Исследование причины отказа двигателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИНЫ ОТКАЗА ДВИГАТЕЛЯ Закрепин А.В.1, Киприянов Ф.А.2 Email: [email protected]

1Закрепин Александр Владимирович - кандидат технических наук, эксперт, лаборатория судебных экспертиз;

2Киприянов Федор Александрович - кандидат технических наук, доцент, кафедра энергетических средств и технического сервиса, Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина,

г. Вологда

Аннотация: внезапный отказ двигателя легкового автомобиля - событие, сопряженное с целым рядом причин, от нарушения условий эксплуатации и некачественного выполнения ремонтно-обслуживающих воздействий до усталостного разрушения деталей во время работы. В статье рассматриваются возможные причины выхода из строя двигателя легкового автомобиля. Приводятся результаты осмотра сборочных единиц, выполняется исследование состояния цилиндропоршневой группы и элементов механизма газораспределения, выявляется причина отказа и формируется совокупная последовательность произошедшего. Ключевые слова: отказ, двигатель, цилиндр, поршень, клапан, причина отказа.

RESEARCH OF THE CAUSE OF FAILURE OF THE ENGINE Zakrepin A.V.1, Kipriyanov F.A.2

'Zakrepin Aleksandr Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, expert, LABORATORY OF JUDICIAL EXAMINATIONS; 2Kipriyanov Fedor Aleksandrovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, CHAIR OF POWER TOOLS AND TECHNICAL SERVICE.

FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION THE VERESHCHAGIN STATE DAIRY FARMING ACADEMY OF VOLOGDA, VOLOGDA

Abstract: sudden engine failure of the car - the event interfaced to a number of the reasons from violation of service conditions and low-quality performance of the repair serving influences before fatigue failure of details in operating time. In article the possible reasons of failure of the engine of the car are considered. Results of visual inspection of assembly units are given, probe of a condition of tsilindropiston group and elements of the gear of a gas distribution is carried out, the cause offailure is established and the cumulative sequence of the event is formed. Keywords: refusal, engine, cylinder, piston, valve, cause of failure.

УДК 621.432:620.19

Для проведения исследования был представлен легковой автомобиль Renault Megane 2008 года выпуска, с внезапно отказавшим двигателем, в результате исследования стояла задача выявить причину отказа двигателя, восстановив картину произошедшего.

Renault Megane - пятиместный среднеразмерный седан С класса. Номер двигателя, цвет и номер кузова, идентификационный номер соответствуют записям в свидетельстве о регистрации транспортного средства.

При осмотре сборочных единиц и деталей двигателя, а также последующем анализе повреждений установлено:

Головка блока цилиндров демонтирована, находится в частично разобранном состоянии. Распределительные валы демонтированы. Выпускные клапаны 1, 2, 3 и 4 цилиндров находятся в открытом состоянии. На выпускных клапанах имеются следы изгиба стержня, и потери перпендикулярности тарелки клапанов по отношению к стержню клапана.

Тарелка внутреннего впускного клапана первого цилиндра оторвана от стержня и вдавлена в седло под углом 70 - 80°. Седло впускного внутреннего клапана первого цилиндра разрушено. На днище поршня первого цилиндра имеются следы контакта с оторванной тарелкой впускного клапана, в виде вмятин по всему диаметру и пробоины в центральной части днища. На зеркале гильзы первого цилиндра заметны вертикальные царапины (риски) от тарелки впускного

клапана. На прилегающей поверхности головки блока имеются следы контакта с оторванной тарелкой впускного клапана первого цилиндра.

Исследования показали, что основной причиной данной неисправности двигателя является поломка клапана [1]. Остальные дефекты и поломки, выявленные в ходе осмотра, являются вторичными и происходят как последствия разрушения клапана. При этом характерной особенностью является то, что частичная деформация и разрушение поршня происходит при средних оборотах двигателя. Данное предположение подтверждается видом тарелки оборвавшегося клапана и характером повреждения поршня (рисунок 1), деформацией всех выпускных клапанов - клапан находятся в открытом состоянии и смещены в сторону (рис. 2). Эти повреждения возникли вследствие попадания тарелки в камеру сгорания.

Рис. 2. Деформация выпускных клапанов

Попадание посторонних предметов в камеру сгорания при малых оборотах двигателя чаще всего приводит к его останову, поскольку усилий для разрушения поршня за счет сил инерции недостаточно. Обрыв тарелки клапана на высоких оборотах, как правило, приводи к значительно большей деформации, а зачастую и к разрушению поршней.

Таким образом, установив основную причину отказа двигателя, необходимо выявить факторы, повлиявшие на обрыв тарелки клапана, и восстановить полную картину произошедшего.

Причины разрушения впускного клапана двигателя могут быть следующие:

• Нарушение фаз газораспределения двигателя в результате повреждения (среза зубьев или обрыва) ремня механизма привода распределительного вала.

• Рассухаривание клапана и проваливание в камеру сгорания. В исследуемом случае разрушенный впускной клапан находится в засухаренном состоянии.

• Самопроизвольный отрыв тарелки впускного клапана в результате усталости металла.

Исследование указанных причин разрушения клапана позволило выявить, что загиб

впускных клапанов и последующий разрыв в результате повреждения ремня газораспределительного механизма не возможен, в виду того что на днище поршней выполнены предохранительные канавки и при обрыве ремня впускные клапаны не вступают в контакт с днищем поршня. Так же исключается рассухаривание клапана, поскольку в исследуемом случае разрушенный впускной клапан находится в засухаренном состоянии.

Основной и единственной причиной остается отрыв тарелки клапана в результате усталости металла, произошедшей в месте перехода тарелки клапана в шток клапана, по причине разных диаметров являющемся концентратором напряжений и при циклической нагрузке характерной для рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания наиболее подвержено разрушению.

Рис. 3. Повреждения поршней от воздействия выпускных клапанов

Обслуживание автомобиля, которое проводилось ранее, не могло быть связано с какими либо работами по обслуживанию и/или ремонту привода газораспределительного механизма, поэтому обрыв тарелки клапана, сдвиг фаз газораспределения и поломка двигателя не имеют причинно-следственной связи с проведенными ранее ремонтно-технологическими воздействиями [2, 3].

Нарушение работоспособности двигателя связано с обрывом тарелки внутреннего впускного клапана первого цилиндра, попаданием в камеру сгорания, контактом тарелки впускного клапана с днищем поршня первого цилиндра и прилегающей поверхности головки цилиндров и последующим подклиниванием и срезом зубьев, что привело к смещению фаз газораспределения. Смещение фаз газораспределительного механизма привело к тому, что выпускные клапаны встретились с поршнями, о чем свидетельствуют выемки (рисунок 3), это послужило причиной изгиба всех выпускных клапанов и последующему разрыву ремня.

Список литературы / References

1. Хрулев А.Э. «Когда неисправен клапан» - «Автомобиль и сервис», №8/1999.

2. Хрулев А.Э. Двигатель «Мондео» погубил производственный дефект. // Автоэкспертиза. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://expertauto.pro/engine/dvigatel-«mondeo»-pogubil-proizvodstvennyj-defekt/ (дата обращения: 18.02.2017).

3. Закрепин A.B. Повышение качества ремонта двигателей внутреннего сгорания путем применения рациональных ремонтно-технологических воздействий Текст: дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 2003. 188 с.