Последствия гидроудара. Экспертиза причины разрушения деталей двигателя.

В результате гидроудара  нагрузки на элементы цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма значительно превышают допустимые. Наиболее заметные повреждения получает шатун (фото 1). Действующая на него сжимающая нагрузка значительно превосходит расчетную. В итоге шатун деформируется (изгибается). Выгибается и поршневой палец. Деформация поршневого пальца приводит к затрудненному повороту поршня относительно шатуна и может привести к заклиниванию данного шарнира. При этом поршень поворачивается совместно с шатуном, что может привести даже к разрушению юбки поршня и повреждению зеркала цилиндра.

С точки зрения разрушения деталей двигателя важно, продолжал ли двигатель работать после того, как погнулся шатун или нет. Если двигатель продолжил работу с погнутым шатуном, то при последующих после гидроудара оборотах коленчатого вала возможно:

·      соударение деформированного шатуна о нижнюю часть цилиндра. На некоторых современных двигателях минимальный зазор в этом месте настолько мал, что даже небольшой изгиб шатуна приводит к соударению, в результате чего происходит разрушение шатуна и повреждение поверхности цилиндра. При дальнейшей работе с разрушенным шатуном двигатель получает значительные повреждения.

·       При деформации шатуна уменьшается расстояние между осями его головок. Уменьшается длинна шатуна, что приводит к соударению поршня о противовесы коленчатого вала при подходе к нижней мертвой точке. Минимальный зазор в данном месте на современных двигателях достаточно мал.

Вышеуказанные разрушения по причине погнутого шатуна сопровождаются значительным шумом. Но бывают случаи когда после гидроудара двигатель продолжает работать и не имеет внешних признаков неисправностей. Действительно, небольшая деформация шатуна не выдаст себя какими-то внешними проявлениями. Однако работа двигателя с деформированным шатуном недопустима по следующим причинам:

·       При деформации шатуна нарушается параллельность осей его шеек. То есть нарушается параллельность поршневого пальца и шатунной шейки (и оси) коленчатого вала. В итоге поршень ходит с перекосом, шатун относительно шатунной шейки также перекошен — имеется односторонний износ шатунного вкладыша.

·      При работе погнутого шатуна в его теле возникают изгибающие напряжения. В итоге велика вероятность образования на теле шатуна усталостной трещины, в результате произойдет разрушение шатуна и последующее разрушение деталей двигателя при взаимодействии вращающегося коленчатого вала с обломками шатуна и «освободившимся» поршнем.

С точки зрения экспертизы двигателя транспортной машины следует разделять гидроудар, произошедший вследствие попадание в рабочую камеру жидкостей из обслуживающих систем силовой установки (топливо, масло системы смазки, охлаждающая жидкость) и гидроудар произошедший по причине попадания воды через систему питания воздухом. В первом случае необходимо исследование причин разгерметизации системы, жидкость из которой попала в рабочую камеру в недопустимом количестве. Второй случай (попадание воды через воздухозаборник) связан с недопустимой эксплуатацией автомобиля, если автомобиль не является транспортной машиной повышенной и высокой проходимости. При попадании через воздухозаборник вода проходит через воздушный фильтр и последующие элементы системы питания воздухом. Соответственно, если двигатель при гидроударе остановился, то в воздушном фильтре и далее по системе питания воздухом будет присутствовать вода.

Отдельного рассмотрения заслуживает гидравлический удар, который вызвал лишь небольшую деформацию шатуна, после которой двигатель продолжал эксплуатироваться. Как было сказано выше, деформированный при гидроударе шатун работает не на растяжение-сжатие, как ровный, а в нем возникают еще и изгибающие напряжения. В итоге при эксплуатации двигателя с таким шатуном произойдет усталостный излом шатуна. При дальнейших оборотах коленчатого вала его взаимодействие с обломками шатуна и освободившимся поршнем вызовет значительные повреждения двигателя. Сам изогнутый шатун при этом повреждается до такой степени, что практически невозможно определить его форму до разрушения. Однако, отличить двигатель в котором ранее произошел гидроудар возможно. При работе двигателя через систему питания воздухом проходит большое количество воздуха, которое высушило воздушный фильтр и остальные элементы системы питания воздухом, соответственно воды и ее следов в впускном тракте такого двигателя не будет. Но есть другие признаки:

·       Если фильтрующий элемент сделан из фильтровальной бумаги,  то волнистые линии складок указывают на то, что фильтрующий элемент был когда-то намочен.

·       При изгибе шатуна уменьшается расстояние между его головками, соответственно поршень опускается вниз. Заметить это можно по полосе нагара в верхней части цилиндра, в зоне до которой не достает вернее компрессионное кольцо. Если в одном из цилиндров данная полоса шире, соответственно шатун здесь был короче.

·      Нарушение соосности головок шатуна приводит к перекосу шатуна. Соответственно может быть заметный односторонний износ шатунного вкладыша.

·       Поршень, работавший с перекосом, изнашивается неравномерно.

·       Кольца поршня, работавшего с перекосом обеспечивают худший съем масла со стенок цилиндров, в итоге масло попадает в камеру сгорания, на стенках которой будет нагар больший чем на стенках камер других цилиндров.

По этим признакам определяется, имел ли быть место в прошлом гидроудар на двигателе, разрушение которого произошло позже.

В ходе проведения независимой автотехнической экспертизы специалисты должны установить все факты и на основании их уже принимать решения о характере гидроудара, а именно производственный или эксплуатационный.

Жидкости и пути их попадания в рабочую камеру ДВС

Рассмотрим основные пути попадания жидкостей в рабочую камеру ДВС:

·       Попадание охлаждающей жидкости через негерметичную прокладку головки блока цилиндров. При запущенном двигателе такое практически невозможно, а вот при стоянке, когда избыточное давление из рабочей камеры уходит, вполне возможно затекание жидкости в надпоршневое пространство. При прокрутке двигателя стартером при запуске происходит гидроудар. Подобный дефект прокладки ГБЦ заметно сказывается на работоспособности системы охлаждения двигателя.

·       Попадание топлива в рабочую камеру через негерметичную топливную форсунку. Данные случаи встречаются крайне редко. Рассмотрение причин негерметичности топливных форсунок — тема для отдельного обсуждения и статьи.

·       В системе смазки двигателя находится смазочное масло. Масло может попасть в рабочую камеру двигателя через разрушенное уплотнение турбокомпрессора.

Перечисленные выше причины гидроудара являются следствием негерметичности систем охлаждения, питания топливом и смазки. Как правило, до гидроудара, данные неисправности оказывают заметное влияние на работоспособность двигателя и его систем.

Большинство случаев гидравлического удара происходит совсем по другой причине:

·       Попадание воды (либо других жидкостей) через систему питания воздухом. Вода попадает в систему из окружающей среды через воздухозаборник вместе со всасываемым воздухом.

Данное явление происходит при преодолении водных преград. Это может быть как брод, в котором воздухозаборник погрузился под воду, так и переезд лужи на высокой скорости, при котором брызги попали в воздухозаборник. В таких условиях допустима эксплуатация только транспортных машин повышенной и высокой проходимости. Система питания воздухом таких машин имеет следующие отличия:

·       Воздухозаборник расположен на большой высоте (илл. 1).

·       Конструктивное исполнение воздухозаборника препятствует попаданию жидкости из брызг в систему питания воздухом.

·       На амфибийных машинах (для которых движение по воде является одним из режимов эксплуатации помимо вышеуказанных особенностей имеют фильтр грубой очистки воздуха в виде циклонов (циклонного аппарата). Суть данного фильтра заключается в том, что частицы пыли и капли воды при прохождении данного фильтра отсеиваются за счет центробежных сил и не попадают в двигатель.

Все многообразие случаев гидроудара в двигателе автомобиля будет представлено на нашем форуме «Априори-эксперт»…

Специалист                                                           Александр (sancho ник на форуме)