Расход масла на угар в дизелях (кроме малооборотных) складывается из
расходов по отдельным частям дизеля, потери в которых составляют в
процентах: в камере сгорания (масло, попавшее через ЦПГ) - 80 ... 90; в
клапанном механизме -10 ... 16; через систему вентиляции - 4 ... 8; в
турбокомпрессоре - 4 ... 8.
Поскольку расход масла на угар определяется в основном потерями в камере
сгорания, то большинство мероприятий и работ направлено на устранение
причин, приводящих к попаданию масла через ЦПГ.
Факторы, характеризующие расход масла на угар, можно разделить на две
группы: конструктивно-технологические и эксплуатационные. К
конструктивно-технологическим факторам относятся: особенности масляной
системы, конструктивное исполнение деталей ЦПГ, материалы деталей и их
защитные покрытия, зазоры и качество обработки поверхностей в узлах
трения, качество сборки и т. п. Эксплуатационные факторы включают в
себя: стабильность режимов работы, условия нагружения, сорта применяемых
топлив и масел, уровень обслуживания.
Расход масла на угар определяется также конструктивно-технологическими
особенностями компрессионных и маслосъемных колец, формой юбки поршня,
прилеганием колец к зеркалу втулки, охлаждением поршня и другими
факторами. Выявлено, что конструктивно-технологи-ческие особенности и
степень прилегания колец к втулке могут изменять расход масла более чем
в 15 раз. Плохое прилегание компрессионного кольца к поверхности втулки
может быть следствием следующих причин: технологически допустимой
неточности изготовления кольца и поршневой канавки; теплового расширения
поршня, когда днище расширяется больше, чем тронк, при этом создается
небольшой наклон торцов поршневых колец наружу и вниз (в этом случае
нижняя часть наружной поверхности отходит от стенки, образуя клин,
обращенный к картеру); наклона поршня в пределах зазора при его
перекладке.
Проведенные исследования подтвердили, что для снижения расхода масла на
угар большое значение имеют зазоры в сопрягаемых узлах
поршень—цилиндровая втулка и кольцо—канавка. Получившая наибольшее
распространение овально-бочкообразная форма юбок поршней обеспечивает
малый расход масла на угар: благодаря малым радиальным перемещениям;
уменьшенному углу перекоса поршня в цилиндре при его колебании; наличию
между поршнем и втулкой минимального зазора, выбираемого из условия
работы поршня без защемления; отсутствию кромочного контакта поршня и
втулки при наклонах поршня в пределах зазоров.
Экспериментально установлено большое влияние прилегания кольца к втулке
на маслосбрасывающую способность. Если кольцо прилегает к зеркалу втулки
верхней кромкой, то это приводит к резкому ухудшению маслосбрасывающей
способности (примерно в 20 раз по сравнению с контактом нижней кромкой).
Неперпендикулярность канавки относительно образующей поршня на 0,2 мм на
длине 20 мм приводит к увеличению угара на 60 %. Заострение нижней
кромки маслосъемного кольца (под углом до 60 °) уменьшает расход масла
на 15 ... 20 %. Наиболее заметно это проявляется в дизелях повышенной
быстроходности.
Заметное влияние на угар масла оказывает охлаждение поршней. В отдельных
дизелях охлаждение поршней снижает расход масла на угар до 50 %.
Маслосъемные кольца коробчатого сечения с цилиндрическими рабочими
поясками, получившие наибольшее распространение, обладают хорошими
маслораспределительными свойствами. Однако в процессе работы высота
поясков уменьшается при одновременном увеличении удельной нагрузки и
соскабливающего действия в обоих направлениях движения поршня. По мере
износа втулок такие кольца, обладающие большой жесткостью, плохо
приспосабливаются к гильзе, что приводит к росту угара масла. Поэтому в
наибольшей степени предъявляемым требованиям отвечают П-образные кольца.
Благодаря внедрению конструктивно-технологических мероприятий расход
масел на угар за последние годы снижен в 3 ... 4 раза.
При снижении расхода масла на угар условия работы пары поршень — втулка
становятся более жесткими, изменяется скорость изнашивания деталей и
старения масла. Чрезмерное снижение расхода масла может привести к
аварийной ситуации — задиру поршней и поломке колец. Поэтому принято,
что расход масла на угар во избежание заедания поршней не должен быть
ниже 0,3 % расхода топлива, при этом температура первого поршневого
кольца не должна превышать 220 ... 250 °С. Повышенный расход масла на
угар также имеет отрицательные последствия, поскольку чем больше масла
попадает в камеру сгорания, тем больше образуется нерастворимых
загрязнений, в том числе зольных. Зольная часть загрязнений, как
известно, вызывает абразивный износ деталей, а органическая — усиливает
процесс нагарообразования на поршне. Кроме того, при повышенном расходе
масла увеличивается толщина масляной пленки и соответственно растет ее
температура. Повышенная температура масляной пленки интенсифицирует
процессы испарения, окисления и загрязнения масла различными продуктами
сгорания топлива, масла и присадок. В связи с этим придается большое
значение конструктивным мерам по обеспечению распределения масла по
цилиндровой втулке в виде тонкой пленки.
При снижении расхода масла на угар следует более тщательно
контролировать его качество. В случаях когда процесс старения масла
интенсифицируется и его физико-химические показатели быстрее достигают
браковочных значений, следует принимать соответствующие меры.