Что вызывыет преждевременный износ двигателей?

Многие ошибочно полагают, что износ происходит по причине тривиального перемалывания неровностей движущихся поверхностей. На самом деле узлы, работающие при правильно спроектированных условиях смазки, работоспособны достаточно долго без видимых следов износа. Сказанное относится к механизмам, работающим при щадящих температурах и отсутствии аварийных режимов. Основными причинами, вызывающими износ цилиндров, поршней и поршневых колец, исключая внешние факторы (пыль, неустановившиеся режимы), которые работают в условиях, занимающее промежуточное значение между гидродинамической и эластогидродинамической смазки, являются отложения на поршне выше первого компрессионного кольца.

Чрезмерные отложения в районе первого компрессионного кольца вызывают чрезмерный расход масла по причине нарушения подвижности колец (но не зависания) и полировку цилиндра абразивным компонентом нагара. Полировка также может быть вызвана химической коррозией при работе двигателя на топливе с высоким содержанием серы и низкой (т.е. недостаточной в таком случае) щёлочностью масла. Поддержание хонингованной поверхности цилиндра в первозданном виде является ключевым моментом для продления ресурса двигателя, сдерживания расхода масла, низкого износа поршневых колец и предотвращению их задирания.

Низкий расход масла и полировка цилиндра могут достигаться при применении специально разработанных масел, которые минимизируют отложения в верхней части поршневого кольца и обеспечивают необходимую щёлочность для минимизации коррозионных аспектов полировки цилиндра.

В дополнение к вкладу по износу двигателя вносимого серой топлива, существенное влияние оказывает неправильно выбранное масло по высокотемпературной вязкости. С одной стороны при увеличении вязкости используемого масла выше проектного, увеличивается толщина масляной плёнки 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 дуальных систем смазки обеспечивается маслом, как правило, за счёт масляного тумана и разбрызгивания. При эксплуатации моторов на маловязких маслах, с вязкостью обеспечивающей минимально допустимую толщину масляной плёнки, существует вероятность появления поломки за счёт 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.

Увеличение срока работы двигателя является первой задачей двигателестроителей. Она решается путём усовершенствования конструкционных материалов, конструктивных решений, а так же смазочных материалов. Эти изменения значительно продлили ресурс двигателей, что в свою очередь увеличило интервалы между капремонтами в 4-х тактных двигателях, которые проводились в первую очередь из-за увеличения расхода масла. Разработка новых двигателей и смазочных материалов позволила увеличить интервалы обслуживания в последних моделях (с июня 1999 г) автомобилей Audiдо 50 000 км, а грузовых Mercedesдо 160 000 км.

В европейских ходовых испытаниях повышенный расход масла всегда ассоциируется с полировкой цилиндра. Поэтому в Европейских стандартах уделяется столь пристальное внимание фактору по полировке, который в Америке практически игнорируется.

Следствие этого различные требования стандартов и различные составы масел.

Нагар на поршнях толщиной всего в несколько десятков микрон, работая на частично отполированных цилиндрах, оказывает 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 всё 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. Чтобы запустить этот механизм нужно либо протянуть с заменой масла, когда моющие присадки уже сработались и нагар не вымывается, либо изначально использовать некачественный смазочный материал, либо залить высокосернистое топливо. Все названные просчёты в обслуживании автомобиля по принесённому для двигателя вреду соизмеримы с песком, засыпанным в масло, у которого абразивные свойства идентичны нагарам на боковой поверхности поршня.

Износ колец происходит по тому же механизму, что и полировка цилиндра. Основные составляющие износа:

• абразив нагара, который изнашивает кольцо в радиальном и осевом направлении (правда, в случае применения совсем никчемных масел, износа торцевой плоскости не произойдёт, по причине зависания кольца и потери его подвижности);
• химическая коррозия;
• зеркальная поверхность цилиндра, не задерживающая масло и создающая условия работы верхних колец в сухом трении, т.е. без масла. Зеркальная поверхность является восприимчивой к задиранию из-за отсутствия способности сохранять масло на поверхности цилиндра. Полировка увеличивает расход масла, износ колец и задирает кольца с цилиндрами.

Отложения состоят из органических и неорганических компонентов: сажи и окисленного масла как загустителя, а также из неорганических металлов, солей и золы. Неорганические соли образуются из дитиофосфата цинка (ZnDTP) и металлсодержащих детергентов. У детергентов на основе кальция главным неорганическим соединением является сульфат кальция (CaSO₄) в форме ангидрида и CaSO₄*1/2 H₂O– полуводный гипс. Детергенты на основе магния имеют главную неорганическую соль MgSO₄*6H₂Oв форме гексагидрита. Именно по причине инертности химического состава нагаров на поршнях, очевидны несостоятельные попытки удаления этих отложений в течение нескольких минут известными препаратами. Нагары нужно не удалять, а не допускать появления, применяя масла тех классов, которые предписываются производителями моторов, и тех производителей, которые гарантируют соответствие своей продукции заявленному качеству.