ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) изнашиваются наиболее интенсивно по сравнению с другими деталями при эксплуатации автомобиля, и они, как правило, лимитируют ресурс двигателя. Связано это с высокими газовыми, инерционными и тепловыми нагрузками этих деталей, и главным образом с тем, что они имеют непосредственный контакт с атмосферным воздухом, поступающим в цилиндры двигателя и имеющим в своем составе частицы абразивной пыли.

В начале 80-х годов с целью повышения качества очистки поступающего в цилиндры воздуха на автомобили МАЗ, КрАЗ и БелАЗ стали устанавливать воздухоочистители с картонным фильтрующим элементом (КЭФ) вместо воздухоочистителей инерционно-масляных. Так как воздухоочистители с КЭФ имеют значительные габариты, то их невозможно установить в подкапотном пространстве автомобиля и их выносят за его пределы. Таким образом, между двигателем и воздухоочистителем появляется впускной тракт, состоящий из патрубков, резиновых шлангов и стяжных хомутов.

Детали впускного тракта, как и другие узлы двигателя, в процессе эксплуатации подвергаются вибрации и воздействию температурных колебаний, которые приводят к образованию трещин в сварных соединениях патрубков, старению и растрескиванию резиновых уплотнителей, вытяжке и старению стяжных хомутов. Указанные дефекты приводят к нарушению герметичности впускного тракта. Через его неплотности (места разгерметизации) в цилиндры двигателя начинает поступать вместе с воздухом пыль, вызывая преждевременный, так называемый «пылевой износ» деталей ЦПГ. Пылевой износ сопровождается повышенным расходом масла (более 1,5% от расхода топлива), дымлением, сапунением и иногда стуком при работе двигателей ЯМЗ, хорошо прослушиваемым при частоте вращения на холостом ходу 1100-1200 мин ^-1. Стук, как правило, связан с поломкой первого компрессионного кольца, вследствие его чрезмерного износа и канавки поршня по высоте.

Неоднократные проверки состояния впускного тракта на автомобилях с двигателем ЯМЗ, проведенные работниками исследовательского отдела ОАО «Автодизель», показывают его недостаточную надежность с точки зрения обеспечения герметичности. Количество автомобилей в эксплуатации с негерметичным впускным трактом составляет 70-80%. Такое состояние впускных трактов не позволяет гарантировать реализацию ресурса двигателей, указанного в технической документации завода-изготовителя.

Негерметичность впускного тракта двигателей с высокой степенью достоверности выявляется по содержанию кремния в масле (по данным НАМИ приsiі20Ч10 ^-4%), определяемому методом спектрального анализа проб масла.

Так, оценка состояния впускного тракта указанным методом на двигателях ЯМЗ-238Ф (пробег до 200 тыс. км), эксплуатируемых в условиях рядовой эксплуатации на автопоездах МАЗ-6422, показала, что количество дизелей с повышенным содержаниемsiдостигает примерно 35% (рис. 1, где для сравнения приведены данные по двигателям иностранного производства).

Недостатком спектрального анализа является тот факт, что он констатирует работу двигателя с пропуском пыли в цилиндры, но не позволяет определить места разгерметизации впускного тракта, через которые в двигатель поступает пыль. Поэтому, учитывая огромные материальные потери автохозяйств от пылевого износа двигателей, в ОАО «Автодизель» была разработана методика проверки состояния впускного тракта при ТО-2 автомобиля, широко используемая в его базовых автохозяйствах. Суть этой методики заключается в том, что впускной тракт опрессовывается дымом, вырабатываемым специальной установкой (рис. 2), а места разгерметизации определяются по следам выходящего дыма.

Кроме того, в ОАО «Автодизель» для получения достоверных данных об износах деталей ЦПГ после завершения эксплуатационных испытаний двигателей на автомобилях в условиях автохозяйств принята следующая методика. В экспериментальном цехе двигатели подвергаются проверке на стенде (определяется степень влияния износов деталей на показатели двигателя), затем производится их разборка и микрометрирование деталей с целью определения их износа. Определяется темп увеличения торцевого зазора «первое компрессионное кольцо-канавка поршня» по цилиндрам в мкм 10 ^-3 и производится его сравнение с темпом увеличения торцевого зазора в первом цилиндре, что наглядно показано на рис. 3 для двух двигателей ЯМЗ-238Ф, отработавших в составе автопоездов МАЗ-6422 на междугородной перевозке грузов после пробега 122Ч10 ³ и 137Ч10 ³ км. Так, на двигателе № 1 была обеспечена герметичность впускного тракта в процессе эксплуатации автомобиля, что подтверждается разницей в темпах увеличения торцевого зазора по цилиндрам в пределах 10%. На двигателе № 2 были отмечены случаи разгерметизации впускного тракта в промежутках между ТО-2 и это подтверждается разницей в темпах увеличения торцевого зазора, достигающей 90%. Данные по износам этого двигателя не принимаются во внимание при оценке износостойкости деталей ЦПГ двигателей ЯМЗ-238Ф.

Необходимо отметить положительный опыт заводов КрАЗ и МАЗ, изменивших в последнее время конструкцию впускных трактов, которые выполнены короткими по длине, а воздухоочистители установлены в зоне с наименьшей запыленностью воздуха за кабиной водителя. В выпускных трактах использованы резиновые гофрированные рукава, стяжные хомуты червячного типа и соединительные элементы, отлитые из алюминиевого сплава, что существенно повысило надежность впускных трактов и использование ресурса двигателей в эксплуатации.

При отсутствии возможности опрессовывать дымом впускной тракт необходимо при каждом ТО-2 проводить тщательную визуальную проверку, обращая особое внимание на сварные соединения, стяжные хомуты и детали из пластмасс и резины. В процессе старения пластмасс и резины увеличивается их твердость и хрупкость, что приводит к образованию трещин и пропуску нефильтрованного воздуха в цилиндры двигателя.

Результируя вышеизложенное, можно отметить, что большим резервом для повышения износостойкости деталей ЦПГ на автомобильных двигателях являются применение воздухоочистителей с КФЭ, повышение надежности конструкции впускного тракта и регулярные его проверки (при каждом ТО-2) на герметичность в эксплуатации.

Рис. 1. Интегральные функции распределенияf(si) проб масла по содержанию кремнияsi:

ґ- двигатели фирмы «Камминс» - 45 проб.,

- двигатели фирмы «Вольво» - 13 проб.,

·- двигатели ЯМЗ-238Ф - 231 проба

Рис. 2. Схема проверки герметичности впускного тракта двигателя ЯМЗ-238Ф на автомобиле МАЗ-6422:

1 - воздухозаборник; 2 - корпус воздухоочистителя; 3 - заглушка; 4 - турбокомпрессор; 5 - впускной коллектор двигателя; 6 - корпус; 7 - спираль;

8 - основание; 9 - манометр; 10 кран

Рис. 3. Сравнение темпов изменения торцевого зазора первое компрессионное кольцо-канавка поршня (относительно первого цилиндра) двигателей ЯМЗ-238Ф с различным состоянием впускного тракта:

·- удовлетворительное состояние;

ґ- - разгерметизация впускного тракта в процессе эксплуатации двигателя;

i- правый ряд цилиндров двигателя;

ii- левый ряд цилиндров двигателя