Piesele principale ale motorului sunt deosebit de susceptibile la uzură - pistoanele cu segmenți de piston, bielele și cilindrii. Munca pistoanelor motorului este cea mai impresionantă. La urma urmei, deplasându-se înainte și înapoi între punctele moarte de sus și de jos, acestea acoperă o distanță uriașă. Astfel, cu o viteză de rotație a arborelui cotit de 5000 rpm și o cursă a pistonului de 75 mm, deplasarea totală a pistonului pe minut este de 375 m. Într-o oră de funcționare, această distanță va fi deja de 2 km 250 m, iar într-o lună de funcționare timp de 8 ore pe zi, excluzând weekendurile, pistonul se va deplasa 460 km. Cu o funcționare intensivă a mașinii în 5 ani (și aceasta este durata de funcționare a vehiculului înainte de reparațiile majore pe care statisticile o confirmă) pistonul va parcurge o distanță de 24.000 km!
Deci, uzura pistonului și a pieselor sale aferente este inevitabilă. Cu toate acestea, valorile de uzură ale grupurilor de pistoane (pistoane-segmente de piston) înainte de reviziile majore, motoarele de la diferite companii diferă foarte mult unele de altele. Astfel, uzura maximă a pistoanelor și segmenților de piston ale motoarelor Mercedes-Benz, Volkswagen, BMW, majoritatea companiilor americane și japoneze apare după o rulare de aproximativ 300.000 km. În același timp, motoarele altor modele, să zicem, mai puțin perfecte, trebuie să aibă pistoanele și segmenții de piston înlocuiți după 50.000 km de rulare (aproape de 10 ori mai puțin!).
Care este motivul pentru aceasta? Și cum depinde durabilitatea acestor piese de condițiile de funcționare? Pentru a răspunde la aceste întrebări, să luăm în considerare două modele tipice de grupuri de pistoane ale unui motor pe benzină și ale unui motor diesel. Să ne amintim în primul rând că presiunea gazului din interiorul cilindrilor acestor motoare la începutul cursei de lucru diferă de aproximativ două ori. Într-un motor cu carburator sau într-un motor cu injecție directă de benzină este de 40-55 kg/cm², într-un motor diesel este de 70-80 kg/cm². Prin urmare, pistoanele motoarelor pe benzină și diesel diferă între ele, deși principalele lor soluții de proiectare sunt aceleași.
Un piston tipic pentru un motor cu carburator este turnat dintr-un aliaj de aluminiu și acoperit la exterior cu un strat de staniu pentru a îmbunătăți capacitatea de rodaj la suprafața cilindrului: partea sa superioară - chiulasa - are un diametru cu 0,1 mm mai mic decât diametrul interior al cilindrului. Acest lucru se face pentru a preveni blocarea chiulasei în cilindru atunci când este încălzită. Canelurile inelare conțin două inele de compresie și un inel racleur de ulei. Partea inferioară a pistonului - fusta - este ovală în secțiune transversală și are o formă conică în înălțime: partea superioară are un diametru mai mic decât partea inferioară. În plus, două inserții de reglare a temperaturii din oțel sunt topite în interiorul bosajelor pistonului, cu găuri pentru bolțul pistonului. Toate acestea se fac pentru a preveni creșterea frecării dintre fustă și peretele cilindrului atunci când pistonul se încălzește. Având un coeficient de dilatare termică mai mic decât aluminiul, aceste inserții strâng fusta într-o direcție perpendiculară pe axa bolțului pistonului.
Orificiul pentru bolțul pistonului în motoarele moderne este de obicei deplasat de la axa de simetrie spre partea dreaptă a motorului. Pentru a asambla corect pistonul cu biela și a le instala în cilindrul motorului, există un marcaj lângă orificiul bosajului care ar trebui să fie orientat spre partea din față a motorului. Această deplasare se face pentru a reduce componenta laterală a forței de presiune a gazului care apasă pistonul spre o parte a cilindrului în timpul "cursei de lucru".
Biela trebuie, de asemenea, să fie orientată corect în motor. Pe partea frontală există orificii pentru direcționarea unui jet de ulei pe partea încărcată a oglinzii cilindrului (la unele motoare această gaură lipsește). Carcasele lagărelor și capacul capătului de bie sunt, de asemenea, marcate corespunzător pentru o asamblare corectă. Performanța și durabilitatea viitoare a pistonului depind în mod semnificativ de precizia fabricației sale și de alegerea corectă a acestuia pentru alezajul cilindrului. Principalii producători de automobile folosesc astăzi un sistem în care pistoanele sunt de obicei împărțite în cinci sau șase clase după diametrul exterior, fiecare de 0,01 mm. În plus, acestea sunt împărțite în trei sau patru categorii, fiecare de 0,004 mm, în funcție de diametrul orificiului bolțului pistonului. Cilindrii motorului au, de asemenea, o împărțire similară în cinci clase. Acest sistem vă permite să selectați cu cea mai mare precizie un piston din clasa corespunzătoare pentru orice cilindru, chiar și uzat, și un știft din categoria necesară pentru orificiul din bosaje și pentru bielă. Pentru reparațiile majore ale motorului, care implică de obicei alezarea cilindrilor, companiile produc pistoane de reparație supradimensionate.
Pistonul unui motor diesel modern este proiectat să reziste la presiuni mai mari, așa că are o bază și bosaje mai groase. În plus, designul pistonului diesel este oarecum diferit de cel discutat anterior. Principala diferență constă în amplasarea camerei de ardere direct în chiulasul pistonului. Deoarece arderea are loc cu pistonul aproape de punctul mort superior, gazele fierbinți încălzesc chiulasa pistonului mai puternic, în timp ce pereții părții superioare a cilindrului se încălzesc relativ mai puțin decât la motoarele pe benzină. Pentru a asigura o etanșare fiabilă a pistonului în cilindru, pe suprafața sa exterioară sunt realizate cinci caneluri pentru segmenții de piston. Inelele de compresie sunt instalate în cele trei caneluri superioare. Două inele raclete de ulei sunt amplasate în canelurile inferioare. Multe companii produc inele de compresie dreptunghiulare care practic nu diferă de inelele motoarelor pe benzină. Totuși, un design mai progresiv, deși mai scump, este unul cu o suprafață superioară de lucru conică. Unghiul de înclinare al generatoarei conului pentru astfel de inele este de obicei de 10°. Utilizarea inelelor conice asigură o oarecare creștere a durabilității lor, deoarece în timpul "cursei de lucru", componenta forței de presiune a gazului pe suprafața conică a inelului o presează suplimentar împotriva oglinzii cilindrului. O caracteristică specială a întreținerii și reparării pistoanelor cu segmenți de compresie conici este controlul precis al jocului dintre ele. Spațiile dintre canelură și inelele racletoare de ulei sunt controlate în același mod ca la motoarele pe benzină.
Forțele de frecare dintre suprafețele fustei pistonului și peretele cilindrului la motoarele diesel sunt mai mari decât la motoarele pe benzină. Pentru a crește durabilitatea, companiile moderne aplică un strat de grafit coloidal special pe suprafața fustei pistonului. Îmbunătățește semnificativ adaptarea pistonului la cilindru și îi prelungește durata de viață înainte de reparații majore. Un tratament similar pentru suprafețele de frecare ale pistonului este utilizat astăzi la motoarele pe benzină.
Pe lângă uzura suprafețelor fustei, se uzează și canelurile segmenților de compresie ai pistonului. În plus, canelura pentru inelul racleur de ulei se uzează, deși o astfel de uzură este de obicei mult mai mică. Pe măsură ce canelurile se uzează, inelele încep să se miște din ce în ce mai intens în sus și în jos pe înălțimea canelurii, iar așa-numita acțiune de pompare a inelelor devine din ce în ce mai vizibilă. Acest lucru se reflectă în consumul tot mai mare de ulei de carter al motorului. Odată ajuns în camera de ardere, arde acolo, formând fum albastru care iese din țeava de eșapament a mașinii. Dacă canelurile sunt uzate semnificativ, înlocuirea inelelor cu unele noi nu îmbunătățește prea mult situația. Există o nevoie obiectivă de a înlocui întregul grup de pistoane cu o re-alezare extrem de dorită a cilindrilor la o dimensiune de reparare. Toate tipurile de uzură descrise sunt un proces natural și, din păcate, inevitabil.
Referinţă
Uzura naturală a motorului poate fi combătută cu succes, prelungindu-i durata de viață. Nu e nevoie să descoperi America aici. Trebuie doar să respectați cu strictețe cerințele de funcționare ale vehiculului, să utilizați ulei și filtre de ulei de înaltă calitate și să reglați corect echipamentul de alimentare cu combustibil. Rezultate bune se obțin prin utilizarea modificatorilor de ulei și combustibil de înaltă calitate, preparate care modifică microstructura straturilor de frecare de suprafață ale motoarelor.
Odată cu aceasta, uzura motorului, precum și a întregii mașini în ansamblu, depinde în mare măsură de șofer, de calificările și cunoștințele tehnice ale acestuia. Nu degeaba mașinile aceleiași mărci servesc unii șoferi mult timp și fără defecțiuni, în timp ce pentru alții sunt reparate aproape în fiecare săptămână. Un șofer experimentat aproape niciodată nu permite motorului să funcționeze sub supraîncărcare și cu atât mai puțin - să detoneze. El ascultă constant motorul pornit și reacționează imediat la supraîncărcare, însoțit de un sunet puternic, jos, la turație mică a arborelui cotit. Modul de accelerare al mașinii este însoțit și de o uzură crescută a motorului. Îmi vine în minte o analogie cu un cal și un călăreț: un proprietar grijuliu nu-și va biciui prietenul patruped inutil, forțându-l să alerge cu viteză maximă, mai ales când calul nu s-a încălzit încă. Desigur, în situații critice, șoferul își poate permite să accelereze mașina în mod imprudent și extrem de brusc. Dar dacă un astfel de stil de condus cool devine un obicei, atunci motorul unui astfel de temerar va trebui probabil reparat de două ori mai repede decât este prevăzut de condițiile tehnice.
Adesea, se observă un alt tip de uzură care nu este prevăzut de nicio instrucțiune. Aceasta este o defecțiune de urgență a bielei și a grupului de piston și, mai ales, a inelelor și punților canelurilor inelelor de piston. La motoarele pe benzină, acest lucru se datorează în principal detonării. Să ne amintim că detonarea este o ardere explozivă a unui amestec combustibil într-un cilindru, însoțită de o creștere bruscă a presiunii în camera de ardere. Acest lucru este echivalent cu o lovitură puternică cu un baros greu asupra unui piston și segmenților staționari. Piesele, în mod firesc, nu sunt proiectate să reziste la sarcină și se pot rupe, deteriorând oglinda cilindrului cu fragmente ascuțite. Există mai multe motive pentru detonare. Principalele sunt însă funcționarea motorului pe benzină cu o cifră octanică mai mică decât cea specificată de condițiile tehnice, precum și supraîncălzirea și funcționarea cu un amestec bogat de combustibil. Un șofer experimentat trebuie să audă bătăile de detonare atunci când motorul funcționează și să reducă imediat alimentarea cu combustibil în timpul accelerării, apoi să elimine cauzele detonării. Sunetul detonării este un clic metalic înalt, care se potrivește cu frecvența rotațiilor arborelui cotit. Acestea pot fi abia auzite pe fundalul altor sunete ale motorului pornit, în special - la aprinderea ușor timpurie, și dispar odată cu o scădere foarte ușoară a alimentării cu combustibil (benzi). O astfel de detonație abia perceptibilă indică un unghi de avans la aprindere reglat corect, dar se întâmplă, de asemenea, ca loviturile de detonație să apară imediat la apăsarea pedalei de accelerație, ceea ce, desigur, este inacceptabil, iar continuarea conducerii în acest mod este echivalentă cu lovirea interiorului motorului cu un ciocan.
Motoarele diesel nu sunt atât de sensibile la modificările compoziției motorinei, deși întâmpină și probleme care duc la o uzură crescută a componentelor arborelui cotit și ale bielei. Aceasta este, în primul rând, supraîncălzirea motorului și scăderea asociată a vâscozității uleiului, mai ales dacă acesta este de calitate scăzută. Uzura crescută poate fi o consecință atât a reglării incorecte a pompei de înaltă presiune, cât și a deteriorării atomizării combustibilului în camerele de ardere din cauza funcționării defectuoase a injectoarelor. Și, bineînțeles, multe depind de șoferul însuși.
Așadar, din toate cele de mai sus, putem trage următoarele concluzii generale. Longevitatea mașinii dumneavoastră, precum și a întregului vehicul, depinde de doi factori: calitatea manoperei, pentru care producătorul este responsabil, și nivelul de funcționare tehnică, pentru care șoferul este în cele din urmă responsabil. Acest lucru trebuie ținut cont atât la achiziționarea unei mașini, cât și la pregătirea și instruirea șoferilor.