Сгорание в поршневых двигателях (Брозе Д.) - часть 60

 

239 

исключены  в  маслах  современных  двигателей  соответ- 

ствующим  выбором  их  состава,  очистки  и  применением 

присадок.

 

394.  Значительное  отложение  сажи  на  пленке  смазоч- 

ного  масла,  покрывающей  цилиндр,  приводит  к  накопле- 

нию  сажи  в  смазочном  масле  (особенно  в  некоторых  дизе- 

лях  с  вихревой  камерой  сгорания)  иногда  до  5%  и  выше, 

что  также    увеличивает    вязкость.      Однако  этого  можно 

в  значительной  мере  избежать,  используя  диспергирую- 

щую  добавку.  Тогда  смазочное  масло  даже  после  накопле- 

ния  в  нем    сажи      все    еще    пригодно  для  использования 

с  точки  зрения  его  основной  функции  —  смазки,  однако 

при  таком  масле  снижается  предохранительное  действие 

присадки.  Уменьшение  вязкости  вследствие  конденсации 

топлива было уже рассмотрено выше. 

395.  Местами,  с  которых  пленка  масла  может  и  даже 

должна  исчезнуть  за  счет  испарения    и  окисления,    яв- 

ляются  головка  поршня  и  стержень  выпускного  клапана. 

Температуры  металла,  качество  и  количество  подаваемого 

масла    должны    быть      подобраны    таким    образом,      чтобы 

исчезновение  масляной  пленки  имело  место  выше  области, 

охватываемой  поршневыми  кольцами  в  цилиндре  и  стер- 

жнем  клапана  в  его  направляющей.  Этого,  оказывается, 

возможно      достигнуть      при      современных      стабильных      к 

окислению  маслах  в  сочетании  с  конструктивными  реше- 

ниями,  при  которых  верхнее  поршневое  кольцо  не  нагре- 

вается  заметно  выше  200°  С  даже  при  очень  низких  ско- 

ростях расходования масла. 

396.  В  первые  годы  эксплуатации  быстроходных  дизе- 

лей  применяли  смазочные  масла  с  нафтеновой  основой 

и  расход  смазочного  масла  умышленно  увеличивали,  при- 

меняя  большие  зазоры  в  поршневых  кольцах,  а  иногда 

даже  отказывались    от    применения    маслосбрасывающих 

колец  для  обеспечения  надлежащей  смазки  компрессион- 

ных поршневых колец и устранения отложений. 

В  судовых  дизелях  для  смазки  цилиндров  применялись 

очень  тяжелые  и  вязкие  очищенные  масла  из  нефтяных 

остатков.

 

397.  В  бензиновых  двигателях  для  обеспечения  гаран- 

тированной  смазки  поршня  также  в  течение  многих  лет 

широко  применялось  смазочное  масло  из  нефтяных  остат- 

ков  и  даже  касторовое  масло.  Тогда  не  только  верхнее 

поршневое кольцо, но нередко также юбка поршня ока-

 

 

240 

зывались  в  опасном  состоянии.  Юбка  поршня  вследствие 

деформации  могла  подвергаться  очень  высоким  местным 

нагрузкам  и  соответственно  высоким  температурам,  раз- 

вивавшимся  в  результате  трения.  Повышенная  вязкость 

и  низкая  испаряемость  масла  обеспечивали  наилучшую 

гарантию  против  таких  поломок.  Современные  совершен- 

ные  конструкции  и  качество  обработки  деталей  двига- 

теля,  а  также  высокая  стойкость  к  окислению  смазочного 

масла  сделали  возможным  применение  дистиллятных 

масел,  имеющих  сравнительно  низкую  вязкость  и  высокий 

индекс  вязкости  при  чрезвычайно  низком  расходе  масла. 

Низкая  вязкость  масла  способствует  получению  высо- 

кого  механического  к.  п.  д.,  и,  таким  образом,  все  рас- 

смотренные  мероприятия  в  очень  большой  мере  помогли 

улучшить  общий  эффективный  расход  топлива  в  автомо- 

бильных двигателях.

 

398.  Для    поддержания  действия    присадок,    особенно 

кальциевых,      масло  должно  достаточно  часто  меняться. 

Хотя  этот  расход  масла  с  финансовой  точки  зрения  экви- 

валентен  расходу  его  через  поршневые  кольца,  он  более 

приемлем  с  точки  зрения  сохранения  чистоты  и  повышения 

срока службы двигателя. 

399.  Следует  отметить,  что  во  многих  автомобильных 

двигателях    до      настоящего  времени  не  решена  проблема 

смазки пары распределительный вал — толкатель. 

В  некоторых  случаях  оказалось  необходимым  приме- 

нять  специальную  присадку  для  предотвращения  исти- 

рания этих деталей.

 

 
СНИЖЕНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ 

400.  Снижение  пределов  усталостной  прочности  может 

иметь  место  вследствие  коррозии  деталей.  Из  сказанного 

выше  очевидно,  что  это  может  произойти  в  первую  очередь 

тогда,    когда    имеются  осаждения  влаги.    Особенно  чув- 

ствительными  в  этом  отношении  деталями  являются  пру- 

жины  клапанов.  Явления  конденсации  не  ограничиваются 

периодом  прогрева,  но  могут  происходить  и  при  работе 

двигателя  под  нагрузкой  в  результате  прорыва  продуктов 

сгорания  мимо  поршней  и  стержней  клапанов,  если  про- 

странство,    в  котором  находятся  клапаны  (пространство 

под  крышкой    головки),      остается  достаточно  холодным. 

Для  предупреждения  коррозиии  пружин  надо  так  орга- 

низовать вентиляцию картера и вспомогательных поло-

 

 

241 

стей,  чтобы  под  крышку  головки  просасывалось  достаточ- 

ное  количество  воздуха.  В  дополнение  к  этому  кадмиевое 

покрытие  пружин  клапанов  также  предотвращает  их 

коррозию.

 

 
ИЗНОС 

401.  При      коррозии      трущихся      поверхностей      силами 

трения  удаляется  подверженная  коррозии  поверхностная 

пленка  металла.  Далее  подверженной  коррозии  оказы- 

вается  следующая  пленка  и  т.  д.  Коррозия  является  глав- 

ной  причиной  высокого  износа,  происходящего  как  в  бен- 

зиновых  двигателях,  так  и  в  дизелях  в  период  прогрева 
(см.    абзацы  382,  384).  Однако  при  этом  имеют  место  и 

другие более сложные явления. 

402.  В  бензиновом  двигателе  осаждающаяся  вода  агрес- 

сивна  из-за  растворенной  в  ней  СО

2

  и  органических  кислот 

[45].  В  холодном  двигателе  имеет  место  смывание  смазки 

бензином,  находящимся  в  жидком  виде  в  холодной  смеси. 

Как  следствие,    происходит  более  интенсивный  контакт 

между  поршневыми  кольцами  и  стенкой  цилиндра,  что 

может  вызвать  истирание  металла.  Опасность  несколько 

смягчается  тем,    что  в  бензиновом  двигателе  на  малых 

нагрузках  низки  давления  сгорания.  Как  уже  отмечалось, 

быстрый  прогрев  стенок  цилиндра  и  впускной  системы 

значительно      уменьшили      интенсивный      износ      в      период 

пуска, прогрева. 

403.  Смазочное      масло,      содержащее      присадки,      дей- 

ствует      в    данном      случае      как      очень      сильное    защитное 

средство  вследствие  наличия  в  нем  полярных  групп,    а 

также  из-за  своей  щелочной  природы,  в  то  время  как  хро- 

мирование  верхнего  поршневого  кольца  снижает  скорость 

механического  износа.      Бензин  в  настоящее  время  очи- 

щается  так,  что  он  практически  не  содержит  серы.  Полная 

очистка  бензина  от  серы  осуществляется  еще  и  потому, 

что  сера  оказывает  отрицательное  воздействие  на  актив- 

ность  ТЭС    в    подавлении  детонации.      Вследствие  этого 

в  последнее  время  оказалось  возможным  вновь  вернуться 

к  применению  смазочных  масел  без  щелочных  присадок. 

Это  уменьшило  отложения  в  камере  сгорания,  особенно 

в  сильно  недогруженных    американских    автомобильных 

двигателях. 

Совместный  эффект  всех  указанных  улучшений  привел 

к увеличению срока службы цилиндро-поршневой группы

 

 

242 

до  значений,  соответствующих  пробегу  в  пределах 
100  000—200  000  км,  в  то  время  как  до  1940  г.  во  многих 

случаях  пробег  не  превышал  25  000—50  000  км,  несмотря 

на  то,  что  удельная  мощность  за  тот  же  период  возросла 

от  25—30  л.  с./л  до  почти  удвоенного  в  ряде  случаев 

значения.

 

404.  В  дизелях  причиной  большого  износа  гильзы 

цилиндра  и  поршневых  колец  является  главным  образом 

сера,  содержащаяся  в  топливе.  В  холодном  двигателе 

износ деталей действительно очень велик (рис.   182),  и

 

 

Рис.   182.   Влияние   предварительного   подогрева   охла- 

ждающей  воды на износ дизеля в период пуска:

 

1 — холодный пуск (15° С); 2 — горячий пуск (60° С);   3 — ко- 

нечный уровень износа

 

если  не  принимаются  необходимые  меры,  то  даже  в  про- 

гретом  двигателе  износ  в  значительной  мере  зависит  от 

процентного содержания серы (рис. 183).

 

В  течение  долгого  времени  полный  срок  службы  рас- 

сматриваемых  деталей  в  решающей  степени  определялся 

средней  длительностью  прогрева  после  пуска  холодного 

двигателя (рис. 184).

 

405.  Для  уменьшения  износа  начали  применять  масла 

для  тяжелых  условий  эксплуатации,  содержащие  мыльно- 

металлические  комплексы.  Эти  масла  очень  эффективны, 

особенно  в  тронковых  поршневых  двигателях,  в  которых 

смазка  происходит  за  счет  циркуляции  вдоль  стенки 

цилиндра  масла  из  картера.  В  дополнение  к  этому  топ- 

лива  для  автомобильных  дизелей  в  последние  годы  были 

улучшены  резким  уменьшением  содержания  в  них  серы 

до 0,1—0,2%.