В цилиндропоршневой группе двигателя следует выделить два основных сопряжения: кольцо-гильза и кольцо-канавка поршня. Состояние первого из них определяет герметичность цилиндропоршневой группы, а, следовательно, и мощные пусковые качества. Состояние второго сопряжения определяет в основном изменение расхода масла на угар в процессе эксплуатации двигателя.

Анализ технического состояния цилиндропоршневой группы снятых в капитальный ремонт двигателей КамАЗ-740, проведенный в эксплуатирующих и ремонтных предприятиях, позволил определить параметры распределения износа и отклонения макрогеометрии деталей при средней наработке до ремонта 110 тыс. км (табл. 1.47). Всего было снято измерений по 160 двигателям КамАЗ-740 [113].

Из всего объема поступающих в капитальный ремонт двигателей по техническому состоянию цилиндропоршневой группы можно выделить две группы: 1 – из-за повышенного расхода масла на угар; 2 – из-за трещин на блоке цилиндров. Двигателей первой группы в общем объеме ремфонда – 32%, а второй – 10%. Распределение показателей технического состояния цилиндропоршневой группы по номерам цилиндров по каждой группе двигателей позволило выяснить особенности связанные с конструкцией двигателей.

Из рисунка 1.21 видно, что по двигателям первой группы (со штрихом) наблюдается значительная неравномерность изнашивания по цилиндрам достигающая, например, по износу верхних компрессионных колец 460%. По двигателям второй группы (без штриха), изнашивание деталей цилиндропоршневой группы которых можно считать нормальным, неравномерность по цилиндрам практически отсутствует. Кроме того, величина износа деталей двигателей первой группы в среднем в 3,1 раза больше, чем второй, а по первому цилиндру в 6,1 раза. Такое ненормальное изнашивание цилиндропоршневой группы двигателей первой группы обусловлено попаданием абразивных частиц в цилиндры с воздухом и конструкцией впускного коллектора двигателя.

Таблица 1.47

Параметры распределения показателей технического состояния цилиндропоршневой группы, мкм

m – среднее значение; S – среднеквадратичное отклонение.

Рис.1.21. Распределение износа гильз S _г - 1 и 1′; радиального износа верхних компрессионных колец S_p – 2 и 2′; зазора в сопряжении верхнее компрессионное кольцо-канавка поршня S _к – 3 и 3′ по номерам цилиндров.

Большое количество абразивных частиц в коллектор попадает из-за нарушения уплотнений воздушного тракта от воздухоочистителя к впускному коллектору. Неравномерность изнашивания по цилиндрам и наибольший износ первого и пятого цилиндров объясняется конструктивными особенностями впускного коллектора (рис.1.22). Траектория абразивных частиц во впускном коллекторе определяется соотношением инерционной и аэродинамической сил.

Самые тяжелые частицы пролетают до конца правой ветви воздушного коллектора и попадают в первый цилиндр, приводя к его наибольшему изнашиванию. Частицы меньшей плотности попадают в левую часть впускного тракта и, пролетая до его конца, попадают в пятый цилиндр, также приводя к его большему износу. Также большое количество абразивных частиц попадает в четвертый цилиндр, приводя к его повышенному изнашиванию, что видно из распределения износа по цилиндрам (ри.1.21).

В остальные цилиндры попадает гораздо меньше абразивных частиц, поэтому износ в них меньше по величине и равномернее по цилиндрам. О повышенной концентрации абразивных частиц на поверхности трения свидетельствуют и эпюры износа гильз по высоте (рис. 1.23). В двигателях первой группы значительный износ наблюдается в верхних поясах. Такая форма эпюры износа свидетельствует о повышенной запыленности воздуха [1, 65, 168, 247].

По двигателям второй группы максимальный износ ниже, чем первой группы, что свидетельствует о малой концентрации абразивных частиц на поверхности трения. Таким образом, долговечность двигателей значительно снижается вследствие недостаточной защиты от пыли. Улучшение очистки воздуха позволяет более, чем в три раза снизить интенсивность изнашивания деталей цилиндропоршневой группы и значительно повысить долговечность двигателей.