Основните части на двигателя са особено податливи на износване - бутала с бутални пръстени, мотовилки и цилиндри. Работата на буталата на двигателя е най-впечатляваща. В крайна сметка, движейки се напред-назад между горната и долната мъртва точка, те изминават огромно разстояние. Така, при скорост на въртене на коляновия вал от 5000 об/мин и ход на буталото от 75 мм, общият ход на буталото в минута е 375 м. За един час работа това разстояние вече ще бъде 2 км 250 м, а за месец работа по 8 часа на ден, с изключение на почивните дни, буталото ще се премести на 460 км. При интензивна експлоатация на автомобила за 5 години (и това е продължителността на експлоатация на превозното средство преди основни ремонти, която статистиката потвърждава) буталото ще измине разстояние от 24 000 км!
Така че износването на буталото и свързаните с него части е неизбежно. Въпреки това, стойностите на износване на буталните групи (още-шни-бутални пръстени) преди основен ремонт, двигателите от различните компании се различават значително един от друг. По този начин, максималното износване на буталата и буталните пръстени на двигателите на Mercedes-Benz, Volkswagen, BMW, повечето американски и японски компании настъпва след пробег от около 300 000 км. В същото време, двигателите на други, да речем, по-несъвършени модели, се нуждаят от смяна на буталата и буталните пръстени след 50 000 км пробег (почти 10 пъти по-малко!).
Каква е причината за това? И как издръжливостта на тези части зависи от условията на работа? За да отговорим на тези въпроси, нека разгледаме два типични дизайна на бутални групи на бензинов двигател и дизелов двигател. Нека първо си спомним, че налягането на газа вътре в цилиндрите на тези двигатели в началото на работния ход се различава приблизително два пъти. В карбюраторном двигателя или в двигателя с директно впръскване на бензин е 40-55 кг/см², в дизеле - това е 70-80 кг/см². Така че и буталата на бензин и дизелови двигатели се различават един от друг, въпреки че основните конструктивни решения у тях са едни и същи.
Типичното бутало на карбураторен двигател е отлято от алуминиева сплав и е покрито отвън със слой калай, за да се подобри способността за разработване на повърхността на цилиндъра: Горната му част - главата - има диаметър с 0,1 мм по-малък от вътрешния диаметър на цилиндъра. Това се прави, за да се предотврати заклинването на главата в цилиндъра при нагряване. Пръстеновидните канали съдържат два компресионни пръстена и един пръстен за скрепване на масло. Долната част на буталото - полата - е с овално напречно сечение и конична форма по височина: горната част има по-малък диаметър от долната част. Освен това, две стоманени температурорегулиращи вложки са слепени във вътрешността на буталните глави с отвори за буталния болт. Всичко това се прави, за да се предотврати увеличеното триене между полата и стената на цилиндъра, когато буталото се нагрее. С по-нисък коефициент на термично разширение от алуминия, тези вложки затягат полата в посока, перпендикулярна на оста на буталния болт.
Отворът за буталния болт в съвременните двигатели обикновено е изместен от оста на симетрия към дясната страна на двигателя. За да сглобите правилно буталото с мотовилката и да ги монтирате в цилиндъра на двигателя, има маркировка близо до отвора за главината, която трябва да е обърната към предната част на двигателя. Това изместване се извършва, за да се намали страничният компонент на силата на газовото налягане, която притиска буталото към едната страна на цилиндъра по време на "работния ход".
Мотовилката също трябва да бъде правилно ориентирана в двигателя. От предната му страна има отвори за насочване на струя масло към натоварената страна на огледалото на цилиндъра (в някои двигатели този отвор липсва). Лагерните черупки и капакът на биещия край също са маркирани съответно за правилен монтаж. Бъдещата производителност и издръжливост на буталото зависят значително от прецизността на неговото производство и правилния му избор за отвора на цилиндъра. Водещите производители на автомобили днес използват система, при която буталата обикновено се разделят на пет или шест класа по външен диаметър, всеки с точност до 0,01 мм. Освен това, те са разделени на три или четири категории, всяка с точност до 0,004 мм, според диаметъра на отвора за буталния болт. Цилиндрите на двигателя също имат подобно разделение на пет класа. Тази система ви позволява най-точно да изберете бутало от подходящия клас за всеки, дори износен цилиндър, и щифт от необходимата категория за отвора в главините и за мотовилката. За основни ремонти на двигатели, които обикновено включват разпробиване на цилиндрите, компаниите произвеждат ремонтни бутала с увеличени размери.
Буталото на съвременния дизелов двигател е проектирано да издържа на по-високо налягане, така че има по-дебело дъно и издутини. Освен това, дизайнът на дизеловото бутало е малко по-различен от обсъдения по-рано. Основната разлика е разположението на горивната камера директно в главата на буталото. Тъй като горенето се случва с буталото близо до горната мъртва точка, горещите газове нагряват главата на буталото по-силно, докато стените на горната част на цилиндъра се нагряват сравнително по-малко, отколкото при бензиновите двигатели. За да се осигури надеждно уплътняване на буталото в цилиндъра, на външната му повърхност са направени пет канала за бутални пръстени. Компресионните пръстени са монтирани в трите горни канала. В долните канали са разположени два пръстена за скрепване на масло. Много компании произвеждат правоъгълни компресионни пръстени, които практически не се различават от пръстените на бензиновите двигатели. По-прогресивен, макар и по-скъп дизайн обаче е този с конична горна работна повърхност. Ъгълът на наклон на образуващата на конуса за такива пръстени обикновено е 10°. Използването на конични пръстени осигурява известно увеличение на тяхната издръжливост, тъй като по време на "работния ход" компонентата на силата на газовото налягане върху коничната повърхност на пръстена допълнително го притиска към огледалото на цилиндъра. Специална характеристика на обслужването и ремонта на бутала с конични компресионни пръстени е прецизният контрол на хлабината. Пролуките между канала и пръстените за скрепер за масло се контролират по същия начин, както при бензиновите двигатели.
Силите на триене между повърхностите на полата на буталото и стената на цилиндъра в дизеловите двигатели са по-високи, отколкото в бензиновите двигатели. За да се увеличи трайността на повърхността на поли бутала в съвременните фирми се нанася слой от специален коллоидно-графитового покритие. Това значително подобрява адаптацията на буталото към цилиндъра и удължава експлоатационния му живот преди основни ремонти. Подобна обработка на триещите се повърхности на буталата се използва днес в бензиновите двигатели.
В допълнение към износването на повърхностите на полата, износват се и каналите за компресионните пръстени на буталото. Освен това, жлебът за пръстена на маслоскрепера се износва, въпреки че обикновено такова износване е много по-малко. С износването на каналите, пръстените започват да се движат все по-интензивно нагоре и надолу по височината на канала и така нареченото помпено действие на пръстените става все по-забележимо. Това се отразява във все по-нарастващата консумация на масло в картера на двигателя. Веднъж попаднал в горивната камера, той гори там, образувайки син дим, който излиза от ауспуха на автомобила. Ако каналите са значително износени, подмяната на пръстените с нови не подобрява особено ситуацията. Съществува обективна необходимост от подмяна на цялата бутална група с силно желателно повторно пробиване на цилиндрите до ремонтен размер. Всички описани видове износване - това е естествен и за съжаление неизбежен процес.
Референция
Естественото износване на двигателя може успешно да се пребори, удължавайки експлоатационния му живот. Няма нужда да откривате Америка тук. Просто трябва стриктно да спазвате изискванията за експлоатация на превозното средство, да използвате висококачествено масло и маслени филтри и правилно да регулирате горивното оборудване. Добри резултати се постигат с използването на висококачествени модификатори на масла и горива, препарати, които променят микроструктурата на повърхностните триещи слоеве на двигателите.
Наред с това, износването на двигателя, както и на целия автомобил като цяло, до голяма степен зависи от водача, неговата квалификация и техническа грамотност. В края на краищата, не е чудно, че автомобили от една и съща марка са едни от водачите служат дълго и безотказно, а други - ремонтирани едва ли не всяка седмица. Опитен шофьор, почти никога да не позволяват работата на двигателя с претоварване, а по - детонацией. Той постоянно слуша как работи двигателят му и веднага реагира на претоварване, придружено от бумтящ, нискочестотен звук при ниски обороти на коляновия вал. Режимът на ускорение на автомобила е съпроводен и с повишено износване на двигателя. На ум ми идва аналогия с коня и ездач: грижовен стопанин няма да бие четириногия си приятел излишно, принуждавайки го да тича с пълна скорост, особено когато конят все още не се е загрял. Разбира се, в критични ситуации водачът може да си позволи да ускори колата безразсъдно и изключително рязко. Но ако такъв готин стил на шофиране се превърне в навик, тогава двигателят на такъв смелчак вероятно ще се нуждае от ремонт два пъти по-бързо, отколкото е предвидено в техническите условия.
Често се наблюдава друг вид износване, който не е предвиден в никакви инструкции. Това е аварийна повреда на мотовилката и буталната група и най-вече на пръстените и мостовете на каналите на буталните пръстени. При бензиновите двигатели това се дължи предимно на детонация. Спомнете си, че детонация - това е взрывоподобное изгаряне на горивна смес в цилиндъра, който е придружен от скачкообразным повишаване на налягането в горивната камера. Това е еквивалентно на рязък удар с тежък чук върху неподвижно бутало и пръстени. Частите, естествено, не са проектирани да издържат на натоварването и могат да се счупят, повреждайки огледалото на цилиндъра с остри фрагменти. Има няколко причини за детонация. Основните обаче са работата на двигателя с бензин с по-ниско октаново число от определеното в техническите условия, както и прегряването и работата с богата горивна смес. Опитен шофьор трябва да чуе детонационни чукания, когато двигателят работи, и незабавно да намали подаването на гориво по време на ускорение, а след това да отстрани причините за детонацията. Звук детонация - това е высокотональные метални движения, съвпадащи по честота с обороти на коляновия вал. Те могат да бъдат едва доловими на фона на други звуци на работещия двигател, особено - при леко ранно запалване, и да изчезнат при много леко намаляване на подаването на гориво (газ). Такава едва забележима детонация показва правилно регулиран ъгъл на предварително запалване, но се случва и детонационните чукания да се появят веднага при натискане на педала на газта, което, разбира се, е неприемливо и продължаването на шофирането в този режим е еквивалентно на разбиване на вътрешността на двигателя с чук.
Дизеловите двигатели не са толкова чувствителни към промяна в състава на дизеловото гориво, въпреки че и в тях се случват неприятности, водещи до увеличаване на износване на детайлите манивела-шатунной група. Това е, на първо място, прегряване на двигателя и свързаното с това намаляване на вискозитета на маслото, особено ако е с ниско качество. Повишеното износване може да е следствие както от неправилно регулиране на помпата за високо налягане, така и от влошаване на разпръскването на гориво в горивните камери поради неизправност на инжекторите. И, разбира се, много зависи от самия шофьор.
И така, от всичко гореизложено можем да направим следните общи заключения. Дълъг живот на вашия автомобил, а както и на превозното средство като цяло, зависи от два фактора: от качеството на производство, за което са отговорни фирма-производител, както и от нивото на техническа експлоатация, за който, в крайна сметка, отговорен шофьор. Това трябва да се има предвид както при закупуването на автомобил, така и при подготовката и обучението на шофьори.