлического удара.

Читайте также

Стоит ли применять антигели для дизельного топлива

Применение антигелей для дизельных двигателей

Антигель является одним из видов депрессорной присадки. Это средство представляет собой жидкость, которая не подвергается замерзанию. Она предотвращает застывание всех видов нефтепродуктов – бензина, дизеля и других смазочных материалов. Как правило, антигелевые присадки используются для дизельных моторов. Именно данному виду топливу характерны особенности, отличающие его от бензина. В зимний период оно застывает, что приводит к серьезным проблемам при запуске мотора. Больше всего страдает топливный насос и форсунки, распыляющие рабочую жидкость.

Что такое низкопрофильные шины. Преимущества и недостатки

Преимущества и недостатки низкопрофильной резины

В этой статье речь пойдёт о таком понятии, как «низкопрофильные шины» для авто, об их положительных и отрицательных сторонах. Надо ли водителю отдать предпочтение низкопрофильным покрышкам?

Любители тюнинга считают, что низкопрофильные шины – один из главных признаков отличия «крутой тачки» от обычного авто. Наверное, так и есть. Колёса автомобиля с большим радиусом и узенькой полоской покрышек, внешне, кажутся более агрессивными и привлекательными. Как это может оказать влияние на характеристики машины, задача которой – не только быть визуально красивой, но и быть надёжным транспортным средством?

Как решить проблему заклинивания замка зажигания

Что делать, если замок зажигания заклинило

На протяжении полного срока эксплуатации машины автолюбителю, как правило, приходится встречаться с большим количеством различных неисправностей. Зачастую их просто исправить и они не доставляют больших проблем. Но бывает, происходят такие неисправности, которые ставят автомобилиста в тупик. К примеру, не достаётся и не проворачивается ключ в замке зажигания. Неисправность не очень весомая, но может внести нежелательные изменения в ваши планы на день. С этой бедой вполне можно справиться самим одним из надежных методов.

Особенности продажи дорогого авто

Многие считают, что не стоит покупать дорогое авто (даже если есть финансовая возможность), так как в последующем при продаже будет потеряна значительная сумма денег. Разберемся, так ли это.

Как оценить битое авто

Автомобиль – это уже не предмет роскоши, как было в старые времена. Техника очень тесно вошла в наш мир, и практически каждая семя имеет если не несколько авто, то хоть одно.

Как увеличить срок службы двигателя

Многие догадываются, что почти все автомобильные концерны закладывают в мотор определенный срок эксплуатации, предусматривая отдельные поломки и износ деталей, которых можно было бы избежать. Неудивительно, ведь речь идёт о прибыли.

Поломки, после которых лучше избавиться от автомобиля

После каких поломок лучше избавиться от автомобиля

Многие специалисты утверждают, что исправить в автомобиле сегодня можно любую поломку. Это утверждение абсолютно правильное, но часто возникает вопрос – а надо ли? Зачастую устранение той или иной неисправности будет стоить серьезных денег, сопоставимых с реальной себестоимостью авто на тот момент. Если учесть, что многие неисправности профессионалы вообще устранять не советуют, то становится ясно – автомобиль нужно срочно продавать. В каких случаях и при каких поломках следует принимать такое решение.

Захлопнулась машина, а ключи внутри? Мы знаем, что делать

Что делать, если машина захлопнулась с ключами внутри

Владельцы автомобиля часто оставляют ключи в салоне, после чего закрывают двери. Если вы находитесь недалеко от дома, а там лежит еще один комплект ключей, то это не является проблемой. Но иногда такая ситуация случайно возникает вдалеке от дома, где достать быстро еще одни ключи просто невозможно. Что же делать, если вы нечаянно оставили ключи в машине, а вам срочным образом необходимо отправиться на автомобиле по своим делам? В этом случае будут очень полезными следующие советы, которые помогут открыть автомобиль, не разбивая при этом стекло.

Летняя резина для автомобиля: что учесть при выборе

Некоторые считают, что приобретать летнюю резину для своего авто нет смысла, так как сегодня существует универсальный вариант шин, который можно использовать в течение всего года. Но на самом деле всесезонный вариант не способен обеспечить удобство и безопасность езды в абсолютно любых погодных условиях.

Рейтинг «миллионников»! Перечень двигателей-легенд

В авто мире сегодня существует бесчисленное количество мифов о не ломающихся моторах. Эти легенды были особо актуальны во времена противостояние моторостроителей из Германии, Японии и США. Но самое главное в этом, что все эти «сказки» – не просто сказки.