Всасывание абразивов - довольно частое явление в небольших двигателях. Абразивами являются механические частицы, определяемые зачастую как не желаемые посторонние материалы, обладающие очень высокой твердостью. Таким наиболее абразивным материалом в небольших двигателях является кремнезем.

Кремнезем (диоксид кремния) представляет собой соединение элементов кремния (Si) и кислорода (O2) и обычно встречается в песке и, в различной степени, в грязи. Кремнезем (основным компонентом которого служит кварц), обладает твердостью 7 по шкале Моса для минералов. Только такие минералы как топаз, сапфир и алмаз обладают более высокой твердостью. Степень твердости абразивных частиц является главным фактором в понимании динамики неполадок двигателей Briggs and Stratton, возникающих в результате всасывания абразивов.

При рассмотрении абразивных частиц важно хорошо знать размеры и тип тех из них, с которыми приходится иметь дело. Частицы кремнезема, с которыми приходится сталкиваться в эксплуатации, могут иметь достаточно небольшой размер (1 микрон) и обладают кристаллической структурой с очень острыми гранями. Средний размер большинства частиц, вызывающих повышенный износ деталей, может достигать 25 микрон и больше. Для сравнения: 25 микрон примерно соответствует 0,001 дюйма (0,024 мм). Это около 1/20 внутреннего диаметра отверстия вспомогательного жиклера карбюратора.

При использовании термина "всасывание абразивов" в сознании возникает образ частиц размером с пляжный песок. На самом деле это совсем далеко от истины. За исключением редких случаев, попадающие в двигатель абразивные частицы очень малы по размеру. Это объясняется тем, что используемые в большинстве воздухоочистителей фильтрующие элементы циклонного типа, удаляют из воздуха крупные механические частицы. Остаются лишь очень маленькие порошкообразные абразивные частицы, которые могут проникать почти через любое отверстие в двигателе. На рисунке показан образец кремнезема с частицами размером от 3 до 80 микрон, в среднем от 20 до 50 микрон.
Воздухоочиститель предназначен для как можно более полного очищения всасываемого воздуха от абразивных материалов. По мере загрязнения фильтрующего элемента через него проходит все меньше и меньше воздуха. Если работа элемента соответствует расчетной, то в какой-то момент воздух перестанет поступать через него. Однако еще до этого момента двигатель уже не будет работать нормально. Независимо от плохого внешнего вида наружных деталей двигателя, карбюраторная сторона всасывающей системы будет оставаться чистой, если воздухоочиститель работает нормально.
Когда воздухоочиститель не получает нормального обслуживания, абразивы могут попадать в поток всасываемого воздуха. Разрывы в паралоновом или бумажном фильтрующем элементе позволяют воздуху проходить по пути наименьшего сопротивления.Результаты этого можно обнаружить, если взглянуть на карбюраторную сторону фильтрующего элемента или внутреннюю часть воздухоочистителя. Любая грязь в этих зонах является явным признаком поврежденного фильтрующего элемента или уплотнения воздухоочистителя. Учитывая окружающую среду, в которой работают двигатели с воздушным охлаждением,можно представить себе, какое количество абразивов может попасть во всасывающую систему двигателя без надежной фильтрации воздуха.
Карбюратор с внешней стороны обычно бывает очень грязным. Это нормальное состояние, не оказывающее большого влияния на работу. Нарушения в работе двигателя возникают, когда воздухоочиститель оказывается загрязненным. В этом случае затрудняется прохождение через него всасываемого воздуха. Следует помнить, что воздух всегда стремится проходить по пути наименьшего сопротивления. Так, если воздухоочиститель забит грязью, воздух будет просачиваться через зазоры осей дроссельной и воздушной заслонок карбюратора. Воздух может находить также слабые места в уплотнительных прокладках или в фильтрующем элементе воздухоочистителя.
Если абразивы проникли за воздухоочиститель, они будут дальше проникать через карбюратор. Скорость потока всасываемого воздуха достигает 35 миль/ч (56км/ч). При этой скорости абразивы будут ударяться о поверхности деталей, с которыми они входят в контакт на своем пути. Следы их присутствия можно обнаружить в отверстии под ось воздушной заслонки, на самой оси, на воздушной заслонке, в воздушных жиклерах и распылителях. В этих зонах карбюратора нельзя допускать следов присутствия посторонних материалов.
Здесь следует подробнее рассмотреть этот процесс.Как уже отмечалось выше, воздух стремится проходить по пути наименьшего сопротивления.Если фильтрующий элемент воздухоочистителя забит грязью, воздух начнет просачиваться через зазоры осей воздушной и дроссельной заслонок карбюратора. Поскольку эти детали являются подвижными и смоченными каплями бензина, абразивные частицы, проходящие с потоком воздуха через карбюратор, будут оседать на осях заслонок. Таким образом, присутствующие в карбюраторе абразивы начнут воздействовать на ось дроссельной заслонки. Чем больше ось этой заслонки вращается в своих скользящих подшипниках, тем интенсивнее будет ее износ. Именно поэтому ось дроссельной заслонки изнашивается больше, чем ось воздушной заслонки (которая реже вращается). По мере возрастания износа оси, все большее количество воздуха с абразивами будет просачиваться через нее. При увеличении количества проникающего через ось дроссельной заслонки воздуха рабочая смесь (смесь воздуха с топливом) будет обедняться, что повлечет за собой нарушение работы двигателя.
По мере того как смесь воздуха с абразивами продолжает с большой скоростью поступать в двигатель, все больше следов воздействия абразивов можно обнаружить на поверхностях деталей. Когда поток воздуха проходит через изгибы впускного коллектора, под воздействием массы абразивов некоторые абразивные частицы ударяются о внутренние стенки коллектора, образуя на них раковины.
Дальше на своем пути абразивные частицы сталкиваются с впускными клапанами и их гнездами. По мере прохождения этих частиц в цилиндры двигателя, они оказывают абразивное воздействие на гнезда клапанов. Попавшие на гнездо клапана абразивные частицы еще больше измельчаются при закрытии клапана. Поскольку это действие происходит на пути потока воздуха, следы воздействия абразивов можно обнаружить на участке между направляющей впускного клапана и цилиндром. При этом более широкая часть гнезда клапана будет обращена к цилиндру, а более узкая - в противоположном направлении. На рабочей поверхности клапана (фаске) могут быть видны следы воздействия абразивов в виде "сыпи". Этот износ возникает только в присутствие абразивов. "Сыпь" обычно равномерно распространяется вокруг рабочей поверхности клапана, поскольку сам клапан во время работы периодически поворачивается вокруг своей оси. По мере износа рабочей поверхности клапана может уменьшиться также зазор между стержнем клапана и толкателем.
Когда абразивы воздействуют на рабочую поверхность клапана и его гнездо, они вызывают также повышенный износ направляющей клапана. При столкновении с любой деталью на пути абразивов часть абразивных частиц вырываются из потока воздуха, и оседает на ней. При движении стержня клапана вверх и вниз абразивные частицы проникают в зазор направляющей клапана и вызывают износ направляющей и стержня клапана. Внешне такой стержень клапана будет выглядеть отполированным до блеска и может, по всей вероятности, иметь вертикальные риски на своей поверхности. Направляющая клапана, посаженная в цилиндр механическим путем и выполненная из агломерированного чугуна или латуни, также будет иметь следы абразивного износа. Этот износ довольно трудно определить визуально. Для этого нужно использовать предельный калибр для измерения внутреннего диаметра направляющей клапана; это позволит определить потребность направляющей клапана в ремонте.
Следуя в потоке всасываемого воздуха, абразивы проходят от впускного окна в цилиндр и воздействуют на стенку цилиндра, противоположную впускному клапану. По причине "вихревого потока" воздуха часть абразивных частиц попадает обратно на стенку цилиндра ниже впускного клапана. Поскольку стенка цилиндра покрыта масляной пленкой, абразивные частицы прилипают к ней. Некоторые из них внедряются в стенку цилиндра, а другие начинают изнашивать ее внутреннюю поверхность по мере того как поршень и поршневые кольца совершают возвратно-поступательное движение в цилиндре.
Когда абразивные частицы, трущиеся между поршнем, поршневыми кольцами и стенкой цилиндра, больше по размерам, чем разделяющая две поверхности масляная пленка, возникает износ. Первым признаком присутствия абразивных частиц и износа стенки цилиндра является исчезновение перекрестной штриховки на внутренней поверхности цилиндра. Исключение составляет цилиндр DIAMOND BORE ™, зеркало которого не имеет перекрестной штриховки. В нормальных рабочих условиях перекрестная штриховка исчезает незначительно или вообще не исчезает. Если в верхней части гильзы цилиндра любого типа, в зоне движения поршневых колец, возникает глубокая выработка, это явно свидетельствует о присутствии большого количества абразивов в этой зоне.
Чтобы правильно проанализировать, что происходит при износе такого рода, следует понимать взаимосвязь между материалами, с которыми приходится иметь дело. В двигателях с цилиндрами типа KOOL BORE ™ присутствуют три основных материала. Цилиндр выполнен из алюминиевого сплава, поршневые кольца - из чугуна или стали, а также присутствуют абразивные материалы, главным образом кремнезем. Можно видеть, что самым мягким из этих материалов является материал цилиндра, а самым твердым - кремнезем. По мере продавливания абразивных частиц между кольцами и стенкой цилиндра они подвергаются давлению. Поскольку поршневые кольца обладают более высокой твердостью, чем стенка цилиндра, абразивные частицы кремнезема вдавливаются в алюминий и удерживаются в нем подобно зернам на наждачной бумаге.
Поскольку абразивные частицы имеют тенденцию внедряться в стенку цилиндра, небольшие царапины (риски) начинают возникать под воздействием более крупных частиц, тогда как мелкие частицы шлифуют поверхность поршня. Это можно видеть на поверхностях поршней. Некоторые небольшие риски являются нормальным явлением и возникают они в процессе приработки двигателя. Если провести по ним ногтем пальца руки, и он не цепляется за них, значит все нормально. При более близком рассмотрении поршня можно заметить небольшие вертикальные риски на его юбке.Теперь следует рассмотреть поршень с повышенным износом. При этом больше всего бросается в глаза окраска юбки поршня. Очевидно, что изменение окраски произошло в результате внедрения в стенку цилиндра значительного количества абразивного материала, под воздействием которого часть хромового покрытия оказалось стертым с поршня. По мере продолжения подобного износа поршень начинает постепенно спекаться с цилиндром. При более тщательном рассмотрении можно заметить начало этого процесса.
Маслосъемное кольцо сильнее прижимается к стенке цилиндра, чем другие кольца. Поэтому оно изнашивается быстрее компрессионных. Если взглянуть на эти маслосъемные кольца, можно заметить различный уровень их износа в сравнении с показанным справа новым кольцом. По мере износа рабочей поверхности маслосъемного кольца она становится шире. Чем шире становится эта рабочая поверхность, тем больше она скользит по масляной пленке, которая покрывает стенку цилиндра. При этом на стенке цилиндра остается больше масла, по которому скользят компрессионные кольца. Но поскольку эти кольца не предназначены для снятия масла, то возрастает расход масла двигателем.
Если взглянуть на компрессионные кольца с целью определения степени их износа, то можно убедиться в том, что их рабочая поверхность не столь изношена, как у маслосъемных колец, хотя определенный износ имеет место.Однако, если взглянуть на эти кольца сверху, то можно заметить, что они различаются по ширине.
Куда же девается абразивный материал и материал износа поршневых колец? Он выпадает через нижний конец цилиндра. Как только он попадает в масляный поддон картера двигателя, он смешивается с маслом. При этом он будет попадать на все поверхности подшипников нижней части двигателя, вызывая их износ. Наиболее заметен этот износ на шатунных подшипниках.Поверхность изношенного подшипника имеет темно-серый внешний вид.
На этом рисунке показан износ шейки подшипника вала отбора мощности (РТО). Износ произошел не по причине переноса металла, как это происходит при неисправности системы смазки, поскольку на шейке нет следов перегрева.Все, что отмечалось выше относительно стенки цилиндра, поршня и поршневых колец, справедливо и для коренных подшипников. На поверхности коренных подшипников образуются такие же царапины, как и на шатунных подшипниках.
Поскольку износ может быть очень незаметным на внешний вид и его можно спутать со следами механической обработки, следует проверить диаметр коренного подшипника с помощью предназначенного для этих целей предельного калибра. Если подшипник тщательно не промыт, износ его будет продолжаться под воздействием абразивов, вкрапленных в материал подшипника. Шариковые подшипники также подвергаются износу при всасывании абразивов. Микроструктура беговых дорожек этих подшипников и самих шариков также подвергается износу под действием абразивов.
По мере накопления загрязняющих материалов в масле они начинают выпадать из него при неработающем двигателе. Если масло не меняется в установленные сроки, скопление загрязнений будет продолжаться, пока они не начнут выпадать в осадок.Некоторые операторы предпочитают проводить техническое обслуживание по своему собственному усмотрению. Оператор, который не меняет масло в двигателе регулярно, обычно не уделяет должного внимания и своевременному обслуживанию воздухоочистителя. Когда в масляном поддоне появляется осадок, это может означать, что и другие виды технического обслуживания двигателя своевременно не выполнялись.
В качестве примера на рисунках показан двигатель со значительным количеством абразивов. Об это свидетельствуют все признаки. Однако, если заглянуть в поддон масляного картера, то он окажется относительно чистым. Это, по всей вероятности, можно объяснить тем, что в процессе последнего технического обслуживания воздухоочиститель был установлен неправильно. Это могло быть результатом недосмотра, но неполадка двигателя при этом может оказаться очень серьезной. Абразивный износ может происходить очень быстро, если учесть, что поршень совершает 432 000 ходов в час. Другим обычным источником попадания абразивов в двигатель служит заправка двигателя маслом. Если перед открытием пробки заливной масляной горловины зону вокруг нее не очистить от грязи, то грязь может попасть масляный поддон картера. Внешне это можно определить по наличию грязи на резьбовой части пробки заливной горловины и на самой заливной горловине
Попадание абразивов в нижнюю часть двигателя можно легко определить, если взглянуть на юбку поршня. При этом можно увидеть на ней глубокие царапины. Эти царапины располагаются вдоль хода поршня и обрываются около нижнего маслосъемного кольца. Если бы грязь попала со стороны верхней части цилиндра, то эти царапины были бы видны и в зоне посадки других поршневых колец. Чтобы понять, насколько хорошо цилиндры типа KOOL BORE ™ могут "удерживать" абразивы, следует обратить внимание на глубокие царапины на рабочих поверхностях поршневых колец. Фактически это указывает на прекращение проворачивания всех поршневых колец в канавках. Это ясно указывает, насколько твердыми могут быть абразивные частицы.
Поскольку во всех двигателях в масляном поддоне картера возникает некоторый вакуум, то любой доступ в него может служить потенциальным источником попадания абразивов. В качестве примера стоит взглянуть на сальник поддона картера. Некоторые механики полагают, что этот сальник предназначен только для удержания масла в поддоне. Это справедливо лишь относительно сальников, расположенных ниже уровня масла и для неработающего двигателя. В основном сальник предназначен для того, чтобы препятствовать поступлению воздуха в масляный поддон. Если сальник изнашивается, то воздух начинает попадать в поддон через него. Вместе с воздухом в поддон попадают и абразивы. Как и в случае с осью дроссельной заслонки карбюратора, абразивы вызывают износ подшипника, который расположен ближе к изношенному сальнику поддона. Этот подшипник изнашивается значительно интенсивнее других подшипников. Поскольку абразивы смешиваются с маслом, вызванные ими повреждения выглядят внешне подобно тем, которые были показаны выше на примерах попадания абразивов в нижнюю часть двигателя.
Независимо от того, попадают ли абразивы в двигатель через воздухоочиститель, заливную масляную горловину или через любое другое место, следы их воздействия будут носить заранее предсказуемый характер. Абразивы обладают большей твердостью, чем материалы, из которых изготовлены детали двигателя. Абразивы, как острые резцы, воздействуют на подвижные детали. При этом они удаляют часть металла. Любые абразивы, размер которых превышает толщину разделяющей металлические поверхности масляной пленки, вызывают их износ. Поскольку характер повреждений абразивами носит прогнозируемый характер, любой механик способен установить причину большей части абразивных повреждений, если он будет следовать системному подходу к анализу неполадок. Большинство операторов не осознает тех последствий, которые могут возникнуть в двигателе в результате игнорирования своевременного технического обслуживания.

Недостаточная смазка
Перегрев двигателя
Превышение допустимых оборотов
Поломки