В отсутствии достоверных сведений о массовости появления стуков и основываясь сейчас только на сезонном проявлении активности в соответствующей теме мы все уже давно поняли – у большинства проблема отсутствует при Т ниже -5 и выше +10. Теория масляного голода и тяжелого хода опоры поршня (начальное подклинивание поршневого пальца) в принципе нормально объясняет появление стуков из-за недостаточной циркуляции или перегрева масла, тем более, что автор записи, с которой у меня и начался очередной виток мозголомства, сам написал, что после замены масла стуки утихли. Но вот зимние пробеги по трассе на повышенных оборотах привели у многих к обратному результату – стуки наоборот усилились А может быть причина появления стука на одном, максимум двух цилиндрах совсем в другом и надо вновь обратиться к работе топливной системы?
Вспоминая свои два редких случая сейчас могу только добавить – утренние стуки внезапно появились на следующий день после ЗИМНИХ трассовых пробегов на 500км и заправки бензином на «чужой» АЗС в соседней области. С последнего все и понеслось – изначально причиной стука я для себя определил именно бензин с низким ОЧ, который «детонировал» при холодном запуске. Сегодня я уже и сам с сожалением вспоминаю эту «теорию», хотя зерно истины можно найти и в ней – холодная ТВС конечно не детонировала, а всего лишь более быстро сгорала при сложных процессах регулировки подачи топлива при прогреве, что и вызывало не ударные волны, а жесткую перекладку поршня в ВМТ. При этом еще холодный поршень с невыбранным большим тепловыми зазором в районе днища (на новой модели поршней около 0,6мм) от души молотил жаровым поясом при «неправильной» перекладке по стенке ТОЛЬКО В ОДНОМ цилиндре. И все последующие мои теории были направлены на поиски именно этой уникальной причины, которая заставляла припадочно биться только невезучий поршень в достаточно узком температурном диапазоне запусков. Но после заливки «проверенного» бензина у меня все «прошло», и дальнейшие выводы приходилось делать только по чужим случаям. Было перепробовано наверное всё – бензин, форсунки, кольца, поршни, масляное голодание, сопровождающееся тяжелым ходом в паре палец-бобышка поршня (самая правдоподобная), многие говорили о цепи ГРМ, но все равно где то не срасталось со званием абсолютного виновника из-за все той же непонятной термозависимости. Постепенно, после прослушивания с замедленной скоростью многочисленных записей стука, пришло понимание природы стука – именно «неправильная» перекладка одного или двух поршней в ВМТ. ВАГ проснулся и начал без объяснения причин замену поршней (вполне нормальных по мнению многих мотористов) – стук волшебным образом пропадал. При этом любое фото заменяемых поршней пугало большим нагаром на их днищах. Может быть причина давно у всех на виду и в сочетании с изначально большими тепловыми зазорами укороченного поршня в алюминиевом БЦ дает такой эффект?
Можно оценить последствия от увеличения зимнего нагара на поршнях и в КС.
Конструктивная степень сжатия CFNA =10,5/1, что при диаметре поршня 76,5мм (площадь днища 45,9 кв.см) дает объем камеры сгорания 38 куб.см. Если для упрощения представить ее в виде цилиндра, то его высота составит 8,27мм. При этом максимальная теоретическая компрессия в цилиндре при ПОЛНОСТЬЮ ОТКРЫТОЙ ДЗ и принятии степени политропного процесса сжатия =1,2 дает значение 16,8Bar.
Если предположить, что на днище поршня и верхней части КС отложился нагар толщиной 0,6мм, то высота КС уменьшится до 7мм, а ее объем до 32 куб.см. Это приведет к увеличению степени сжатия до 12,5/1, а максимальное давление сжатия возрастет до 20Bar.
Если взять толщину нагара 1мм (что маловероятно, но показательно), то степень сжатия возрастает до 15/1, а компрессия до 25Bar – это уже хороший дизель. Поэтому опасно наваливать нагрузку на двигатель с такой грязной КС – детонация не дремлет, и мозги по сигналам от датчика детонации начнут откатывать УОЗ на более поздние значения, что ведет к росту температуры выхлопных газов и перегреву выпускных клапанов.
Конечно, это теоретические цифры, поэтому для практики их можно смело убавить на пару Bar, и все равно остается много. Рост давления сжатия ведет к росту температуры сжимаемой ТВС, что в комплексе уменьшает время ее горения после поджига искрой, а это приводит к более раннему и резкому росту давления газов в КС и увеличению нагрузки на ШПГ. Но надо учитывать, что на режимах частичной нагрузки (с не полностью открытой ДЗ) во впускном коллекторе создается разрежение, и объем засасываемого в цилиндр воздуха уменьшается, что приводит к уменьшению «динамической» степени сжатия и максимального значения давления сжатия ТВС. Так для режима холостого хода она уменьшится на «чистом» двигателе примерно в 1/0,4=2,5 раза до 6,7/1, а компрессия в цилиндре соответственно до 9,8Bar, на «грязном» - до 8/1 и 12Bar. Все эти цифры предполагают, что с компрессионными кольцами и зеркалом цилиндров все в порядке, тем более, что при наличии «масляной» компрессии меньше они не станут. Никто из ОД пока не озвучил, что при замене поршневой по TPI компрессия была ниже нормы.
Свои замеры компрессии я делал уже после установки терморегулятора подогрева впускного воздуха и пробега на нем около 1000км, на теплом двигателе (прогретом до Т ОЖ+40грС), при полностью открытой ДЗ они меня вполне устроили.
С цифрами вроде бы понятно, теперь о процессе сгорания ТВС на режиме прогрева холодного двигателя. Для начала предположим, что за теплые летние месяцы с нормальными пробегами по трассе зимний нагар в КС уменьшился до «нормы», но и это, вероятно, как повезет с конкретным бензином. Сообщений о появлении стуков в этот период совсем мало или уже говорят о стуках и на горячем двигателе.
При наступлении холодов и отсутствии системы подогрева впускного воздуха нагар вновь начнет нарастать в КС. Идет активное сезонное обострение темы, после чего с приходом морозов все затихает, чему может способствовать и переход НПЗ на выпуск зимних сортов бензина.
При просмотре логов зимнего запуска холодного двигателя в -23грС поначалу неожиданно было увидеть значения УОЗ на уровне 10…8 градусов до ВМТ, что как-то не укладывалось с теорией о постоянной скорости горения ТВС в двигателе. На самом деле, говорить о фиксированной скорости горения ТВС можно только при условиях ПОСТОЯНСТВА нагрузки, циклового наполнения цилиндра и состава (степени обогащения) ТВС. При прогреве все эти параметры постоянно изменяются, прогрев в большинстве случаев идет в «слепую» по теоретической модели, заложенной в ЭБУ. Начальные топливоподача и обороты двигателя устанавливаются по показаниям двух датчиков – температуры ОЖ и температуры воздуха во впускном коллекторе. У меня это соответствовало на новой прошивка подаче топлива 4,2л/час и начальным оборотам 1170RPM. Как уже неоднократно говорил ранее, из-за слабой испаряемости бензина, плохой перемешиваемости с холодным воздухом смесь изначально сильно обогащена до значений 1/8…1/9. Время горения такой ТВС получается сильно увеличенной по сравнению с нормой, поэтому, не смотря на раннее зажигание и возможное «излишнее» дожатие от наличия нагара она горит медленно и создает максимальное давление в цилиндре только после прохождения поршнем ВМТ – поэтому никаких заметных стуков при перекладке не появляется. По мере прогрева двигателя топливоподача уменьшается, как результат смесь начинает все меньше обогащаться, но УОЗ тоже не стоит на месте и постепенно выставляется ЭБУ на более поздние значения до 6…4 градусов до ВМТ. При полностью прогретом двигателе все как и раньше – обороты 680RPM, УОЗ на уровне 5…4гр до ВМТ, топливоподача 0,8…0,54л/час. Могу предположить, что даже при наличии нагара в КС, скорость горения холодной и богатой ТВС с запасом меньше «нормы», что и определяет отсутствие стуков. Предположу, что квакание катколлектора (КНОГ) при зимних запусках связано с выбросом несгоревшей части ТВС опять же из 2 цилиндра, где кислорода на впуске меньше всего, т.к. период квакания так же совпадает с частотой рабочего такта на одном цилиндре. Этот звук появляется примерно через 40 секунд после запуска двигателя, вероятно к этому времени КНОГ прогревается до такой температуры, когда попадающая на него смесь начинает воспламеняться.
Вложение:
прогрев-5.PNG
Но при потеплении до примерно -5грС уровень начальной топливоподачи снижается ЭБУ до 1,8л/час, что приводит к меньшему обогащению ТВС и увеличению скорости ее горения. Т.к. модель прогрева жестко привязана к температуре при исправном состоянии ДВС, она не может учесть появления излишнего и вероятно неравномерного нагара по цилиндрам. ЭБУ учитывает изменение скорости горения ТВС при потеплении и после запуска двигателя выставляет УОЗ на более поздние значения на уровне 2…4 градусов после ВМТ. В процессе прогрева УОЗ постоянно корректируется ЭБУ в соответствии с той же моделью прогрева и изменением топливоподачи и оборотов. Но если в ОДНОМ из цилиндров количество нагара больше, чем в остальных, то поступающая в него ТВС будет сжиматься сильнее, ее температура в момент поджига искрой выше, что приводит к увеличению скорости сгорания смеси по сравнению с соседними цилиндрами. Давление в этом «проблемном» цилиндре нарастает более быстро и резко, что приводит к жесткой перекладке поршня в ВМТ и удару его жарового пояса по стенке цилиндра – появляется стук. Если бы при перекладке поршня сильно стучала юбка, то звук был бы более глухой и многим лучше знакомый, да и величина зазора в районе юбки намного меньше, чем в районе днища поршня. При прослушке записи на очень малой скорости его тоже можно услышать, но он намного слабее. Совсем не исключаю и дополнительное влияние в этот момент плохой смазки опоры поршня, что подтверждается фото с наличием износа втулки верхнего шатунного вкладыша из известной темы, и излишнее забрасывание УОЗ при стремлении удержать обороты ХХ. Хотелось бы найти одну простую причину, но сегодня это наверное невозможно.
Что будет происходить при дальнейшем потеплении. До какой то неопределенной плюсовой Т все будет продолжаться с шумным запуском и по тем же причинам, но улучшение сгорания топлива и активное передвижение в теплые дни постепенно приведет к уменьшению нагара в КС и освобождению от одной из причин пережатия смеси при запуске. Да и УОЗ при запусках в более теплую погоду уже гарантировано держится на нужных для нормального сгорания топлива значениях. Каков порог критических отложений в КС мне совершенно не известен, можно лишь догадываться по фото заменяемых поршней у ОД.
Очень показательно для меня было прослушивание записи 8-ми клапанного двигателя BSE 1,6 со шкодовского форума – попросили высказать свое мнение. Вместо цепи – ремень ГРМ, поэтому от версий со стуком цепи можно отказаться. Холодный пуск был показателен тем, что стук только на одном цилиндре появлялся не сразу, а через 50 секунд после запуска, в момент первого программного понижения оборотов, т.е. уменьшения подачи топлива и обеднения смеси – увеличения скорости ее горения. При этом звук стука поршня аналогичен нашему – небольшой призвук двойной перекладки присутствовал, при небольшой подгазовке присоединяются молчавшие поршеньки. В этом случае явно видно влияние изменения подачи топлива и УОЗ в процессе прогрева, о причине увеличения скорости горения и быстрого нарастания давления только в одном цилиндре не видя двигатель можно только догадываться.
Но у нас с предположениями немного больше ясности. Мой совет – покататься по трассе на повышенных оборотах двигателя для улучшения циркуляции масла и его освобождения от прорвавшегося в картер топлива неожиданно привел к обратному результату в ЗИМНИХ условиях – по утру стуки усилились. То же советует и ОД, результат зимой тот же.
И теперь становится понятным, что длительное движение на высокой скорости по зимней трассе без подогрева впускного воздуха, когда температура во впускном коллекторе едва достигает 0 грС, а при -25 может быть и ниже (при отсутствии средств утепления МО), приводит только к УВЕЛИЧЕНИЮ нагара в КС, и, вероятно, к приходу стуков при потеплении. И современные бензины по новым ГОСТ и ТУ с увеличенной долей высокотемпературных фракций и обязательным пакетом моющих присадок (вероятно, что без них двигатель вообще стремительно ИМХО зас..ется, а я то думал, что это о нас заботятся) могут очень бодро этому способствовать. Поэтому, ни грамма не сомневаюсь в полезности давно известного подогревателя для любых двигателей (турбо с этим не повезло), эксплуатирующихся в холодном климате.
Еще раз - огромная благодарность ув. Riv_2000 за идею и реализацию
. Welcome в тему.
.
