Особено подложени на износване са основните части на двигателя - бутала с бутални пръстени, свързващи пръти и цилиндри. Производителността на буталата на двигателя е най-впечатляваща. В крайна сметка, движейки се напред-назад между горната и долната мъртви точки, те покриват огромно разстояние. И така, при скорост на коляновия вал от 5000 об/мин и ход на буталото от 75 mm, общият ход на буталото в минута е 375 м. За час работа това разстояние вече ще бъде 2 km 250 m, а за един месец работа, 8 часа на ден, без почивните дни, буталото ще се движи на 460 км. При интензивна работа на автомобила в продължение на 5 години (а именно това е продължителността на експлоатацията на автомобила преди основния ремонт да бъде потвърден от статистиката), буталото ще измине разстояние от 24 000 км!
Така че износването на буталото и свързаните части е неизбежно. Въпреки това, стойностите на износване на бутални групи (бутални пръстени) преди основен ремонт на двигатели на различни компании са много различни една от друга. И така, границата на 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-малко напреднали модели, трябва да сменят буталата и буталните пръстени след 50 000 км (почти 10 пъти по-малко!).
Каква е причината тук? И как дълготрайността на тези части зависи от условията на работа? За да отговорите на тези въпроси, разгледайте два типични дизайна на бутални групи на бензинов двигател и дизелов двигател. Припомнете си, на първо място, че налягането на газовете вътре в цилиндрите на тези двигатели в началото на работния ход се различава около два пъти. При карбуриран двигател или в двигател с директно впръскване на бензин е 40-55 кг/см2, при дизелов двигател е 70-80 кг/см2 . Следователно буталата на бензиновите и дизеловите двигатели се различават един от друг, въпреки че основните им конструктивни решения са еднакви.
Типичното бутало на карбураторния двигател е отлято от алуминиева сплав и покрито отвън със слой калай, за да се подобри прилягането към огледалото на цилиндъра: горната му част - главата - има диаметър, по-малък с 0,1 mm от вътрешния диаметър на цилиндър. Това се прави, за да се предотврати задръстването на главата в цилиндъра при нагряване. В пръстеновидните канали са поставени два компресионни пръстена и един пръстен за скрепер за масло. Долната част на буталото - полата - е овална в напречно сечение и има конична форма на височина: в горната част има по-малък диаметър, отколкото в долната. В допълнение, две стоманени термостатични вложки са споени във вътрешността на буталата с отвори за буталния щифт. Всичко това се прави, за да се предотврати увеличаване на триенето между полата и огледалото на цилиндъра при нагряване на буталото. Има по-нисък коефициент на термично разширение от алуминия,
Отворът за буталния щифт в съвременните двигатели обикновено се измества от оста на симетрия към дясната страна на двигателя. За правилното сглобяване на буталото с свързващия прът и монтажа им в цилиндъра на двигателя има маркировка в близост до отвора на главичката, която трябва да бъде обърната към предната част на двигателя. Такова преместване се прави, за да се намали страничната компонента на силата на налягането на газа, притискаща буталото към една от страните на цилиндъра при хода на "хода".
Съединителният прът също трябва да е правилно ориентиран в двигателя. От предната му страна има отвори за насочена маслена струя към натоварената страна на огледалото на цилиндъра (при някои двигатели този отвор липсва). Лагерите и капачката на свързващия прът също са маркирани за правилен монтаж. От точността на изработката на буталото и правилния му избор до отвора на цилиндъра, неговата по-нататъшна производителност и издръжливост значително зависят. Водещите автомобилни производители днес използват система, според която буталата обикновено се разделят на пет или шест класа с 0,01 мм по външен диаметър. Освен това те са разделени на 3-4 категории с 0,004 mm според диаметъра на отвора на буталния щифт. Цилиндрите на двигателя също имат подобно разделение на пет класа. Такава система ви позволява най-точно да изберете буталото от съответния клас към всеки, дори износен цилиндър, и щифтът от желаната категория към отвора в шевовете и към свързващия прът. За основен ремонт на двигатели, който обикновено се състои от пробиване на цилиндри, фирмите произвеждат извънгабаритни ремонтни бутала.
Буталото на модерен дизелов двигател е проектирано да издържа на по-високо налягане, така че има по-дебело дъно и глави. В допълнение, дизайнът на дизеловото бутало е малко по-различен от разглеждания по-рано. Основната разлика е поставянето на горивната камера директно в главата на буталото. Тъй като горенето се случва, когато буталото е близо до горната мъртва точка, горещите газове загряват главата на буталото повече и стените на горната част на цилиндъра се нагряват относително по-малко, отколкото при бензиновите двигатели. За надеждно уплътняване на буталото в цилиндъра на външната му повърхност са направени пет канала за бутални пръстени. В горните три канала са монтирани компресионни пръстени. В долните канали има два пръстена за скрепер за масло. Много компании произвеждат правоъгълни компресионни пръстени, практически не се различава от пръстените на бензиновите двигатели. По-прогресивен, макар и по-скъп, обаче е дизайнът с конична горна работна повърхност. Ъгълът на наклона на образуващата на конуса за такива пръстени обикновено е 10 °. Използването на конусни пръстени осигурява леко увеличаване на тяхната издръжливост, тъй като при хода на "мощния ход" компонентът на силата на налягането на газа върху коничната повърхност на пръстена допълнително го притиска към огледалото на цилиндъра. Характеристика на поддръжката и ремонта на бутала със заострени компресионни пръстени е прецизният контрол на хлабините. Пролуките между жлеба и маслените пръстени се контролират по същия начин, както при бензиновите двигатели.
Силите на триене между повърхностите на полата на буталото и отвора на цилиндъра са по-високи при дизеловите двигатели, отколкото при бензиновите двигатели. За да се увеличи издръжливостта, в съвременните фирми върху повърхността на полата на буталото се нанася слой от специално покритие от колоиден графит. Той значително подобрява спускането на буталото към цилиндъра и удължава живота му преди основен ремонт. Подобна обработка на триещите се повърхности на буталата се използва днес при бензиновите двигатели.
Освен износването на повърхностите на полата се износват и жлебовете за компресионните пръстени на буталата. Освен това каналът на пръстена на масления скрепер се износва, въпреки че това износване обикновено е много по-малко. С износването на каналите пръстените започват да се движат все по-бързо надолу и нагоре по височината на канала и така нареченото помпено действие на пръстените става все по-забележимо. Това се проявява в непрекъснато нарастващия разход на масло от картера на двигателя. След като влезе в горивната камера, той изгаря там, образувайки син дим, излизащ от изпускателната тръба на автомобила. При значително износване на каналите, подмяната на пръстените с нови не подобрява много ситуацията. Възниква обективна необходимост от замяна на цялата група бутала с много желан отвор на цилиндъра за ремонтен размер. Всички описани видове износване са естествен и, за съжаление, неизбежен процес.
Помощ
Естественото износване на двигателя може да бъде успешно преодоляно, разширявайки неговата производителност. Америка не трябва да се отваря тук. Просто трябва стриктно да изпълнявате изискванията за експлоатация на автомобила, да използвате висококачествени маслени и маслени филтри и правилно да регулирате горивното оборудване. Добри резултати се получават при използването на висококачествени маслени и горивни модификатори, препарати, които променят микроструктурата на повърхностните триещи се слоеве на двигателите.
Наред с това износването на двигателя, както и на цялата кола като цяло, до голяма степен зависи от водача, от неговата квалификация и техническа грамотност. В края на краищата, не е напразно, че колите от една и съща марка служат за някои шофьори дълго време и безотказно, за други те се ремонтират почти всяка седмица. Опитен шофьор почти никога не позволява на двигателя да работи с претоварване и още повече - детонация. Той непрекъснато слуша как работи двигателят му и реагира незабавно на претоварване, придружено от бумтящ, нисък звук при намалена скорост на коляновия вал. Режимът на ускорение на автомобила също е придружен от повишено износване на двигателя. Тук аналогията с коня и ездача се навежда на мисълта: грижовният собственик няма да бие ненужно своя четириног приятел, принуждавайки го да избяга от бухалката, особено когато конят все още не е загрял. Разбира се, в критични ситуации водачът може да си позволи да разпръсне колата изключително рязко. Но ако такъв готин стил на шофиране се превърне в навик, ремонтът на двигателя на такъв безразсъден шофьор вероятно ще бъде осигурен два пъти, след като е предвидено от техническите условия.
Често има друг вид носене, който не е предвиден в никакви инструкции. Това е аварийна повреда на свързващия прът и буталната група и преди всичко на пръстените и мостовете на пръстеновидните канали на буталото. При бензиновите двигатели това се дължи преди всичко на детонация. Припомнете си, че детонацията е експлозивно изгаряне на горима смес в цилиндър, придружено от рязко повишаване на налягането в горивната камера. Това е равносилно на остър удар с тежък чук върху фиксирано бутало и пръстени. Частите, разбира се, не са предназначени за натоварване и могат да се счупят, след което да повредят огледалото на цилиндъра с остри фрагменти. Има няколко причини за детонацията. Основните обаче са работата на двигателя на бензин с октаново число, по-ниско от определеното от техническите условия, както и прегряване и работа на богата горима смес. Опитен шофьор трябва да чуе детонационни удари, когато двигателят работи и незабавно да намали подаването на гориво по време на ускорение и след това да премахне причините за детонацията. Звукът от тропане е висок метален щракване, който съответства на честотата на оборотите на коляновия вал. Те могат да бъдат едва доловими на фона на други звуци от работещ двигател, особено при леко ранно запалване, и изчезват при много леко намаляване на подаването на гориво (газ). Такава едва забележима детонация показва правилно настроен момент на запалване, но също така се случва, че детонационните удари се появяват веднага, когато натиснете педала за газ, което, разбира се, е неприемливо и продължаването на движението в този режим е равносилно на счупване на двигателя отвътре с чук.
Дизеловите двигатели не са толкова чувствителни към промените в състава на дизеловото гориво, въпреки че в тях възникват проблеми, водещи до повишено износване на части от групата на манивелата. 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 бъде резултат както от неправилна настройка на помпата за високо налягане, така и от лошо пулверизиране на горивото в горивните камери поради неправилно функциониращи инжектори. И, разбира се, много зависи от самия шофьор.
Така че от гореизложеното можем да направим такива обобщени заключения. Дълголетието на вашия автомобил, както и на цялото превозно средство, зависи от два фактора: качеството на изработка, за което е отговорен производителят, и нивото на поддръжка, за което в крайна сметка отговаря водачът. Това трябва да се помни както при покупка на автомобил, така и при подготовка и обучение на шофьори.