Перейти к содержимому

Фото

Рассказы мотористов и ремонтников,почитаем?

советую

33 ответов в этой теме

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103
Ну и что?

Отправлено 04 Май 2012 - 07:46

  • 0

    Аксакал

      Визит: Дек 25 2014 09:39

  • Гена
  • Члены Клуба
  • PipPipPipPipPipPipPipPipPipPip
  • 1 779 сообщений
  • 19 Благодарностей
  • ГородХарьков
  • Страна:
27

А вот вторая группа - это явные ошибки механиков, ремонтировавших двигатель.

Опытный моторист не станет искать себе приключений на свою пятую точку опоры
и всегда проверит элипс бугелей двигателя при кап ремонте,
эллипсу подвержены не только гильзы цилиндров,но увы и бугеля в большей части те которые
ближе к маховику.
С ув Гена

Отправлено 04 Май 2012 - 09:08

  • 0
Т-4,2002г,АСV

    Серьезный специалист

      Визит: Авг 31 2017 10:18

  • Kotelev
  • Модераторы
  • 719 сообщений
  • 19 Благодарностей
  • ГородБеларусь, Малорита
  • Страна:
24
"Страшная" история по ремню ГРМ.
Приехал молодой человек с проблемой - не заводится после замены свечей. Искра есть, форсунка бензин распыляет - а свечи сухие. Со слов владельца - ремень менялся недавно, компрессия в норме. Тыкаю компрессометр - до 1 не дотягивает. Снимаю крышку ремня ГРМ и вижу половинку ремня, а обратная сторона - лысая.

Прикрепленный файл  25-04-12_1905.jpg   364,71К   2 Количество загрузок

Прикрепленный файл  25-04-12_1906.jpg   358,03К   2 Количество загрузок

Хорошо, что на двигателе 1,8 RP поршня до клапанов не достают.

А ремень действительно менялся не так давно - 3 года назад и 22 тыс. по пробегу. Только вот при установке ролика не подложили шайбу под боковую планку-фиксатор и она "зафиксировала" ролик намертво.

Отправлено 04 Май 2012 - 09:10

  • 0
VW T4 Caravelle 1.9TD ABL 1999 г.в.
VW Jetta 2 1.6D JP 1987 г.в.

Олег.

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103
Операции, наиболее часто применяемые в комплексном ремонте головки блока цилиндров.
В самом деле, никого не надо убеждать в том, что высокая мощность,
Размещенное изображениеэкономичность и экологические показатели любого двигателя во многом
определяются конструкцией и состоянием газораспределительного механизма. И не
удивительно, что основные изменения в новых, более мощных, модификациях
моторов касаются именно головки блока цилиндров.

Тем не менее, комплексный и качественный ремонт головки блока у нас пока еще продолжает оставаться редкостью. Это тем более странно, что по сегодняшней жизни цена новой головки блока на 8-10-летнюю иномарку вполне сравнима с ценой всего автомобиля.
За границей наблюдается совсем иная картина. Занимаются они ремонтом головок, уж поверьте, не от бедности. Просто в Европе Размещенное изображениетребования к качеству отремонтированных моторов выше, чем у нас «в среднем по стране», и экологические нормы там на порядок строже. Учитывая отечественную специфику, можно отметить, что комплексное восстановление головок блока — дело для нас очень перспективное. Поэтому хотелось бы выделить и подробно рассмотреть операции, наиболее часто применяемые в комплексном ремонте головок.
Деформация головки блока чаще всего наступает из-за местного или общего перегрева. Но в результате накопленных механических и термических напряжений может деформироваться и нормально работавшая головка. Поэтому при каждом снятии с мотора головку блока следует обязательно проверять на плоскостность и при необходимости исправлять её. Сильную деформацию позволяет выявить проверка лекальной линейкой и набором щупов. Более точные результаты обеспечивают обкатка плоскости индикатором. Восстановление плоскости алюминиевых или чугунных головок выполняется на фрезерном или плоскошлифовальном станке.

Размещенное изображениеЗамена втулок — это радикальная мера, но наиболее эфективная. Но
перепрессовывать их нужно крайне аккуратно. Перед запрессовкой необходимо убедиться, что посадочные отверстия обеспечивают необходимый натяг и не имеют задиров и повреждений. Втулки запрессовывают «на горячую», предварительно
подогрев головку до температуры около 150-200°С. Облегчает замену охлаждение втулок сухим льдом, жидким азотом или охлаждающим спреем Freze 75. После запрессовки отверстия втулок обрабатывают разверткой или хонингуют в финишный рамер, чтобы обеспечить требуемый зазор со стержнем клапана.
Размещенное изображение Обработка седла клапана — один из наиболее важных этапов ремонта. Правильная геометрия седла, как известно, обеспечивает надежное уплотнение камеры сгорания, хороший отвод тепла от тарелки клапана, что исключает перегрев клапана. Точная обработка рабочей фаски седла и вспомагательных фасок, обеспечивает максимальный ресурс пары «седло-клапан». Обеспечить эти требования традиционной притиркой невозможно. В условиях небольших мастерских седла обычно правят ручным инструментом, например, твердосплавными фрезами отечественного производства или американскими фрезами фирмы Neway. Отечественные зенкеры просты и недороги, их при необходимости можно многократно затачивать, но они не дают достаточной точности и чистоты, и потому не позволяют исключить притирку. Размещенное изображение
Кроме того, зенкеры не регулируются по диаметру, а существующие «жигулевские» и «волговские» готовые ремонтные комплекты не всегда устраивают.
Инструмент Neway более универсален и при соответствующем навыке дает неплохую точность. Резцы Neway имеют несколько режущих кромок и могут
регулироваться по диаметру седла. Правда, такой инструмент значительно дороже, стоимость одной фрезы в среднем 80-100 долларов.
И все же наилучшую концентричность фасок и максимальную точность обеспечивает специализированное оборудование. Например, уже имеющийся на ряде ремонтных предприятий американские и французкие станоки для обработки головок NEWEN и Serdi.
Обработка седла на таком специализированном станке ведется фасонным твердосплавным резцом. Это обеспечивает высокую производительность ипозволяет создавать точный, а не упрощенный, как в случае работы ручным инструментом, профиль седла. Так, на многих современных моторах применяются
радиусные ограничивающие фаски, а в моторах спортивного назначения часто применяют полностью радиусное седло. Станок же позволяет обеспечить любой сложный профиль с высокой точностью.
Размещенное изображениеЕще одна важная особенность спецстанков — это возможность обрабатывать все седла на одинаковую глубину, чем обеспечивается одинаковый объём камеры сгорания
каждого цилиндра. Что является необходимым условием для ровной работы двигателя. Можно также проконтролировать, а при необходимости — исправить взаимное расположение осей направляющих втулок клапанов. Вручную это сделать невозможно. Обработка седла на станке обеспечивает высокую чистоту и позволяет обойтись
Размещенное изображениебез притирки. Значит, избавляет от лишней операции и исключает «втирание» абразивных зерен в материал седла и тарелки клапана, значительно снижающее
ресурс деталей.
Замена седла — одна из главных изюминок серьезного ремонта головок. Эта операция позволяет вернуть к жизни, казалось бы, безнадежно загубленные головки. Согласитесь, приятно предложить клиенту выбор: заплатить
пять-восемь сотен долларов за новую головку или за 150-200 грн. просто поменять седло на старой.
Аналогичную операцию приходится выполнять и при форсировании двигателей, например, для спортивных соревнований. В этом случае требуется увеличить
Размещенное изображениедиаметры каналов в головке блока, а затем установить новые седла большего диаметра. Старое седло вырезается на станке, специальным резцом, который легко выставляется на размер с помощью простого приспособления. Вся операция по
удалению седла занимает 2-3 минут. Новые седла поставляются в запчасти готовыми или в виде заготовок. Например, импортные заготовки обходятся в 4-6
долларов за штуку. Вытачивая седла самостоятельно, мы получаем возможность заменять седла даже в случае повреждения посадочного места. Для алюминиевых головок
блока при замене седла обеспечивается натяг 0,12-0,15 мм. Новое седло запрессовывается «на горячую» и затем после остывания профильным резцом обрабатываются фаски седла.
К сожалению, отечественная промышленность не выпускает специальных «головочных» станков. Из импортных, кроме NEWEN и Serdi, наиболее известны станки Sunnen, AMC, Berco.
Размещенное изображение Ремонт постелей распределительного вала в головке блока— тоже
очень важная операция при ремонте двигателя. Подшипники распредвала у изрядно походивших моторов оказываются изношены и нередко имеют задиры — ведь масло до
распредвала, расположенного в верхней части двигателя, доходит, как известно, в последнюю очередь. Проблему можно решить с помощью специализированного
горизонтально-хонинговального станка или горизонтально-расточного станка если «занизить» крышки подшипников на 0,1-0,3 мм по плоскости разъема, после чего обработать
постели в номинальный размер.
Обработка седел клапанов на специализированном станке дает наивысшую точность и чистоту поверхности. Притирка после этого также не требуется.
Размещенное изображение Заварка трещин остается отдельной и весьма «деликатной» областью ремонта головок блока. Высокие термические деформации, наличие легирующих элементов и вспенивание металла сварного шва могут привести к образованию
скрытых дефектов. Поэтому после сварки головка блока обязательно должна быть испытана на герметичность под давлением.
Таковы вкратце основные операции при ремонте головок блока. Это тот необходимый минимум, который должно обеспечивать ремонтное предприятие,
выполняющее так называемый «серийный» ремонт. Но и индивидуальный мастер или владелец автомобиля, решивший отремонтировать двигатель самостоятельно, должны уделить головке блока самое серьезное внимание.

http://intermotor.ho...mpl_remont.html

Отправлено 07 Март 2013 - 08:54

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103

(публикуется в сокращении)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
АЛЕКСАНДР ПОДНЕБЕСНОВ

Как показывает практика, величина зазора между поршнем и цилиндром влияет на работоспособность и ресурс двигателя никак не меньше, чем, к примеру, качество поверхности цилиндра или ее перпендикулярность оси коленчатого вала. Очевидно, этот зазор не должен быть ни чрезмерно большим, ни слишком малым. В первом случае увеличивается шум при работе двигателя, появляются значительные ударные нагрузки в местах контакта деталей.

Еще хуже, если зазор мал. Давление поршня на стенку цилиндра повышается, возрастают трение и температура деталей, а условия их смазки ухудшаются. Возможен даже разрыв масляной пленки, разделяющей детали, и переход к режиму "полусухого" трения с соприкосновением поверхностей.

Получается, что зазор в цилиндре - величина строго определенная, не больше и не меньше той, какую рекомендуют изготовители двигателя. А рекомендации бывают самые разные.

На практике все выглядит сложнее. Как известно, производителей поршней множество. И изделия, которые они выпускают для одной и той же модели двигателя, нередко отличаются не только внешним видом, но и геометрией юбки, материалом, конструкцией. Как же тогда быть с зазором?

Иностранные производители поршней всегда указывают минимальный зазор. Он может быть выбит на днище поршня, указан на упаковке или в инструкции.

К сожалению, наши производители не балуют своих клиентов - размера, или величины зазора какого-нибудь на их продукции не найти. Видимо, считают, что все должны знать эти данные наизусть, и полагают, что любой поршень должен иметь зазор в цилиндре, соответствующий "заводским" данным производителя двигателя. А в это трудно поверить - достаточно даже визуально сравнить поршни с разных заводов.

На первый взгляд может показаться, что, если, к примеру, для двигателя ВАЗ-2108 рекомендован зазор 0,025-0,045 мм, то при ремонте надо стремиться к минимуму (0,025 мм). Но это только на первый взгляд. Практика показывает, что для этого нужно, чтобы совпали некоторые условия:

- поршни и поршневые кольца должны быть качественными;

- поверхности цилиндров и поршней должны иметь микропрофиль, обеспечивающий удержание оптимального количества масла;

- отклонение формы цилиндров (эллипсность, конусность, корсетность и пр.) - не более 0,005 мм;

- неперпендикулярность цилиндров оси коленчатого вала, непараллельность осей шатунных и коренных шеек, а также осей верхней и нижней головок шатунов - не более 0,01 мм на длине (измерительной базе), равной диаметру цилиндра.

Первые требования очевидны чего нельзя сказать о последнем. Чтобы отклонения во взаимном расположении поверхностей лежали в допустимых пределах, необходимы не только высокоточное оборудование и инструмент, но и специальные измерительные приборы. В самом деле, где могут измерить, к примеру, непараллельность осей головок шатунов? Таких мастерских единицы. А где и, самое главное, чем измерить неперпендикулярность цилиндров и оси коленвала?

Картина, как видим, безрадостная - в основном для тех механиков, которые стремятся во что бы то ни стало сделать в цилиндрах минимально возможные зазоры. Такие специалисты предпочитают измерять зазоры "голыми руками", поэтому нормальный зазор воспринимают весьма своеобразно: "прослабили", поршень ведь "болтается"! А как же ему не болтаться? Ведь во всех точках на боковой поверхности поршня, кроме, разумеется, тех мест, где его размер максимален, зазор за счет овальности и бочкообразности поршня будет больше номинального. Причем на верхней части, в зоне канавок под кольца, а также в направлении оси пальца, зазор между поршнем и цилиндром превышает номинальный в 10-15 раз!

Интересно, а что будет, если, наоборот, приблизиться к предельно большому зазору, соответствующему изношенному двигателю? Да ничего страшного! Правда, при зазоре в цилиндре свыше 0,12-0,15 мм (у разных двигателей эта цифра разная) будет хорошо слышен стук поршней на холодном двигателе, да и зазор будет сравнительно быстро увеличиваться из-за ударных нагрузок и износа деталей. Но подобные крайности - это, конечно, чересчур. А вот несколько увеличить зазор по сравнению с минимально допустимым отнюдь не вредно.

По логике вещей, зазор между поршнем и цилиндром - это разница между диаметром цилиндра и наибольшим размером поршня по юбке. Обычно сам процесс измерения не вызывает трудностей. Весь вопрос в другом - где, в каком сечении юбки измерить поршень. Изготовители поршней, как правило, указывают место измерения. В подавляющем большинстве случаев искомый размер определяется в сечении, перпендикулярном оси поршневого пальца между отверстием пальца и нижним краем выреза юбки.

Но из любых правил есть исключения. Например, у некоторых двигателей Toyota поршень требуется измерять под маслосъемным кольцом. Иногда поршень необходимо измерить по нижнему краю юбки (некоторые модели Ford).

Если провести анализ размеров поршней и рекомендуемых для них зазоров большого числа производителей, то выявится любопытная картина. "Ремонтный" диаметр цилиндра практически всегда оказывается с точностью до 0,01 мм равен "стандартному" плюс величина "ремонта" (0,25 мм, 0,4 мм; 0,5 мм и т.д.).

К сожалению, правило, действующее для продукции зарубежных производителей и позволяющее легко определить и зазор, и ремонтный диаметр цилиндра, для отечественных поршней не работает - слишком велик иногда оказывается разброс в их размерах (до 0,1 мм в одном комплекте). Да и измерять "наши" поршни тоже надо внимательно.

В общем, зазор - хоть и маленькая величина, какие-то сотые доли миллиметра, а значение имеет огромное. И тем, кто забывает об этом, можно только посочувствовать - «их» моторы надежно и долго работать не будут.

11_g2.gif

Овально-бочкообразную форму поршню придают специально. Такой поршень при неравномерном нагреве и охлаждении становится близким к цилиндрическому.

(Продолжение. Начало в №№ 8, 9, 11, 1999)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
АЛЕКСАНДР ПОДНЕБЕСНОВ

Установка гильзы - процесс, известный, пожалуй, не меньше, чем расточка и хонингование. Некоторые ремонтники настолько набили на этом руку, что готовы гильзовать все блоки подряд. Другие, напротив, боятся подобных способов ремонта и предпочитают в сомнительных случаях менять блок на новый. Кто из них прав, однозначно не ответить: при выборе того или иного способа ремонта часто приходится учитывать не только свои технологические возможности. Экономические вопросы играют здесь тоже не последнюю роль.

Когда без гильзования не обойтись

Блок цилиндров, как известно, деталь номерная. А замена номерного агрегата автомобиля - процедура довольно хлопотная. Времени на нее уйдет немало, да и нервов не меньше. Не секрет, что многие детали иной раз не проходят ОТК. И чем ответственнее и сложнее деталь, тем больше шансов приобрести откровенный брак.

Судите сами: по статистике, собранной в нескольких ремонтных организациях, около 10% новых блоков цилиндров отечественных моторов имеют те или иные дефекты. Сорванные резьбы, отсутствие заглушек, негерметичность масляных каналов и даже микротрещины на поверхности цилиндров - вот их далеко не полный перечень.

Ну и, конечно, цена блока. Но если для отечественных моторов цена блока все-таки не слишком велика, то для иномарок она может быть просто астрономической. А это говорит о том, что в большинстве случаев лучше ремонт, чем покупка нового блока.

Что такое гильзование?

Очевидно, это восстановление поверхности цилиндра с помощью ремонтной втулки (гильзы). Когда нужно восстанавливать поверхность? Например, когда на цилиндре образовались трещины или пробоины при разрушении поршня или обрыве шатуна. Иногда на поверхности цилиндра обнаруживается такой глубокий задир, что он не может быть устранен расточкой - не хватает ремонтного увеличения диаметра поршней. Ну и, конечно, без гильзования не обойтись, если изношенный блок цилиндров когда-то уже был расточен в последний ремонтный размер.

Но не следует рассматривать гильзование, как нечто исключительное, применяемое в крайнем случае. Есть целый ряд моторов, имеющих подобные гильзы и в стандартном заводском исполнении. В основном это дизели, у которых для повышения надежности и ресурса устанавливают тонкостенные «сухие» гильзы из специальных износостойких чугунов. Встречаются гильзы и в бензиновых двигателях с алюминиевыми блоками цилиндров, правда, там они не запрессовываются, а заливаются на стадии изготовления блока («АБС-авто», № 7, 1999).

Но гильзование гильзованию рознь. Успех зависит от целого ряда факторов, в том числе применяемого оборудования, технологии, качества самих гильз и в конечном счете от квалификации специалиста-ремонтника. Поэтому, если есть возможность расточить цилиндр в ремонтный размер, лучше все же этим и ограничиться - чтобы нечаянно не снизить долговечность отремонтированного двигателя.

О гильзах и гильзовании

Если решение о гильзовании принято, вначале надо позаботиться о гильзах. Какие требования к ним предъявляются? Прежде всего их наружная поверхность должна быть достаточно гладкой, лучше всего - шлифованной; конусность и эллипсность - не более 0,02 мм, разностенность - не более 0,1 мм. Размеры гильз необходимо подобрать так, чтобы припуск на последующую расточку под поршень был в пределах 0,3-0,5 мм, а минимальная толщина стенки в окончательном виде (после запрессовки и расточки цилиндра) оказалось не менее 1,5 мм.

В некоторых случаях, когда, к примеру, в стенке цилиндра имеется трещина или пробоина, толщину стенки можно увеличить до 2,5-3,0 мм.

Очень важен натяг, с которым гильза будет установлена в блок. Обычно чугунные блоки цилиндров гильзуются с натягом 0,05-0,07 мм. Такой натяг выбирается из условия надежной посадки гильзы и приемлемых напряжений в ней и блоке после запрессовки. Для ремонта цельноалюминиевых блоков иностранные фирмы рекомендуют использовать алюминиевые же гильзы.

Кстати сказать, отечественная ремонтная практика показала, что цельноалюминиевые блоки можно гильзовать «чугуном» точно так, как и обычные чугунные («АБС-авто», № 6, 1999). Важно только обеспечить натяг гильзы в блоке ближе к верхнему пределу - алюминиевый сплав блока при нагреве во время работы двигателя расширяется заметно сильнее чугуна гильзы, и гильза в таких условиях не должна потерять натяг.

Особые требования предъявляются к гнезду гильз в блоке. Очевидно, при растачивании гнезда надо обеспечить его перпендикулярность к оси коленчатого вала или, по крайней мере, соосность с поверхностью ремонтируемого цилиндра. Допустимые эллипсность и конусность гнезда не превышают предела, указанного для самой гильзы, - 0,02 мм.

Когда требуется заменить уже установленные «сухие» гильзы, т.е. «перегильзовать» блок, старые гильзы проще всего удалить растачиванием на вертикально-расточном станке - когда толщина стенки старой гильзы станет меньше 0,2-0,3 мм, натяг ослабнет и гильза провернется в блоке «от резца».

Еще одна проблема - как фиксировать гильзу в осевом направлении. Существуют два способа такой фиксации - «с буртом» или «в упор». В первом случае на гильзе сверху делается упорный бурт, а на верхней части гнезда - ответная выточка, препятствующая проваливанию гильзы ниже верхней плоскости блока. Главное преимущество такой схемы - возможность более точно выполнить отверстие гнезда в блоке и даже отхонинговать его, обеспечив высокое качество поверхности.

В схеме «в упор» гильза получается простой и гладкой. Однако сложности начинаются с обработки отверстия в блоке - его необходимо точно растачивать, причем не только по диаметру, но и по длине.

На некоторых дизельных двигателях применяют «заводские» гильзы и без осевой фиксации. Гильза в подобной конструкции удерживается в блоке только за счет сил трения при посадке в блоке с натягом.

Как поставить гильзу

Когда все подготовлено и проверено, можно приступать к установке гильзы. Лучше всего это сделать, обеспечив разность температур деталей. К сожалению, создать разность температур не так просто - необходимы жидкий азот или в крайнем случае углекислый газ для охлаждения гильзы и специальная печь для нагрева блока (нагрев, правда, не должен превышать 150-180°С - иначе блок может покоробиться). Поэтому при небольших натягах (около 0,05 мм) можно устанавливать гильзы «вхолодную», например, с помощью пресса.

Такой способ совершенно не годится для установки алюминиевых гильз в алюминиевый блок из-за «схватывания» и задира поверхностей. Для таких блоков создание разности температур деталей (притом - немалой) просто обязательно.

Что еще надо помнить

Гильзование, как видим, операция непростая. И ошибки здесь тоже встречаются. Известная ситуация: все вроде бы делалось правильно, а получилось плохо, - возможна и здесь. Почему? Просто не учли некоторые мелочи, которые и испортили все дело. Вот только несколько примеров.

В блоке сравнительно нового автомобиля один из цилиндров получил серьезное повреждение (обрыв шатуна), в то время как другие не пострадали и практически не изношены. После гильзования выяснилось, что соседние цилиндры по непонятной причине приобрели вдруг недопустимую эллипсность - около 0,04-0,05мм - и без их ремонта теперь не обойтись. А разгадка-то проста: поставлена слишком толстая гильза с чрезмерно большим натягом.

Иногда у блока по цилиндру проходит трещина, причем с выходом на верхнюю плоскость. В таких случаях иногда приходится предварительно заваривать блок.

04.jpg

Лучше всего, когда после запрессовки гильзы будут несколько выступать над плоскостью.

(публикуется в сокращении)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

svarka.jpg«Упустил масло» - так описал свой случай один из водителей. Упустил - значит, не проверил вовремя. И мотор остался без масла. Последствия понятны: «застучал» шатунный вкладыш. Кончилось тем, что шатун оборвался и, попав между коленвалом и стенкой блока, пробил в блоке цилиндров хорошую дыру.

Такой блок, конечно, надо менять. Но он стоит денег, и немалых. Так что варианты хоть и есть, но реальный выход из положения они обеспечивают далеко не всегда.

А если все-таки блок не менять? Попробовать его отремонтировать? Что ж, дело хорошее, только непростое, требующее знаний и некоторого опыта.

Варить или не варить?

Принципиально можно отремонтировать блок цилиндров с любыми повреждениями. Весь вопрос в том, насколько это экономически оправданно.

Конечно же, прежде чем начинать исправление таких сложных повреждений, как пробоины, необходимо наметить технологию ремонта. Самый важный вопрос - каким способом заделывать пробоину. От этого зависит и трудоемкость работы, и потребность в специальном оборудовании и инструменте, и в конечном счете - надежность двигателя после ремонта.

Традиционным способом ремонта пробоин в блоке цилиндров считается сварка. Однако просто взять и заварить пробоину трудно. Локальный нагрев в зоне сварочного шва всегда приводит к возникновению больших напряжений при остывании блока. А это опасно - могут образоваться трещины. Но даже если обойдется без трещин, сильный нагрев все равно даром не пройдет, и после остывания блок может оказаться деформированным.

Конечно, результат сильно зависит от квалификации сварщика и используемого оборудования. Например, если перед сваркой блок подогреть, а после - медленно охладить, то напряжения будут заметно снижены. Значит, и деформации уменьшатся, и трещины, скорее всего, не появятся. Правда, такой процесс требует специальной печи, а это уже не так дешево. Кстати, хорошее сварочное оборудование тоже не отличается дешевизной. У сварки есть и другие недостатки, связанные с материалами, из которых изготавливаются блоки цилиндров. Так, легирующие элементы, присутствующие в металле, нередко мешают получению качественного сварного шва.

Когда пробоина заварена, прочность и жесткость блока, нарушенные в результате поломки, будут восстановлены. Но это вовсе не значит, что отремонтированный блок обретет былую герметичность. Ее обязательно нужно проверять - и при необходимости дополнительно герметизировать шов, например, с помощью различных клеевых композиций.

Вот и получается, что во многих случаях сварка - довольно сложный и не самый удачный способ ремонта. А какой лучше? Однозначно не ответить, но альтернатива сварке все же есть.

Как заклеить пробоину

Итак, применяемая технология должна быть доступной и недорогой, то есть не требовать дорогостоящего оборудования, инструмента и материалов; она должна выполняться персоналом средней квалификации и обеспечивать высокую надежность двигателя после ремонта. Всем перечисленным требованиям вполне удовлетворяет способ ремонта с помощью клеевых композиций.

Вы удивлены? Напрасно. Технология клейки блоков давно проверена и успешно применяется рядом специализированных мастерских.

Любую клеевую композицию, как и сварку, нельзя применять просто так, что называется, в лоб. Надо обязательно соблюдать требования, которые уже достаточно хорошо отработаны. Коротко сформулируем задачу: надо заделать пробоину в блоке, обеспечив высокую прочность и герметичность стенки после ремонта. Решение ее доступно любой мастерской или СТО.

Начинать, как и всегда, надо с подготовки. Необходимо тщательно зачистить поверхность вокруг пробоины (и внутри, и снаружи блока) на ширину 20-25 мм. Далее следует вырезать и подогнать накладки из листовой стали толщиной 0,7-0,8 мм. Для того, чтобы с нахлестом 15-20 мм закрыть пробоину с двух сторон - изнутри и снаружи. Поскольку форма накладок, скорее всего, получится сложной, повторяющей «рельеф» поверхности блока, вначале лучше сделать картонные шаблоны, а уже затем по ним вырезать накладки.

Накладки подгоняют по месту, обстукивая молотком так, чтобы обеспечить их точное прилегание к блоку. Там, где есть полное прилегание, размечаются и сверлятся отверстия. Для этого накладка прижимается к блоку, и сверлом 5,0-5,2 мм делаются сквозные сверления через накладку в стенке блока. Отверстия должны располагаться равномерно по контуру пробоины с шагом 40-50 мм. Отверстия в накладках рассверливаются до 6,5 мм, а в отверстиях блока нарезается резьба М6. Там, где стенки блока достаточно тонкие (менее 8-10 мм), можно рассверлить отверстия в блоке до 6,5 мм, чтобы затем одним болтом притянуть обе накладки - и снаружи, и изнутри.

Нелишним будет предварительно собрать конструкцию - поставить и затянуть все болты, чтобы проконтролировать, как встают накладки на блок и заворачиваются болты. Осталось тщательно зачистить поверхности накладок, все обезжирить ацетоном и приступить к финальной стадии ремонта - нанесению клеевой композиции. А что наносить?

Действительно, широко распространенная в прошлом эпоксидная смола сегодня не годится. Например, без наполнителя она вытечет из зазоров между накладками и блоком. Без пластификатора тоже ничего не получится - затвердевшая смола треснет, поскольку блок цилиндров постоянно испытывает циклы нагрева-охлаждения, приводящие к опасным для смолы напряжениям.

Более удачны композиции типа «холодной сварки». Основа у них, как правило, та же, эпоксидная, но свойства за счет добавок лучше - и прочность, и пластичность, и адгезия. Некоторые из этих материалов выдерживают высокие температуры - до 250-3000С, что для двигателя не будет лишним.

Но мы из имеющихся вариантов выбрали композицию американской фирмы Belzona.

Для ремонта чугунных деталей в программе фирмы имеются композиции с мелкой чугунной крошкой, идеально подходящие для блоков цилиндров. Ну и, конечно, многолетний опыт использования этих композиций для ремонта блоков - он тоже немалого стоит. Единственный, по нашему мнению, недостаток материалов Belzona - сравнительно высокая цена (более 100 долл. США за килограмм).

Смешав компоненты в необходимой пропорции (1:3 по объему), наносим их на стенку блока по контуру пробоины и прижимаем одну из накладок. После этого пробоина заполняется композицией и устанавливается вторая накладка. Между накладками должно оказаться столько композиции, чтобы при затягивании болтов часть ее выдавилась по всему контуру накладок.

Когда композиция отвердеет, останется только срезать выступающую часть болтов (из эстетических соображений или если они чему-нибудь мешают) и покрасить блок.

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Ремонт двигателей без проверки герметичности каналов охлаждения и смазки головки блока цилиндров, да и самого блока, - рискованное дело, грозящее неприятными последствиями. Между тем, существует надежный способ гарантированно их избежать.

Важный этап восстановительного ремонта - разборка и обследование с целью определения технического состояния узлов и деталей. При осмотре головки блока цилиндров обычно первоочередное внимание обращают на степень износа деталей газораспределительного механизма. Чаще этим и ограничиваются, забывая о том, что при эксплуатации возможны повреждения корпуса головки. Его участки, непосредственно образующие камеры сгорания двигателя, испытывают высокие нагрузки, механические и тепловые. Одним из последствий их совместного воздействия является то, что с течением времени в теле головки могут образовываться трещины.

Бомба замедленного действия.

Образование трещин в ГБЦ - явление не экзотическое, а, напротив, довольно распространенное. Наиболее подвержены ему головки дизельных двигателей, поскольку они работают в условиях наибольших нагрузок.

В первую очередь, это головки, изготовленные из чугуна, уступающего алюминиевым литьевым сплавам в пластичности. Но и в алюминиевых ГБЦ трещины не редкость. Поэтому некоторые автопроизводители (например ,VW) даже допускают наличие трещин на корпусе головок при условии, что они не сквозные и их размеры не превышают установленных пределов.

Обычно трещины появляются в местах, которые характеризуются наибольшими градиентами температур: в районе форкамеры, между седлами впускных и выпускных клапанов и так далее. ГБЦ бензиновых двигателей, алюминиевые и чугунные, повреждаются реже, и в основном по причине нарушения теплового режима двигателя, перегрева или наличия внутренних дефектов литья в виде раковин или скрытой пористости.

Любая трещина в теле головки, даже небольшая, представляет собой потенциальную опасность. Являясь концентратором напряжений, она с течением времени развивается. Увеличиваясь в размерах, трещина опасна не только уменьшением механической прочности головки. В зависимости от характера и места положения она может привести к ослаблению посадки запрессованных в головку деталей: клапанных седел, форкамер, направляющих втулок клапанов. Но наиболее угрожающие последствия для работоспособности двигателя возможны в тех случаях, когда развитие трещины приводит к нарушению герметичности проходящих внутри головки каналов систем смазки и охлаждения.

Недаром в «правильных» руководствах по эксплуатации автомобилей приводится разумный совет: почаще обращать внимание на состояние охлаждающей жидкости в расширительном бачке системы охлаждения. Присутствие в ней следов моторного масла или запаха отработавших газов - верные приметы, указывающие автовладельцу на грядущие проблемы и неминуемую потерю денег. Если причина не в поврежденной прокладке головки блока, то, скорее всего, - в скрытой в головке трещине. Причем первая «примета» - следствие того, что трещина соединяет каналы смазки и охлаждения друг с другом. Поскольку давление в системе смазки выше, происходит просачивание масла в охлаждающую жидкость. Последствия - скрытые, неконтролируемые утечки моторного масла и снижение эффективности охлаждения двигателя вследствие образования эмульсионной смеси антифриза и масла.

Вторая, более распространенная «примета» говорит о проникновении в систему охлаждения отработавших газов и пророчит более серьезные последствия. В этом случае трещина соединяет рубашку охлаждения с камерой сгорания двигателя, и процесс развивается в двух направлениях. Под действием высокого давления, создающегося в камере сгорания при воспламенении смеси, система охлаждения через трещину надувается горячими выхлопными газами. После остановки двигателя, когда давление в цилиндре становится меньше чем в системе охлаждения, в него тем же путем просачивается охлаждающая жидкость. Обладающая неплохими моющими свойствами, она вычищает внутренности камеры сгорания, заодно смывая со стенок цилиндра смазку. Часть охлаждающей жидкости на неработающем двигателе поступает в картер и смешивается с моторным маслом, ухудшая его смазывающие свойства. Помимо этого наличие трещины приводит к падению компрессии, снижая способность топливной смеси к воспламенению. В результате в двигателе наблюдаются пропуски воспламенения, он быстро перегревается и работает буквально «на износ».

Упомянутые явные симптомы разгерметизации каналов смазки и охлаждения, становятся заметными, когда трещина достигает внушительной величины. В то же время она начинает свою жизнь с микроскопических размеров и до поры никак себя не проявляет. Это означает, что отсутствие на момент внешних проявлений, говорящих о наличии трещин во внутренних полостях головки, не может служить гарантией того, что механизм «бомбы замедленного действия» уже не запущен.

Стоит отметить, что не всегда в разгерметизации рубашки охлаждения головки виноваты высокие нагрузки и температуры. Довольно часто ее причиной является коррозия. Она повреждает посадочные поверхности технологических отверстий системы охлаждения, в которые запрессовываются заглушки. Со временем коррозия приводит к образованию сквозных отверстий по периметру заглушек и утечкам теплоносителя. Неисправность очень коварна, так как обнаружить причину потери охлаждающей жидкости непросто.

Визуальное обследование головки не всегда позволяет обнаружить трещины в ее корпусе. Во первых, они хорошо замаскированы слоем нагара и могут иметь незначительные размеры. Во вторых, часто трещины открываются не на внешнюю поверхность головки, а в ее внутренние полости (каналы системы смазки и охлаждения) или же могут скрываться под седлами клапанов, форкамерами, направляющими втулками. В таких случаях не поможет и применяющийся иногда метод «проявления» трещин пескоструйной обработкой поверхности головки.

Как быть в таком случае? Ограничиться внешним осмотром и далее положиться на удачу? Это очень рискованный путь. Известно немало случаев из практики, когда только что восстановленный двигатель, ремонт которого стоил клиенту многих десятков тысяч рублей, оказывался неработоспособным. Авторемонтные предприятия, которые не радует перспектива за свой счет переделывать дорогостоящую работу и терять авторитет в глазах своих клиентов, давно включили в перечень обязательных работ, выполняющихся при восстановлении двигателя или ГБЦ, операцию проверки скрытых полостей на герметичность. При наличии специализированного оборудования она выполняется быстро и стоит клиенту не очень дорого.

Разминирование.

Прежде чем рассказывать о технологии проверки герметичности внутренних полостей ГБЦ, еще раз напомним, в каких случаях ее следует выполнять. В идеале - во всех без исключения, когда выполняется ремонт двигателя или головки. Особенно в следующих:

- если при эксплуатации двигателя отмечались симптомы, указывающие на нарушение целостности внутренних каналов ГБЦ;

- если поводом для ремонта послужил перегрев двигателя, как правило, чреватый образованием трещин;

- когда ремонтируется дизельный двигатель, особенно с ГБЦ, изготовленной из чугуна;

- после заварки трещин в легкосплавнной головке для проверки качества выполненных сварочных работ.

- при приобретении бывшей в употреблении головки взамен вышедщей из строя.

О последнем случае следует сказать особо. Стоимость новой головки блока для подержанного импортного автомобиля, даже без газораспределительного механизма, может повышать уровень 1000 EUR. Ее приобретение нередко оказывается экономически нецелесообразным, так как цена ГБЦ может быть сравнимой с остаточной стоимостью автомобиля. Одно из возможных решений - покупка «бэушной» головки.

Идя таким путем, нужно помнить, что качество головок для автомобилей производства конца 80-х-начала 90-х годов, предлагаемых на разборках, очень низкое. Даже если внешний вид головки не вызывает подозрений, устанавливать ее на двигатель без проверки герметичности - опасное занятие. Еще свеж в памяти пример, когда клиент, искавший ГБЦ для «опелевского» дизеля, намаялся вдоволь: ему пришлось привезти в моторный центр ни много ни мало пять головок! В четырех из них были обнаружены скрытые трещины. Потеря клиентом времени на их поиски - ничто в сравнении с экономией денег, которые ему пришлось бы заплатить за то, чтобы демонтировать головку, собрать и трегулировать следующую, а затем установить ее на место. И так пять раз! Согласитесь, убедительный пример важности контроля герметичности ГБЦ.

Наиболее удобно и быстро его можно осуществить, используя специально предназначенные для этого установки. Они разрабатываются и изготавливаются рядом зарубежных фирм. Принцип действия установок основан на опрессовке внутренних полостей головки с помощью сжатого воздуха. Предварительно исследуемая полость, например, рубашка охлаждения, заглушивается. С этой целью привалочная плоскость головки герметизируется с помощью резиновых прокладок и плиты, выполненной из оргстекла большой толщины. На отверстия охлаждающего контура, выходящие на боковые поверхности головки, также ставят заглушки. Через одну из них, снабженную штуцером, внутрь испытуемой полости подается сжатый воздух при давлении 4- 6 бар.

Головка погружается в воду, которой наполнена термоизолированная ванна. В воде, температура которой поддерживается около 70°С, головка нагревается до ее рабочей температуры. Благодаря тепловому расширению металла, вскрываются все трещины, даже те, что были закрыты при комнатной температуре. Местоположение трещин определяется визуально, по истечению сжатого воздуха из полости головки, сопровождающемуся образованием «волшебных пузырьков». Для удобства поиска мест утечки установка позволяет вращать головку вокруг оси на 360°С.

Габаритные размеры ванны некоторых моделей установок, позволяют проводить опрессовку не только головок, но и блоков, включая и V- образные. Появление сквозных трещин в блоках - явление более редкое, но и не менее опасное для работоспособности двигателя. Не составит труда определить место течи в радиаторе. Опрессовкой можно не только проверить герметичность контура охлаждения или смазки, но и установить характер видимых трещин, сквозные они или нет. С помощью установки можно проконтролировать герметичность посадочных поверхностей направляющих втулок клапанов. Случается, что масло попадает в камеру сгорания именно этим путём, а не по стержню клапанов, через изношенные маслосъёмные колпачки и отверстия втулок. Во всех случаях «волшебные пузырьки» гарантированно покажут наличие и место неисправности.

Подробно особенности процесса опрессовки показаны на иллюстрациях. Испытаниям подвергались головки 4- цилиндрового бензинового мотора Mitsubishi и 6-цилиндрового дизеля Mercedes-Benz. Работа выполнялась на специализированной установке, которая обладает характеристиками, делающими ее эксплуатацию экономичной, а работу - удобной. Термоизолированная ванна имеет большие размеры; предусмотрено искусственное освещение рабочей зоны, погружение испытуемого агрегата и его вращение автоматизированы. Установка комплектуется набором приспособлений для подготовки объекта исследования к опрессовке. Все вопросы практической работы продуманы настолько, что проверка герметичности внутренних полостей ГБЦ занимает буквально несколько минут.

Нельзя не упомянуть о другом аспекте применения установки, экономическом. Установка для опрессовки относится к категории технологического оборудования, которое характеризуется минимальным сроком окупаемости. Действительно, стоимость оборудования - доступная эксплуатационные затраты - минимальные, производительность - очень высокая. К этому можно прибавить существующий дефицит подобных услуг на рынке авторемонта. Все факторы говорят за то, что с помощью установки можно не только эффективно решать проблемы ремонта, но и зарабатывать деньги, предоставляя услуги по опрессовке автомобильных агрегатов. Опять же, благодаря «волшебным пузырькам».

serdi_01.jpg

Проверка начинается с установки ГБЦ на подвижную монтажную раму. Предварительно на отверстия рубашки охлаждения в боковой поверхности головки установлены заглушки, одна из них - со штуцером для подвода воздуха.

serdi_02.jpg

Каналы системы охлаждения, открывающиеся в привалочную плоскость головки, закрываются уплотняющими прокладками.

serdi_03.jpg

На прокладки устанавливается прозрачная плита, изготовленная из оргстекла. Она позволит осматривать поверхность головки блока при опрессовке

serdi_04.jpg

Плита надежно прижимается мощными струбцинами.

serdi_05.jpg

Сжатый воздух подается в полость головки блока через шланг с быстросъемным разъемом.

serdi_06.jpg

Дана команда «на погружение».

serdi_07.jpg

Установка  для опрессовки снабжена вентилем и манометром для регулировки и контроля давления.

serdi_08.jpg

Исследуемый агрегат (в данном случае головку блока) можно автоматически вращать на360°С.

serdi_09.jpg

Пузырьки воздуха наглядно показывают местоположение трещины. В данном случае она находится вблизи одной из опор распределительного вала.

serdi_10.jpg

Не прошло и десяти минут, как к обследованию готов очередной объект-ГБЦ двигателя МВ.

serdi_11.jpg

У этого агрегата обнаружено две «болевых точки». Одна из них - трещина под седлом выпускного клапана.

serdi_12.jpg

Вторая - негерметичность корпуса вблизи одного из выпускных каналов.

Как избавиться от притирки?

притирка клапанов

Подробнее

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Головка блока современного верхнеклапанного двигателя - это сложный комплекс, состоящий из целого ряда узлов и механизмов. И когда речь идет о капитальном ремонте мотора, то полноценное восстановление этих механизмов порой едва ли не сложнее суммы традиционных операций - расточки цилиндров и шлифовки коленчатого вала. Оборудование требуется специализированное, трудоемкость и  точность исполнения   очень высоки. Между тем приведение в порядок головки блока у наших ремонтников как-то не принято считать первостепенным делом. Блок и коленчатый вал - да, это обязательно, а головка - как получится. В итоге двигатель возвращается в строй ущербным, «недолеченным», отсюда и общее недоверие к таким агрегатам. Именно поэтому запланированный цикл бесед о капремонте двигателя мы решили начать нешаблонно - с головки блока цилиндров.

Дефекты и их обнаружение

Общеизвестная специфика ремонта головки блока состоит в том, что возможных дефектов здесь много и они разнообразны по характеру.

После больших пробегов обычно оказываются изношенными седла и уплотнительные фаски клапанов, направляющие втулки и клапанные стержни, кулачки распределительного вала и толкатели (рычаги, коромысла), торцы стержней клапанов, опорные шейки и подшипники распределительного вала. Неизбежны также износ и старение маслосъемных колпачков. Все это вместе сопровождается большим расходом масла и шумной работой двигателя.

Целый ряд проблем в голов-ке блока возникает вследствие перегревов двигателя, вызываемых негерметичностью системы охлаждения, отказом вентилятора или термостата. Это приводит к деформации привалочной плоскости, в худшем случае - к трещинам и прогарам в стенках камер сгорания с одновременным повреждением поршней. Если деформации велики, становится вероятной несоосность подшипников распределительного вала и тогда без серьезных станочных работ не обойтись. Кстати, естественная температурная деформация головки всегда вызывает несоосность седел и направляющих втулок клапанов, поэтому соответствующий ремонт седел - это обычная операция.

Есть и особая группа неисправностей, вызванных дефектами и поломками в приводе распределительного вала. Известно, что на многих двигателях обрыв или срезание зубьев ремня вызывает удары поршней в клапаны. При этом не исключена их поломка, а тарелки клапанов, попав между поршнем и головкой, способны наделать много бед: повредить седла, поршни, стенки камеры сгорания. После таких катаклизмов возможно появление трещин в головке блока, поломка направляющих втулок клапанов, а деформации шатунов почти гарантированы.

Не следует думать, что все упомянутые явления характерны только для старых моторов. Многое возникает из-за несвоевременного или неграмотного обслуживания автомобиля. Известно, например, что ремень газораспределения надо периодически менять - обычно через 50-60 тыс. км, а в условиях большой запыленности гораздо раньше. Халатность в этом простом деле ведет к разрушению ремня с уже известными катастрофическими последствиями.

И еще. Неправильная регулировка зазоров в клапанном приводе может вызвать перегрев и прогар клапанов (малые зазоры) или большие износы кулачков, толкателей, направляющих втулок, стержней и торцев клапанов (большие зазоры). Не так уж редки случаи повреждения резьбы в отверстии при заворачивании свечи с перекосом. Серьезнейшие последствия связаны с недостаточной подачей масла в головку, когда уровень масла в картере слишком мал из-за несвоевременной доливки. То же происходит при запуске на морозе, если в двигателе залито слишком густое (летнее) масло. Ремонт головок после такого масляного голодания затруднен, а иногда и просто невозможен.

Демонтаж и разборка

Если установлено, что головка блока нуждается в ремонте, ее в подавляющем большинстве случаев приходится снимать с двигателя. Исключение составляют только работы по замене некоторых уплотнений, например, маслосъемных колпачков, да и то не у всех моделей (у двигателей БМВ прошлых лет подобная работа тоже требует демонтажа головки). А раз так, то перед началом работы стоит обзавестись запчастями, без которых потом все равно не обойтись. В профессиональном ремонте для этого используют так называемые верхние наборы (Head Set), включающие прокладку головки и все прокладки и сальники, расположенные выше нее. У дизелей в такой набор прокладка головки обычно не входит, ее приходится приобретать отдельно.

Перед демонтажом желательно проверить взаимное положение коленчатого и распределительного валов, совместив соответствующие метки. Для отечественных двигателей такая операция не обязательна, но у некоторых иностранных моторов с достаточно сложной установкой фаз газораспределения иногда полезно даже нанести дополнительные метки.

Обычно технология демонтажа головки достаточно подробно излагается в соответствующих руководствах по ремонту конкретных моделей автомобилей. Но есть и некоторые общие принципы, среди которых стоит отметить следующие. При отворачивании болтов крепления головки сначала поочередно ослабляют их на 0,5-1 оборота, начиная со средних, и только затем вывертывают полностью. Это исключает коробление головки от неравномерных усилий, когда один из соседних болтов полностью затянут, а другой совсем отпущен. Если болты имеют внутренние шлицы, то сначала надо очистить их от нагара, иначе ключ не войдет в болт до конца, а срыв чреват большими хлопотами.

У большинства иностранных машин к головке блока подходит множество вакуумных трубок. Если нет схемы вакуумных соединений для данной модели, то все разъединяемые магистрали надо пометить или зарисовать. Не стоит полагаться на память, даже если трубок мало: ошибка при сборке может привести к большой потере времени.

После снятия головку необходимо полностью разобрать и вынуть клапаны. Если впускной и выпускной коллекторы не помешают ремонту, их можно оставить на головке, но при этом надо иметь в виду, что прокладки коллекторов от времени могли потерять герметичность. Для разборки пружин клапанов используют приспособления рычажного типа. Для работы на снятой головке удобнее те из них, которые одновременно с нажатием на тарелку и пружины толкают клапан в противоположную сторону. При их отсутствии можно пользоваться традиционными съемниками для автомобилей ВАЗ: они, как правило, вполне применимы и для многих иностранных двигателей. Некоторые зарубежные фирмы выпускают автоматизированные стенды для разборки головок, но их цена довольно высока.

Некоторые «умельцы» разбирают головку сильным ударом молотка по тарелке пружины через стальную трубу. Этого делать нельзя, особенно если предполагается использовать старые клапаны. После «ударной» разборки на стержне клапана всегда остаются забоины от тарелки пружины, и как раз в том месте, где ходит маслосъемный колпачок. Легко также погнуть клапан, особенно если он с тонким стержнем. Да и сухари при такой разборке имеют свойство улетать в неизвестном направлении.

Разобранную головку следует полностью очистить от следов старых прокладок и вымыть. Далее приступают к измерениям и проверкам, позволяющим определить объем необходимых работ.

Проверка и дефектовка

Для проверки состояния головки нужен определенный набор измерительных инструментов, без них в данном случае не обойтись. Контролируют следующие размеры и параметры.

1. Нижняя плоскость головки. Тут понадобится специальная лекальная линейка длиной от 350 мм, а также набор щупов. Линейку поочередно кладут на плоскость по диагоналям головки и подбирают щуп, свободно проходящий в зазор между линейкой и плоскостью в средней зоне. Максимально допустимая толщина этого щупа составляет 0,05-0,06 мм, в противном случае плоскость придется обрабатывать (в профессиональном ремонте ее обрабатывают всегда, даже если деформация невелика).

2. Износ опорных шеек кулачкового вала и его подшипников (если, конечно, вал расположен в головке). Диаметры шеек измеряют микрометром, а отверстий подшипников - нутромером с точностью 0,01 мм. Разность полученных размеров дает зазор в подшипнике, который не должен превышать 0,10 мм. При этом контролируемые поверхности не должны иметь явно выраженных следов износа - круговых канавок, выступов, задиров и т.д. В противном случае распределительный вал заменяют, а головку ремонтируют.

3. Износ стержней клапанов и направляющих втулок. Микрометром измеряют диаметр стержня в верхней части, непосредственно под канавкой для сухарей, а затем в нижней части рабочей поверхности. Поскольку изношенный стержень может быть овальным, замеры надо делать в нескольких точках по окружности. Износ, то есть разница диаметров в верхней и нижней части стержня, не должен превышать 0,02-0,03 мм, иначе клапан подлежит замене.

Изношенность направляющих втулок определяют специальным нутромером, но допустима и косвенная оценка по люфту нового клапана во втулке, для чего понадобится стойка с индикатором часового типа. Поскольку максимальный износ наблюдается в нижней части втулки, то, измерив боковой люфт тарелки клапана, установленного во втулку, нетрудно пересчитать результат на зазор именно в этом месте. Существуют специальные приборы, основанные на данном способе измерения.

Если зазор превышает 0,07-0,08 мм, втулку необходимо заменить (в крайнем случае - отремонтировать).

4. Износ седел, толкателей, рычагов, коромысел, кулачков определяется в основном визуально. Износ фасок клапанов можно оценить, приложив к фаске линейку и посмотрев на яркий свет. Если середина фаски «провалена», а стержень неизношен, то можно обработать фаску и использовать такой клапан вновь. У коромысел, помимо состояния поверхностей, контактирующих с клапаном и кулачком, необходимо проверить зазор с осью - он не должен превышать 0,06-0,07 мм. В противном случае двигатель после ремонта головки останется таким же шумным, как был до него.

5. Различные дефекты местного характера также определяются визуально. Здесь необходимо уделить внимание состоянию поверхности голов-ки, соприкасающейся с окантовкой прокладки: забоины, заусенцы и прочие дефекты обычно приводят к негерметичности соединения головки с блоком цилиндров. Иногда также удается разглядеть трещины в стенках камеры сгорания. Если трещина сквозная (в рубашку охлаждения), то нагара на стенках не будет либо около трещины, либо по всей камере.

Когда есть подозрение на трещину в камере сгорания, либо ее стенки повреждены обломками деталей (клапанов, седел и т.д.), то перед началом ремонта головку надо обязательно проверить на герметичность, иначе весь ремонт может быть выполнен впустую. Организовать такую проверку в условиях мастерской непросто, поскольку требуется специальное оборудование. Ряд иностранных фирм выпускает установки для проверки герметичности (опрессовки) головок и блоков, но у нас они пока не распространены.

Чтобы опрессовать головку блока, надо герметично заглушить все окна рубашки охлаждения, выходящие на нижнюю плоскость, а также все фланцы и патрубки на боковых поверхностях, кроме одного, через который будет поступать жидкость. Опрессовывают головку водой, подаваемой от специального ручного плунжерного насоса под давлением 0,6-0,8 МПа. Трещины выявляются по падению давления в течение контрольного времени (от четверти часа до двух часов) и появлению капель воды или течи.

Более проста проверка керосином, хотя она требует изготовления герметичных заглушек на седла клапанов. Головку переворачивают камерами сгорания вверх, завертывают в нее свечи, после чего в подозрительную камеру наливают керосин. Имея очень высокую текучесть, керосин способен проникать в очень малые трещины. При этом его уровень в камере сгорания уменьшается (контрольное время обычно составляет 1-3 часа).

Если трещина обнаружена, головку блока лучше заменить. В принципе существуют способы ремонта трещин (это тема отдельного разговора), но обеспечить высокую надежность отремонтированной головки пока не удается из-за несовершенства ремонтных технологий.

На этом первый этап работ с головкой блока можно считать законченным. Практические задачи выяснены, можно приступать непосредственно к ремонтным операциям. Но об этом в следующем номере журнала.

rgb_01.jpg

Лекальная линейка и щуп - самый простой способ проверки деформации плоскости головки блока

rgb_02.jpg

rgb_03.jpg

Зазоры и износы в подшипниках распредвала измеряются микрометром (а) и нутромером (б)

rgb_04.jpg

Для определения износа стержня клапана удобно пользоваться микрометром

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

В предыдущем номере нашего журнала (АБС № 4) был рассмотрен подготовительный этап нашей задачи. В результате головка блока снята с двигателя и разобрана, а все ее детали, входящие в газораспределительный механизм, проконтролированы. Теперь можно перейти непосредственно к восстановительным операциям.

Исходим из того, что трещин в теле головки нет (при нормальной эксплуатации это большая редкость, соответственно и разговор о них будет позже). А вот клапанные седла почти всегда имеют износы, да еще с подгоранием. Тем не менее начинать с них нельзя. Технологической базой для обработки седел служат направляющие втулки клапанов, поэтому их восстанавливают первыми. Концентричность седел и втулок может быть обеспечена лишь при том условии, что геометрия направляющих отверстий в полном порядке.

Бывает, правда, что и после долгой работы эти отверстия остаются почти неизношенными, но такое встречается редко, в основном в тех случаях, когда втулки сделаны из твердых материалов (специальная сталь, отбеленный чугун, металлокерамика). Обычный чугун и бронза изнашиваются достаточно интенсивно.

Втулки из сравнительно мягких материалов можно ремонтировать, для этого существует специальный инструмент. Он выпускается фирмами Sunnen и Neway и уже продается в России. Принцип действия такого инструмента заключается в прокатывании роликом рабочей поверхности отверстия. В результате там образуется спиральная канавка, у краев которой пластичный металл поднимается вверх. После калибровки отверстия разверткой нужного диаметра удается восстановить номинальный зазор между стержнем клапана и втулкой.

Очевидные достоинства способа - доступность и невысокая цена инструмента (50-190 долл.). Но недостатков больше. Удается отремонтировать только втулки с относительно небольшим износом (не более 0,1 мм). Спиральная канавка несколько улучшает смазку стержня клапана, но одновременно уменьшает рабочую поверхность втулки. Это значит, что давление стержня на единицу опорной площади возрастает и отремонтированная втулка изнашивается примерно в два раза быстрее по сравнению с новой. Таким образом, основным способом ремонта узла все-таки остается замена втулок.

Технология выпрессовки старых втулок может быть разной, но чаще всего применяют ударный способ. Со стороны седла на втулку устанавливают латунную или бронзовую оправку, по которой наносят удары молотком. Чтобы не повредить посадочное гнездо в головке, оправка должна быть ступенчатой: по меньшему диаметру она с небольшим зазором заходит во втулку на глубину 30-40 мм, а больший диаметр должен свободно проходить через гнездо. Для этой работы удобен пневмомолоток, поскольку он обеспечивает дозированную силу ударов.

Втулки из бронзы не создают больших проблем при выпрессовке, обычно они устанавливаются в головку с небольшим натягом.

При выпрессовке «твердых» втулок головку желательно подогреть до 1500, чтобы несколько уменьшить натяг (у материала втулки коэффициент линейного расширения меньше, чем у алюминиевого сплава головки блока). Нагревать головку лучше в электропечи, но в условиях малой мастерской подойдет и бытовая электроплитка.

Иногда для выпрессовки втулок применяют винтовые приспособления. Они не получили широкого распространения из-за ограниченного усилия, хотя шансов повредить гнездо здесь меньше.

Если ни один из способов не позволяет выпрессовать втулку из-за слишком большого натяга в гнезде (такое случается), ее приходится высверливать. Эту работу следует выполнять на станке, обеспечивающем соосность сверла и отверстия втулки. Обычный сверлильный станок тут вполне подойдет, а вот при пользовании ручной электродрелью неизбежны перекосы и повреждение посадочного гнезда. Кстати, деталь лучше высверливать не полностью. Когда втулка становится тоньше, натяг в ее посадке уменьшается. При толщине стенки около 1 мм оставшуюся часть обычно удается выбить без особого труда.

Общее правило замены втулок на любых двигателях гласит: ни в коем случае нельзя запрессовывать новые детали без измерений фактического натяга. Особенно это касается отечественных двигателей, запчасти для которых нередко бывают просто бракованными. Но даже те, что успешно прошли технический контроль, тоже не отличаются стабильностью размеров. А еще случается приобрести втулки ремонтного размера под видом стандартных. Что произойдет, если пытаться их поставить, догадаться нетрудно. Поэтому надо точно измерить диаметры гнезда и новой втулки, чтобы определить натяг. Он должен быть в пределах 0,03-0,05 мм.

Если натяг недостаточен из-за того, что прослаблено гнездо, придется увеличивать его диаметр, чтобы установить втулку ремонтного размера. Эту работу также следует выполнять только на станке во избежание перекоса (увода) отверстия. Натяг для ремонтной втулки желательно иметь несколько больше, поскольку в старом гнезде материал на поверхности уже деформирован (нагартован), а в новом - нет, да и шероховатость поверхности здесь больше.

Перед запрессовкой надо обеспечить разность температур деталей: головку нагреть до 1500 С, а втулки охладить (например, в морозильной камере или с использованием сухого льда). Запрессовку выполняют быстро - пневмомолотком или двумя-тремя ударами обычного молотка по оправке. Если втулка имеет тонкий поясок для посадки маслосъемного колпачка (как у двигателей ВАЗ), то оправка не должна опираться на этот поясок ни с какой стороны, иначе втулка сломается.

Некоторые мотористы запрессовывают втулки «вхолодную», без нагрева и охлаждения деталей. Это плохо. Алюминиевый сплав при большом натяге деформируется и реальный натяг уменьшается, причем он мало зависит от исходных размерностей. Когда при работе двигателя посадка естественным образом ослабляется (не следует забывать, что алюминиевая головка при нагревании расширяется больше, чем чугунная втулка), клапан в такой втулке начинает перегреваться. Это связано с нарушением отвода тепла от стержня клапана в головку. В дальнейшем втулка начнет «ездить» в гнезде, появится стук, увеличится расход масла. Иными словами - потребуется повторный ремонт, причем сложнее предыдущего.

После запрессовки втулок и остывания головки их отверстия калибруют развертками. Здесь тоже есть свои хитрости. Желательно применять специальные алмазные развертки - они дают стабильный размер отверстия при довольно долгой работе. Простые ручные развертки из инструментальной стали быстро изнашиваются, обычно их хватает на одну-две головки. К сожалению, алмазные развертки - это дорогое удовольствие.

Обработав отверстия, надо обязательно проверить зазоры клапанов во втулках. Для впускных клапанов он должен быть в пределах 0,02-0,04 мм, для выпускных - 0,03-0,04 мм. Стремиться к минимальным зазорам не следует, особенно у выпускных клапанов, поскольку это чревато их заклиниванием при работе. После этой проверки можно приступать к седлам.

Основные задачи, решаемые при ремонте седел - обеспечение соосности рабочей фаски отверстию втулки и создание определенного профиля седла, рекомендуемого заводом-изготовителем для данной модели двигателя.

Для обработки седел применяют разный инструмент, приспособления и станки. В небольших мастерских чаще всего используют ручные угловые фрезы с жестким креплением на направляющем стержне (пилоте). Фрезы обычно имеют углы при вершине 300, 450 и 600, хотя встречаются и другие (например, 150 и 750). Такие фрезы могут быть изготовлены из инструментальной стали или с твердосплавными пластинами.

Основной недостаток данного инструмента - люфт пилота в направляющей втулке, особенно когда у нее есть какой-то износ. Из-за люфта очень трудно обеспечить соосность седла со втулкой.

Несколько лучше качество обработки у инструмента с неподвижным закреплением пилота во втулке и свободной посадкой фрезы на пилоте. Таковы изделия некоторых американских фирм, включая фирму Neway, продукция которой есть на нашем рынке. Ее характерная особенность - твердосплавные пластины, закрепляемые на резцовой головке, и очень малый зазор (несколько микромет-ров) в соединении резцовой головки с пилотом. Интересна и особая конструкция пилота, позволяющая зафиксировать его без перекосов даже в тех случаях, когда втулка имеет явный износ. Комплект доступен по цене, хотя и заметно дороже отечественных угловых фрез.

Общим недостатком всех инструментов данного типа является большая сложность обеспечения соосности седла со втулкой, если изначально этой соосности не было. Это как раз и случается после замены втулки. Вся загвоздка в деформации пилота: чем сильнее прижимаешь инструмент к седлу, тем больше изгибается пилот, и тем хуже будет результат. Приемлемое качество способен обеспечить только специалист высокой квалификации, иначе можно так перекосить седла, что встанет вопрос о замене головки. Кстати, некоторые иностранные фирмы, например Sunnen, делают специальные измерительные приборы для контроля соосности седла и втулки.

Недостатки простых инструментов делают применение более дорогих приспособлений вполне оправданным. Среди них подешевле портативные приспособления фирм Sunnen и MIRA, проверенные практикой. При профессиональном ремонте используют шлифовальные приспособления различных типов, а также расточные станки для комплексного ремонта головок блоков. Достоинства такого оборудования очевидны, но цена высока, поэтому у нас оно пока не получило широкого распространения.

При обработке формируют определенный профиль седла: уплотнительную фаску и две фаски, примыкающие к ней. Здесь надо руководствоваться данными производителя автомобиля, но есть и некоторые общие рекомендации. У подавляющего большинства моторов уплотнительная фаска имеет угол 450 и ширину примерно 1,5 мм. Примыкающие фаски чаще сделаны под углами 300 и 600, хотя изредка встречаются седла с более сложным профилем.

Если для ремонта используют ручные фрезы и резцовые головки, то предварительную обработку уплотнительной фаски ведут до тех пор, пока не получится ровная поверхность без каких-либо дефектов. А перед окончательной обработкой необходимо подумать о клапанах, которые будут использованы при сборке.

С новыми клапанами, как правило, проблем нет. Проблемы появляются, если в дело пойдут уже работавшие клапаны (такая ситуация характерна для иномарок). У старых клапанов фаски обычно в той или иной степени изношены, без их дополнительной обработки хорошего уплотнения тарелки с седлом не получить.

Ремонт клапана - дело не очень простое и тоже требует соответствующего оборудования. Начинать надо с проверки деформации стержня, для чего существуют различные способы. Наиболее просто (но не слишком точно) проверить клапан, положив его на призмы и измерив индикатором биение тарелки. Гораздо лучше воспользоваться специальным измерительным приспособлением. Подобные приборы зарубежного производства можно найти и у нас, причем по вполне доступной цене.

У хорошего клапана биение рабочей фаски относительно стержня не превышает половину рабочего зазора стержня в направляющей втулке, то есть не более 0,02 мм. Если же оно более 0,05 мм, деформированный клапан лучше заменить. Кстати, у новых отечественных клапанов биение фаски зачастую не укладывается в допустимые пределы, поэтому использовать эти детали без проверки не рекомендуется.

Обрабатывать фаску желательно на хорошем оборудовании, иначе трудно обеспечить точность обработки. Для этого вполне подходят универсальные круглошлифовальные станки, которые есть на многих промышленных предприятиях. За рубежом выпускают портативные станки для ремонта клапанов (на них также шлифуют изношенные торцы), но для большинства мастерских они не очень доступны из-за высокой цены. Существуют простые приспособления для ручной обработки фаски клапана. Такое приспособление с твердосплавными резцами выпускает уже упомянутая выше фирма Neway, стоит оно относительно недорого. Но, к сожалению, не вполне заменяет хороший станок: результат далеко не всегда получается в пределах допустимого.

Окончательная обработка седла - это известная многим притирка клапанов. Сегодня на Западе при профессиональном ремонте такая операция уже практически не применяется. Если седло и фаска клапана обработаны точно (а это обеспечивается только специализированными станками или приспособлениями), то притирка не только не нужна, но скорее вредна. Другое дело при ручной обработке деталей фрезами и резцовыми головками. Поверхности после ремонта здесь могут иметь далеко не идеальную форму и шероховатость. В таких случаях притирка клапанов - единственный способ добиться хорошего сопряжения деталей.

Притирать клапаны лучше всего корундовой абразивной пастой или порошком, смешанным с маслом, зернистостью 20-50 мкм. Использовать алмазные пасты не стоит, поскольку алмаз имеет свойство внедряться в материал притираемых деталей (в частности, в седло). В дальнейшем это может значительно ускорить износ деталей.

Пасту наносят на фаску, клапан вручную притирают круговыми движениями в обе стороны с периодическим отрывом от седла. Для привода клапана удобно использовать специальную рукоятку с цанговым зажимом. В некоторых мастерских применяют электропривод, но от него лучше отказаться - можно повредить притираемые детали или получить неоптимальные фаски из-за больших и плохо контролируемых усилий и скоростей обработки.

Притирка не должна быть долгой, на каждый клапан обычно хватает 1-2 минут. Притертые поверхности приобретают серый матовый оттенок, по которому легко определить качество работы. Если обнаружено значительное неприлегание, то притирать клапан дальше не следует, лучше повторить обработку седла или клапана описанными выше методами. Иначе после «глубокой» притирки фаски на деталях приобретут закругленную форму, как после длительной работы в двигателе.

Относительно притирки надо иметь в виду, что эта операция нужна не столько для обработки, сколько для контроля качества сопряжения. Если притертые поверхности вытереть насухо и несколько раз провернуть клапан в обе стороны, прижимая его к седлу, то на фасках деталей появится блестящая линия. Получится она замкнутой, проходящей по всей окружности, - значит, все сделано правильно, и прилегание деталей хорошее.

Кстати, для контроля герметичности клапанов ряд фирм выпускает специальные вакуумные установки. Некоторые механики контролируют герметичность клапанов заливкой керосина. Все это хорошо, но надо помнить, что результаты таких проверок не всегда очевидны и однозначны, а иногда и просто противоречивы. Известны случаи, когда вакуумная установка давала положительный результат, а проверка на керосин - отрицательный. Не стоит также забывать, что в процессе работы происходит взаимная приработка деталей и герметичность сопряжения клапана с седлом возрастает. Поэтому лучшей гарантией будет все-таки тщательность и аккуратность работы на всех ее этапах. Если ремонт седла и клапана выполнен правильно и каждая операция проконтролирована соответствующими измерениями, то контроль герметичности вовсе не обязателен.

В ремонтной практике часто приходится бороться и с другими дефектами, многие из которых требуют знаний и навыков, а нередко и соответствующего станочного оборудования. Так, в условиях малой мастерской довольно сложно устранить деформацию привалочной плоскости головки. Если эта деформация невелика (примерно 0,05-0,07 мм), то плоскость восстанавливают на притирочной плите с абразивной пастой. Однако тут есть опасность не улучшить, а ухудшить дело. Так, если плита имеет недостаточную длину или изношенную поверхность, то легко завалить края плоскости головки или, наоборот, провалить ее среднюю часть. Поэтому лучше все-таки вести обработку на станке: и точнее, и возможности шире. Для головок бензиновых двигателей подойдет вертикально-фрезерный станок, а для алюминиевых головок дизелей со стальными крышками форкамер - плоскошлифовальный. Такое оборудование есть на многих промышленных предприятиях. Иностранные фирмы выпускают и специализированные станки. Среди них стоит отметить те, у которых плоскость обрабатывается бегущей абразивной лентой: при сравнительно невысокой цене такие станки дают приемлемое качество отремонтированной поверхности.

Повреждения резьбового отверстия свечи зажигания вполне можно отнести к нередким дефектам. Устранить их иногда можно и без снятия головки, но при этом есть опасность попадания стружки в цилиндр и повреждения деталей двигателя.

При поломке свечи ее резьбовая часть остается в отверстии. В таких случаях ее удается извлечь высверливанием. Начинать следует со сверла малого диаметра (6-7 мм), постепенно доходя до 11-12 мм. После этого оставшуюся часть свечи можно удалить. Калибровать резьбу метчиком М14 х 1,25 надо с той стороны, где резьба не повреждена, иначе метчик не попадет в резьбу и она будет окончательно испорчена.

Когда подход к резьбовому отверстию есть только снаружи (например, при ремонте без снятия головки или из-за особенностей ее конструкции), а заходная часть резьбы сильно повреждена, можно попробовать следующий способ. Из старой свечи с хорошей резьбой выбивают изолятор с центральным электродом, а резьбовую часть свечи распиливают вдоль крест-накрест. Затем подбирают стержень под внутреннее отверстие в свече так, чтобы он слегка разжимал ее резьбовую часть. Такой "инструмент" легко заворачивается в головку, а при выворачивании после забивания стержня поправляет поврежденную резьбу. Подобным способом иногда удается избежать снятия головки и спасти резьбу в почти безнадежных ситуациях.

Но иногда резьба оказывается поврежденной настолько, что ее восстановить никак нельзя. Тогда основным способом ремонта является установка специальной втулки - футорки. Для этого в резьбовое отверстие сначала заворачивают метчик М16х1,5, а затем - М18х1,5. Предварительного рассверливания здесь не требуется, так как алюминиевый сплав очень пластичен. Футорку изготавливают из латуни или бронзы, причем наружную резьбу М18х1,5 желательно сделать тугой, обеспечивающей хороший теплоотвод от свечи. Футорку наворачивают на свечу, после чего свечу завертывают в головку вместе с футоркой.

После ремонта надо очень тщательно вымыть головку. Стружка и абразив могут попасть между втулкой и клапаном, а также во впускные каналы и полости системы охлаждения. Это вызовет износ и повреждение многих деталей двигателя. Промывка бензином, практикуемая во многих мастерских, здесь малоэффективна, так как бензин полностью не смывает с деталей мелкие частицы. Гораздо лучшие результаты дает промывка содовым раствором с последующей продувкой сжатым воздухом.

Перед сборкой клапанов с пружинами на втулки следует установить новые маслосъемные колпачки. Замена обязательна, даже если втулки не менялись, а колпачки выглядят как новые. Они могли повредиться при снятии клапанов острыми краями канавок на их стержнях.

Колпачки довольно легко снимаются приспособлением с цанговым зажимом, а устанавливаются при помощи оправки, опирающейся на наружный край колпачка. Чтобы не повредить колпачок, его смазывают маслом (а также и клапан), вставляют клапан во втулку и только затем приступают к установке. Очень желательно надеть на клапан специальный пластиковый наконечник (иногда он входит в комплект колпачков), чтобы без повреждений провести рабочую кромку колпачка через канавки на стержне клапана. При посадке колпачка на втулку следует избегать больших усилий и не запрессовывать колпачок слишком глубоко. На некоторых двигателях это может привести к отжиманию краем втулки рабочей кромки колпачка от стержня клапана, из-за чего уплотнение нарушится. Если все сделано правильно, то колпачок силой трения обычно удерживает клапан от выпадения из втулки.

Как видим, даже рядовой ремонт головки блока содержит немало тонкостей, которые никак не обойти и без которых не добиться надежности и долговечности отремонтированного двигателя. Однако реставрационные проблемы многолики, среди них есть и сравнительно редкие, но порой очень неприятные. Наиболее сложны и специфичны повреждения подшипников распределительного вала, седел клапанов и гнезд цилиндрических толкателей. Разговор об этом - в нашем следующем материале. Подробнее о ремонте

rgb_012.jpg

rgb_022.jpg

Перед установкой новых втулок надо обязательно измерить их диаметр (а) и отверстия гнезд (б), чтобы определить натяг

rgb_032.jpg

Снять маслосъемные колпачки удобно приспособлением с цанговым зажимом

rgb_042.jpg

При выпрессовке втулки ударным способом надо соблюдать осторожность, чтобы не повредить гнездо в головке блока

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

В предыдущих материалах (см. «АБС» за апрель и май 1998 г.) речь шла о ремонте головок блока, который под силу обычным мастерским и просто автовладельцам, имеющим необходимый инструмент и навыки. Однако, возможные неисправности не исчерпываются теми, что были рассмотрены. В эксплуатации встречаются и более сложные дефекты, для устранения которых требуется специализированное станочное оборудование.

Сразу оговоримся: далеко не все сложные дефекты и поломки стоит устранять, зачастую легче и дешевле просто заменить головку. Такое положение типично для отечественных моторов, запчасти которых доступны и относительно недороги. Другое дело иномарки, где иной раз ремонт - вообще единственный выход, особенно для старых моделей. Но важно добиваться, чтобы в результате ремонта не снизилась надежность двигателя, в противном случае восстановление не оправдает возлагавшиеся на него надежды.

Из более частых сложных дефектов следует отметить повреждения седел клапанов, которые уже нельзя исправить простой обработкой фасок. Например, если седло треснуло или даже выкрошилось по частям после поломки клапана и разрушения поршня. Примерно к тем же последствиям приводит ослабление посадки седла из-за сильного перегрева двигателя. Во всех подобных случаях не обойтись без станочной расточки гнезда под посадку нового седла. 

Такую работу выполняют на координатно-расточном станке. Одно из основных требований при этом - обеспечение соосности растачиваемой цилиндрической поверхности и отверстия в направляющей втулке с предельным отклонением 0,05 мм. Этого можно добиться при помощи рычажного индикатора, закрепляемого на резцедержателе шпинделя станка, и направляющего стержня-пилота, устанавливаемого во втулку с малым (примерно 0,01 мм) зазором. После выверки следует расточка «как чисто» и по диаметру, и по торцу гнезда.

Фирмы, специализирующиеся на производстве оборудования для ремонта двигателей (Sunnen, Mira, Kwik-Way, Serdi и др.), выпускают станки для комплексного ремонта головки блока. Такие станки нередко имеют автоматическую или полуавтоматическую настройку - взаимную выверку положения головки и режущего инструмента, а также оснастку для многих других работ с головкой (включая замену втулок). К сожалению, из-за высокой стоимости это оборудование у нас пока не распространено.

Существуют и относительно недорогие ручные приспособления для расточки гнезд под седла. В небольших мастерских они подчас могут заменить расточной станок, хоть и уступают ему в точности. Но для ответственных работ нужна станочная обработка, поскольку она надежнее.

После растачивания гнезда под седло точно измеряют его диаметр нутромером, а также определяют глубину гнезда, чтобы изготовить новое седло. Заготовкой может послужить старый распределительный и даже коленчатый вал, но для некоторых двигателей в запасные части поставляются седла уже увеличенного наружного диаметра. Тогда, растачивая гнездо, надо точно выдержать необходимый диаметр. Иногда удается найти заготовку для седел из чугунной трубы нужного диаметра, но здесь важно не ошибиться в материале. Некоторые фирмы, выпускающие станочное оборудование, делают такие заготовки в товар.

Изготовить новое седло можно без больших трудностей на универсальном токарном станке. Диаметр седла выдерживают таким, чтобы натяг в гнезде получился 0,08-0,10 мм для алюминиевых головок и 0,06-0,08 мм для чугунных. По высоте седло должно получиться заподлицо с поверхностью камеры сгорания. На детали делают небольшую заходную фаску под углом 5-10°, а с противоположной стороны - под 45° для зачеканивания седла после установки. Если ее готовят для алюминиевой головки, то посередине стоит сделать небольшую канавку - она будет препятствовать выпадению седла из-за выдавливания в нее мягкого материала гнезда. В седле для чугунной головки такая канавка не нужна.

Чтобы установить седло, делают оправку для его центрирования с направляющей втулкой. Это исключает перекосы при запрессовке. Непосредственно перед установкой надо создать максимальную разность температур соединяемых деталей, чтобы уменьшить или вовсе исключить натяг. «В холодную» забивать седло нельзя, от запланирован- ного натяга вряд ли останется больше 0,03 мм. Головку нагревают до 120-150°С аналогично тому, как это делалось при установке направляющих втулок (см. «АБС» за май 1998 г.). А вот седло надо охладить в жидком азоте до температуры -140°С. В крайнем случае для охлаждения можно воспользоваться твердой («сухой лед») углекислотой. Охлаждают седло вместе с оправкой, иначе оно быстро нагреется еще до запрессовки, или того хуже - покроется льдом и инеем.

При запрессовке быстро переносят седло от охладителя к головке и ударяют молотком по оправке. Если натяг и режимы нагрева-охлаждения выбраны правильно, то достаточно одного резкого удара. Для надежной посадки в алюминиевой головке седло еще и зачеканивают по кругу при помощи небольшого зубила. В чугунной головке сделать это тоже полезно, но необязательно, поскольку коэффициенты расширения сопрягаемых металлов практически одинаковы. Завершают ремонт формированием нужного профиля седла и, если это необходимо, притиркой клапана.  В головках блока с цилиндрическими толкателями («стаканами») встречается износ гнезд толкателей, а иногда (например, при обрыве ремня и деформации клапанов) и повреждение их. Такие дефекты устраняют, устанавливая в гнезда ремонтные втулки, которые делают из бронзы или силумина (сплава алюминия с кремнием).

При растачивании поврежденного гнезда обеспечивают его соосность с направляющей втулкой, как и при замене седла. Перекос осей толкателя и клапана из-за некачественного ремонта приведет к быстрому износу деталей. Диаметр посадочного гнезда под втулку должен быть таким, чтобы стенки втулки имели толщину примерно 1,5 мм, а натяг в гнезде - около 0,03 мм.

Способ установки втулки зависит от ее материала. Бронзовую втулку запрессовывают ударом через оправку, предварительно нагрев головку до 120-150°С. Для алюминиевой втулки это не годится: если натяг в процессе запрессовки уменьшится до нуля, втулку может «прихватить», после чего ее придется растачивать и начинать все заново. Поэтому алюминиевую втулку перед запрессовкой надо обязательно охладить вместе с оправкой. Отверстие в запрессованной втулке окончательно растачивают под размер толкателя с зазором в соединении 0,03-0,05 мм.

Аналогично ремонтируют поврежденные гнезда крышек форкамер в головках дизельных двигателей, с той лишь разницей, что на последней операции дают натяг 0,03-0,05 мм по большему диаметру крышки и зазор до 0,02 мм по меньшему.

Еще одна достаточно типичная неприятность связана с подшипниками распределительного вала. Большой износ или задиры в отверстиях подшипников (постелях) вынуждают их ремонтировать, в противном случае головка подлежит замене.

Технология ремонта головки блока зависит от конструкции головки и степени повреждений. Встречаются несколько основных типов подшипников:

- неразъемные в виде втулок, запрессованных в отверстия головки;

- образованные растачиванием отверстий в отъемном корпусе;

- разъемные с крышками, плоскость разъема которых совпадает с осью вращения;

- неразъемные, образованные растачиванием отверстий непосредственно в головке блока.

Первый тип (втулки) применяется в чугунных головках двигателей прошлых лет выпуска (Ford, Opel и др.). Ремонт несложен - достаточно заменить (перепрессовать) втулки, используя соответствующие оправки. Хуже, если какая-то втулка провернулась в отверстии и оно изношено. В этом случае надо расточить поврежденное отверстие строго соосно остальным, увеличив его диаметр на 2,5-3 мм. Далее следует выточить стальную ремонтную втулку и запрессовать ее с натягом 0,03-0,05 мм (внутренний диаметр втулки перед запрессовкой должен быть на 0,01-0,02 мм больше остальных отверстий постелей). Альтернативный способ - установка новой рабочей втулки на клею типа «холодной сварки» - возможен только при незначительном износе постели (не более 0,02-0,03 мм).

При отъемном корпусе (например, на «классических» двигателях ВАЗ и некоторых иномарках) лучше не заниматься постановкой ремонтных втулок, а просто заменить корпус. Это всегда дешевле, чем ремонт.

Сложнее обстоит дело с двумя другими типами подшипников. Прежде всего рассмотрим, какое оборудование для этого надо иметь. Для расточки постелей используют как специализированные, так и универсальные расточные станки. Специализированные у нас большая редкость, а вот универсальные есть на многих про- мышленных предприятиях.

Речь в первую очередь идет о горизонтально-расточных станках с большим ходом резца, позволяющим обработать отверстия во всех подшипниках «за один установ». Но это не единственное требование. При растачивании без дополнительной опоры резца возможны его вибрации и ухудшение качества поверхности подшипников, особенно удаленных от шпинделя станка. Поэтому наилучшие результаты дает расточка с подвижным центром или люнетом.

Другое решение - специальная борштанга с числом резцов, равным числу подшипников, при этом каждый резец настраивают на нужный размер отверстия. Борштанга имеет две опоры (по обоим торцам головки). Последний вариант особенно хорош при различном диаметре подшипников.

Можно использовать и координатно-расточные станки, однако здесь есть определенная проблема. Ход резца на этих станках относительно небольшой и расточить все отверстия «за один установ» нельзя. Приходится разворачивать головку после обработки половины отверстий, а затем растачивать остальные. Такая технология требует дополнительного времени на тщательную выверку положения головки после ее поворота.

Растачивание следует выполнять с наименьшим съемом металла (припуском) и минимальной продольной подачей резца, иначе поверхность подшипников окажется грубой и, возможно, с отклонениями от цилиндричности. А если в мягкую поверхность подшипников внедрены твердые частицы (продукты износа и расплавления опорных шеек распределительного вала), то необходимо использовать алмазные или эльборовые резцы.

После растачивания рабочие поверхности подшипников могут иметь сравнительно большую шероховатость, поэтому желательно загладить их хонингованием. Применение хонинговальных головок с жесткой подачей абразивных брусков позволяет добиться очень высокой чистоты и точности обработки. К сожалению, такое оборудование широко используют при ремонте подшипников только за рубежом. У нас этих станков пока нет, хотя не исключено, что они появятся в ближайшем будущем. В некоторых ремонтных мастерских уже можно встретить инструмент для хонингования постелей с ручным приводом.

Но какое бы оборудование ни применялось, ремонт головки начинают с подготовительных операций. У подшипников с отъемными крышками прежде всего определяют износ отверстий, измерив их нутромером. Затем обрабатывают плоскости разъема подшипников. При небольшом износе можно ограничиться крышками, сняв с их плоскости разъема слой металла чуть больше величины износа. При серьезном износе снимают металл и на самой головке. Эти операции обычно выполняют на вертикально-фрезерном станке, обеспечивая параллельность исходной и обработанной поверхностей, а также одинаковый съем металла во всех местах.

После затягивания болтов крышек отверстия подшипников приобретают эллипсную форму с припуском на обработку, что позволяет растачивать или хонинговать их в номинальный размер. Следует иметь в виду, что после такого ремонта ось распределительного вала уходит вниз примерно на половину величины припуска. Иногда это бывает критичным: например, у двигателя с гидротолкателями может не хватить хода плунжеров, в приводе коромыслами клапаны могут зависнуть в открытом положении, а с цилиндрическими толкателями - наоборот, толкатели не выберут зазоры. Поэтому перед сборкой надо проверить весь механизм, смонтировав его предварительно: не исключено, что потребуется слегка укоротить клапаны, подрезав их торцы, или заглубить их, обработав седла.

В некоторых случаях износ отверстий оказывается настолько велик, что восстановить их номинальные размеры уже нельзя. Обычно такой износ возникает на одной, реже на двух постелях вследствие масляного голодания. Существует несколько способов борьбы с такими дефектами.

Первый - это установка специальных вкладышей. Пострадавший подшипник растачивают соосно остальным в размер, превышающий номинальный примерно на 3 мм. Далее из силумина вытачивают тонкостенную втулку, наружный диаметр которой на 0,3-0,5 мм больше расточенной постели, а внутренний - на 0,2-0,5 мм меньше ее номинального диаметра. Втулку аккуратно разрезают так, чтобы из одной ее половин получился вкладыш. Его вручную обрабатывают по месту, добиваясь, чтобы выступание за край разъема постели в головке составило 0,01-0.03 мм. Затем подыскивают другую крышку подшипника (к примеру, от какой-то некондиционной головки) и подрезают ее плоскость разъема. В крайнем случае придется изготавливать новую крышку из силумина. Перед расточкой на постель наносят клей типа «холодной сварки», предварительно обезжирив поверхности постели и вкладыша, а затем притягивают крышку болтами. После полимеризации клея расточку выполняют так, как описано выше.

Бывают случаи, когда все постели сохранили номинальный размер и лишь одна из них сильно повреждена. Тут можно обойтись и без специального станочного оборудования для расточки или хонингования, правда, с некоторым ухудшением качества обработки. Придется сделать стальную борштангу с шлифованной наружной поверхностью, диаметр которой меньше номинального диаметра отверстий приблизительно на 0,01 мм. Длина борштанги должна быть такой, чтобы обеспечить ее опору одновременно на три неповрежденных подшипника. Там, где находится ремонтируемая постель, борштангу делают тоньше и выполняют в ней поперечные сверления с резьбой для крепления и регулировки эльборового резца. На торце борштанги нужно иметь шлицы для ее вращения.

Технология работы нехитрая. Опорные подшипники смазывают маслом, затягивают их крышки и вращают борштангу вручную с одновременной продольной подачей. После каждого прохода следует проверять полученный размер и регулировать положение резца на увеличение диаметра до выхода на номинальный размер.

Описанные способы ремонта постелей хорошо зарекомендовали себя на практике. Даже при расточке вруч-ную борштангой не наблю- дается сколько-нибудь заметного снижения надежности двигателя, если все сделано правильно и аккуратно.

srgb_01.jpg

Растачивание гнезда под новое седло - операция несложная,

но ответственная

srgb_02.jpgsrgb_03.jpg

Специализированные станки для ремонта подшипников: расточной (слева) и хонинговальный

srgb_04.jpg

Борштанга для одновременной обработки всех подшипников

ДМИТРИЙ ДАНЬШОВ

Тема ремонта головки блока цилиндров уже стала традиционной для нашего журнала (см. «АБС-авто», 1998, №№ 4,5,7). И это не случайно. Практика, к сожалению, показывает, что многие механики, выполняя ремонт двигателей, «забывают» про головку блока. Результат сказывается незамедлительно - мощность, расходы топлива и масла, состав выхлопных газов не восстанавливаются до исходных. Так стоит ли затевать ремонт, тратить деньги?

В самом деле, никого не надо убеждать в том, что высокая мощность, экономичность и экологические показатели любого двигателя во многом определяются конструкцией и состоянием газораспределительного механизма. И не удивительно, что основные изменения в новых, более мощных, модификациях моторов касаются именно головки блока. Тем не менее комплексный и качественный ремонт головки блока у нас пока еще продолжает оставаться редкостью. Это тем более странно, что по сегодняшней жизни цена новой головки блока на 8-10-летнюю иномарку вполне сравнима с ценой всего автомобиля.

«За бугром» наблюдаешь совсем иную картину. Например, на финском ремонтном предприятии Tammer Diesel OY участок ремонта головок - один из самых загруженных. В Венгрии на фирме Szakal-met-al также всерьез восстанавливают головки блока. Даже поддерживают приличный обменный фонд. И занимаются они ремонтом головок, уж поверьте, не от бедности. Просто в Европе требования к качеству отремонтированных моторов выше, чем у нас «в среднем по стране», и экологические нормы там на порядок строже.

Учитывая отечественную специфику, можно отметить, что комплексное восстановление головок блока - дело для нас очень перспективное. Поэтому хотелось бы выделить и подробно рассмотреть операции, наиболее часто применяемые в комплексном ремонте головок.

Деформация головки блока чаще всего наступает из-за местного или общего перегрева. Но в результате накопленных механических и термических напряжений может деформироваться и нормально работавшая головка. Поэтому при каждом снятии с мотора головку блока следует обязательно проверять на плоскостность. Сильную деформацию позволяет выявить проверка лекальной линейкой. Более точные результаты обеспечивают притирочная плита или обкатка индикатором.

Восстановление плоскости алюминиевых или чугунных головок выполняется на фрезерном станке инструментом с одним резцом на высоких оборотах. Определенную сложность представляет обработка головок предкамерных дизелей. Предкамеры выполнены из жаропрочной стали, имеют высокую твердость и трудно обрабатываются. В таких случаях обычно используют специализированный станок. Обработка на нем ведется не резцом, а абразивными секторами с охлаждающей жидкостью, что дает хорошие результаты. Очень важно наличие поворотного стола. Это удобно при восстановлении сложных головок и при обработке привалочной плоскости коллекторов.

Восстановление изношенных направляющих втулок накаткой - известный метод, и о нем писали достаточно много. Например, инструментом Neway или Sunnen можно накатать внутри направляющей втулки клапана спиральную канавку, «уменьшив» тем самым диаметр, а затем развернуть в номинальный размер и фактически «обновить» направляющую втулку без ее замены. Но такая технология малоэффективна при больших износах или когда направляющие выполнены из твердых материалов.

Замена втулок - это более радикальная мера. Но перепрессовывать их нужно крайне аккуратно. Перед запрессовкой необходимо убедиться, что посадочные отверстия обеспечивают необходимый натяг и не имеют задиров и повреждений. Втулки запрессовывают «на горячую», предварительно подогрев головку до температуры около 200°С. Облегчает работу охлаждение втулок сухим льдом или охлаждающим спреем Freze 75. После запрессовки отверстия втулок обрабатывают разверткой, чтобы обеспечить требуемый зазор со стержнем клапана.

Обработка седла клапана - один из наиболее важных этапов ремонта. Правильная геометрия седла, как известно, обеспечивает надежное уплотнение камеры сгорания, хороший отвод тепла от тарелки клапана, что исключает перегрев клапана и увеличивает срок службы маслосъемных колпачков. Точная обработка рабочей фаски седла и ограничивающих фасок обеспечивает максимальный ресурс сопряжения «седло-клапан». Обеспечить эти требования традиционной притиркой невозможно.

В условиях небольших мастерских седла обычно правят ручным инструментом, например, твердосплавными зенкерами отечественного производства или американскими фрезами Neway.

Отечественные зенкеры просты и недороги, их при необходимости можно многократно затачивать, но они не дают достаточной точности и чистоты, и потому не позволяют исключить притирку. Кроме того, зенкеры не регулируются по диаметру, а существующие «жигулевские» и «волговские» готовые ремонтные комплекты не всегда устраивают.

Инструмент Neway более универсален и при соответствующем навыке дает неплохую точность. Резцы Neway имеют несколько режущих кромок и могут регулироваться по диаметру седла. Правда, такой инструмент значительно дороже, стоимость одной фрезы в среднем 80-100 долларов.

И все же наилучшую концентричность фасок и максимальную точность обеспечивает специализированное оборудование. Например, уже имеющийся на ряде ремонтных предприятий американский станок для обработки головок VGS20 фирмы Sunnen.

Обработка седла на таком специализированном станке ведется фасонным твердосплавным резцом. Это обеспечивает высокую производительность и позволяет создавать точный, а не упрощенный, как в случае работы ручным инструментом, профиль седла. Так, на многих современных моторах применяются радиусные ограничивающие фаски, а в моторах спортивного назначения часто применяют полностью радиусное седло. Станок же позволяет обеспечить любой сложный профиль с высокой точностью.

Еще одна важная особенность спецстанков - это возможность обрабатывать все седла на одинаковую глубину. Можно также проконтролировать, а при необходимости - исправить взаимное расположение осей направляющих втулок клапанов. Вручную это сделать невозможно.

Обработка седла на станке обеспечивает высокую чистоту и позволяет обойтись без притирки. Значит, избавляет от лишней операции и исключает «втирание» абразивных зерен в материал седла и тарелки клапана, значительно снижающее ресурс деталей.

Замена седла - одна из главных изюминок серьезного ремонта головок. Эта операция позволяет вернуть к жизни, казалось бы, безнадежно загубленные головки. Согласитесь, приятно предложить клиенту выбор: заплатить от 600 долларов за новую головку или за 400-500 руб. просто поменять седло на старой.

Аналогичную операцию приходится выполнять и при форсировании двигателей, например, для спортивных соревнований. В этом случае требуется увеличить диаметры каналов в головке блока, а затем установить новые седла большего диаметра.

Старое седло удаляется специальной резцовой головкой, которая легко выставляется на размер с помощью простого приспособления. Вся операция по удалению седла занимает 5-7 минут. Новые седла поставляются в запчасти готовыми или в виде заготовок. Например, импортные заготовки обходятся в 5-6 долларов. Вытачивая седла самостоятельно, мы получаем возможность заменять седла даже в случае повреждения посадочного места. Для алюминиевых головок блока при замене седла обеспечивается натяг 0,10-0,12 мм. Новое седло запрессовывается «на горячую» и затем профильным резцом обрабатываются фаски седла.

К сожалению, отечественная промышленность не выпускает специальных «головочных» станков. Из импортных, кроме Sunnen, наиболее известны станки Serdi, AMC, Berco. И если научиться (а это не так трудно, как кажется) значительную часть оснастки к подобному станку делать самостоятельно, то есть надежда, что в будущем удастся освоить выпуск упрощенного варианта «головочного» станка, к примеру, на базе обычного координатно-расточного.

Ремонт постелей распределительного вала в головке блока - тоже очень важная операция при ремонте двигателя. Подшипники распредвала у изрядно походивших моторов оказываются изношены и нередко имеют задиры - ведь масло до распредвала, расположенного в верхней части двигателя, доходит, как известно, в последнюю очередь. Проблему можно решить с помощью специализированного горизонтально-хонинговального станка, если «занизить» крышки подшипников на 0,1-0,3 мм по плоскости разъема, после чего обработать постели хонингованием в номинальный размер.

Заварка трещин остается отдельной и весьма «деликатной» областью ремонта головок блока. Высокие термические деформации, наличие легирующих элементов и вспенивание металла сварного шва могут привести к образованию скрытых дефектов. Поэтому после сварки головка блока обязательно должна быть испытана на герметичность под давлением.

Таковы вкратце основные операции при ремонте головки блока. Это тот необходимый минимум, который должно обеспечивать ремонтное предприятие, выполняющее так называемый «серийный» ремонт. Но и индивидуальный мастер или владелец автомобиля, решивший отремонтировать двигатель самостоятельно, должны уделить головке блока самое серьезное внимание. И времени это отнимет массу, и сил уйдет немало. Но головка блока - она всему голова, не так ли?

05_99_golova_1.jpg

Станок VGS20 уже получил распространение на отечественных ремонтных предприятиях.

Подробнее о современных машинах

05_99_golova_2.jpg

Обработка плоскости — традиционная операция при ремонте головок.

05_99_golova_3.jpg

Обработка седел клапанов на специализированном станке дает наивысшую точность и чистоту поверхности.

05_99_golova_4.jpg

Растачивание гнезд под седла — на специализированном станке. Передовые технологии обработки сёдел клапанов.

 

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Не будет преувеличением сказать, что поршень - наиболее ответственная и специфичная деталь в современном двигателе. Он должен быть легким и прочным, способным выдерживать значительные механические нагрузки и тепловые удары, а кроме того, обладать высокой износостойкостью рабочих поверхностей, низким трением при минимально возможном зазоре в цилиндре. Последнее требование особенно важно для хорошей герметичности, возможности избежать прорыва газов из камеры сгорания в картер и поступления масла в обратном направлении. Иными словами - для минимального расхода масла с одновременным отсутствием шума (стука) поршня о стенки.

И это только часть проблем, которые приходится решать при конструировании и производстве поршней для конкретных двигателей. В целом получается, что поршень как бы концентрирует технические новшества, заложенные в конструкцию мотора. Тут можно перефразировать известное выражение древних: «Покажи мне только поршень, и я скажу, что это за двигатель».

Словом, разработка и изготовление современных поршней - задача особая. На Западе их производством давно занимаются не изготовители автомобилей, а специализированные фирмы. У них накоплен необходимый опыт и создана соответствующая техническая база, без чего невозможно получить надежный результат. В мире существует несколько фирм такого рода, но наибольшую известность по праву получила немецкая марка «Мале» (Mahle).

Фирма Mahle существует с 1920 года. Название она получила по фамилии своих основателей - братьев Мале. Затем последовали десятилетия непрерывного совершенствования, развития и роста. Сегодня это целая группа специализированных компаний, которая так и именуется - Mahle Group. Так, производством поршней, цилиндров и блоков цилиндров занимается концерн Mahle GmbH, привлекший дочерние и долевые фирмы США, Мексики, Бразилии, Испании, Франции и Южной Кореи. Туда же входят известные фирмы Mondial Piston (Испания) и Konig KG GmbH (Австрия). Помимо этого, в группу входят компании, производящие детали двигателей, включая поршневые пальцы, клапаны и др., а также фильтры (в том числе известная фирма Knecht).

Фирма приобрела свою мировую известность в основном успехами в разработке и производстве поршней для двигателей всех типов - от маленьких мотоциклетных до мощных, в десятки тысяч киловатт, судовых дизелей. Особенности конструкции и технологии изготовления поршней, выпускавшихся фирмой Mahle, - это этапы развития не только самой фирмы, но и всего мирового моторостроения. Они интересны для всех любителей техники, но особенно для тех, кто так или иначе связан с ремонтом автомобильных двигателей.

Известно, что поршни автомобильных двигателей изготавливаются из легких алюминиевых сплавов. Однако не все знают, что именно Mahle первой в Европе освоила серийное производство поршней из сплава алюминия с кремнием (1926 г.). При этом специальные поршневые сплавы «Mahle 124» с 11 - 13% кремния (1933 г.) и «Mahle 138» с 17 - 19% кремния (1937 г.) стали классическими для производителей поршней и сегодня применяются не менее широко.

В 1935 году Mahle впервые начала выпуск поршней со специальным профилем наружной поверхности: вместо цилиндрической формы поршень приобрел овальную и бочкообразную. Такая конфигурация оптимальна, поскольку в реальных условиях овальный и бочкообразный поршень, нагреваясь неравномерно (температура днища, омываемого горячими газами, существенно больше температуры юбки, охлаждаемой при контакте со стенками цилиндра), принимает форму, близкую к цилиндрической. В то же время небольшое заужение нижней части юбки создает гидродинамический эффект (своего рода подъемную силу) при движении поршня вниз - он как бы всплывает на масляной пленке. Найденные формы позволили уменьшить зазор в цилиндре без опасности заклинивания, снизить шум двигателя и повысить долговечность цилиндропоршневой группы. Они сохранились и у поршней самых современных двигателей. Правда, у них вдобавок появился еще и микрорельеф (микроканавки на наружной поверхности глубиной порядка 5 мкм), создающий дополнительную подъемную силу при движении в цилиндре.

С 1926 года для компенсации теплового расширения поршней использует биметаллический эффект: стальные терморегулирующие вставки внутри поршня при нагревании препятствуют температурному расширению, позволяя держать малый зазор между поршнем и цилиндром. Эту же задачу решают и пазы в верхней части юбки поршня (в канавке маслосъемного кольца или под ней), которые препятствуют распространению тепла от верхней части поршня, нагретой горячими газами, в юбку. Из-за этого температура стенок юбки уменьшается, что также препятствует тепловому расширению поршня. Описанная комбинированная конструкция - со вставками и пазами - получила название Autothermik и успешно применялась фирмой Mahle с 1930 года для поршней многих автомобильных двигателей.

Схема только с пазами (без стальных вставок) хотя и позволяет несколько уменьшить массу поршня, но заметно уступает схеме Autothermik по тепловому расширению. В настоящее время она применяется редко, в основном на двигателях малого рабочего объема.

С ростом мощности и соответственно нагрузок на поршень от пазов на юбке вообще пришлось отказаться, поскольку они ощутимо ослабляют деталь. Поэтому с 1955 года как на бензиновых, так и на дизельных двигателях широко используется конструкция со стальными вставками без пазов, получившая название Autothermatik. Кстати, поршни такого типа имеют все вазовские двигатели.

Дальнейшее развитие поршней - конструкция Duotherm, применяемая в основном на бензиновых двигателях с 1970 года. Здесь «управление» тепловым расширением юбки осуществляется как с помощью биметаллического эффекта, так и расширением верхней части поршня. Вследствие этого схема Duotherm по тепловому расширению лучше предыдущих схем, но несколько уступает по прочности схеме Autothermatik.

В последние годы поршни без стальных вставок и пазов (с «жесткой» юбкой) снова оказались в центре внимания. Автомобильные двигатели последнего поколения, многие из которых имеют алюминиевый блок цилиндров, потребовали облегчения поршней без ухудшения их тепловых, прочностных и других эксплуатационных характеристик. Это оказалось возможным, если перейти на материалы с повышенным содержанием кремния (включая сплав «Mahle 244» с 23 - 26% кремния). Одновременно были разработаны более эффективные методы получения заготовок поршней, в частности вместо литья под давлением - штамповкой (ковкой) и «жидкой» штамповкой. В результате поршни двигателей последних моделей имеют достаточно простую форму, низкую массу, высокую прочность и износостойкость, обеспечивая при этом минимальный шум двигателя.

Особо следует остановиться на конструкции поршней для дизельных двигателей. Как известно, дизель характеризуется очень высокой степенью сжатия (до 22 - 24 против 9 - 10 у бензинового двигателя) и соответственно большими силовыми и тепловыми нагрузками на детали, включая поршень. Его совершенствование опять-таки хорошо иллюстрируется цепочкой разработок фирмы Mahle.

Еще в 1931 году впервые применила чугунную вставку канавки для верхнего кольца, что позволило заметно увеличить ресурс дизельного двигателя. Эта конструкция с успехом применяется и по сей день, хотя с 1974 года (а особенно в последнее время) для упрочнения верхней канавки все чаще применяют износостойкие покрытия.

Обычно такое покрытие имеет толщину 40 - 120 мкм и делается по всему днищу поршня с «заходом» в канавку верхнего кольца, одновременно защищая края днища поршня от перегрева. Покрытие представляет собой так называемое твердое анодирование, то есть термохимическое преобразование верхнего слоя алюминиевого сплава в твердую керамику (окись алюминия Al2O3). Кстати, подобное покрытие, но меньшей толщины (обычно 10 - 15 мкм), используют и на поршнях высокофорсированных бензиновых двигателей с наддувом. Здесь помимо уменьшения износа верхней канавки ставится цель защиты днища поршня от разрушения детонацией.

В поршнях современных дизелей с наддувом нередко применяют так называемое внутреннее охлаждение, которое уменьшает температуру днища на 30 - 80°С. Оно состоит в подаче масла из системы смазки через форсунку во внутреннюю кольцевую полость поршня, расположенную около пояса поршневых колец. Очевидно, что изготовление поршня с подобным кольцевым отверстием требует специальной технологии.

Кроме этих особенностей, в последних конструкциях автомобильных дизелей с непосредственным впрыском топлива в цилиндр, отличающихся очень высокой нагрузкой на поршень, появилась и другая особенность. В бобышках поршня здесь устанавливают бронзовые втулки в отверстия для поршневого пальца, а сам палец делают волнистым с плавным уменьшением диаметра на 10 - 40 мкм вблизи краев отверстий поршня и шатуна. Такие решения обеспечивают долговечность соединения поршня с пальцем там, где традиционные конструкции и материалы уже не работают.

Среди достижений фирмы, касающихся дизелей, нельзя не отметить поршни с армированием керамическими волокнами типа Liquostatik, а также поршни типа Ferrotherm, состоящие из двух частей - уплотняющей и направляющей. На подходе и другие новинки.

Большинство поршней традиционно покрывается тонким (порядка 5 мкм) слоем свинца, олова или цинка. Покрытие препятствует задиру юбки на нерасчетных режимах, например при запуске и прогреве, когда условия смазки ухудшены. В последние годы на юбку поршней стали наносить покрытие типа Grafal, которое представляет собой графит со специальным наполнителем, обеспечивающим прочное сцепление со стенкой юбки. Покрытие имеет толщину 15 - 30 мкм и существенно влияет на износостойкость поршня.

Для V-образных двигателей с алюминиевыми блоками цилиндров и их поршней фирма разработала специальные технологии и материалы. Так, поршни имеют покрытие типа Ferrostan (1975 г.), представляющее собой слой железа толщиной 12 - 20 мкм, покрытый сверху тонким (1 - 2 мкм) слоем олова. Блок цилиндров отливают по специальной технологии Silumal из алюминиевого сплава «Mahle 147» (17% кремния, 4% меди) с осаждением повышенного количества кремния вблизи цилиндров. После обработки поверхность цилиндров травят соляной кислотой, при этом алюминий «уходит» с поверхности и там остается чистый кремний. Таким образом, пара материалов в двигателях с такими блоками цилиндров как бы обратна привычной: «железный» поршень работает в «алюминиевом» цилиндре. Этим достигается исключительная износостойкость пары (в комплекте с хромированными поршневыми кольцами), а также низкий уровень шума из-за очень малого зазора в цилиндре (порядка 0,01 мм). Такие блоки теперь применяют самые именитые фирмы (V8 - «Мерседес», «Ауди», «Порше»; V12 - «Мерседес» и БМВ).

Следует упомянуть также успехи в создании специальных износостойких покрытий цилиндров, в частности Chromal (1951) и Nikasil (1967). Chromal - это хромовое покрытие толщиной 0,06 - 0,08 мм, осаждаемое электрохимическим способом на алюминиевый цилиндр. Nikasil состоит из никеля с включением мелких (размером около 3 мкм) частиц карбида кремния; такое покрытие имеет наивысшую износостойкость. Это определило использование алюминиевых гильз цилиндров с покрытием Nikasil для двигателей гоночных автомобилей.

Здесь уместно заметить, что Mahle - основной производитель поршней и гильз цилиндров для автомобилей «Формулы 1» (F1). Подавляющее большинство команд, включая Феррари, Вильямс - Рено, Бенеттон-Рено, МакЛарен - Мерседес и другие, использует именно эти комплектующие. Поршень двигателя F1 должен оставаться работоспособным при частоте вращения до 17000 мин-1, поэтому он отличается предельно низкой массой и малой высотой, изготавливается «жидкой» штамповкой и имеет, как правило, внутреннее охлаждение, причем на последних модификациях используют только два поршневых кольца.

Сегодня фирма выпускает поршневые группы (комплекты «поршень - поршневые кольца - поршневой палец») для подавляющего большинства моделей и модификаций автомобилей европейского производства. Перечень марок впечатляет: «Мерседес», БМВ, «Фольксваген», «Ауди», «Опель», «Рено», «Пежо», «Ситроен», «Фиат» и многие другие. Эта продукция Mahle идет как для конвейерной сборки, так и в запасные части. Достаточно велика номенклатура поршней и для двигателей японских машин. Не забыты российские потребители: фирмой освоены и уже продаются на нашем рынке поршневые группы и кольца для двигателей ВАЗ и ГАЗ.

Несмотря на огромную массу выпускаемых деталей (в последние годы к ним прибавились поршневые кольца и подшипники коленчатых валов), фирма выполняет и индивидуальные заказы. Например, здесь могут изготовить поршни для новых двигателей в единичных количествах. Имея серьезную исследовательскую, конструкторскую и производственную базу, Mahle может спроектировать и сделать поршень для любого двигателя, удовлетворяющий всем необходимым требованиям, будь то низкий расход топлива и масла, малый выброс токсичных веществ с выхлопными газами, невысокий шум, максимально возможные мощность и долговечность двигателя. При этом будут выбраны оптимальные сочетания материала, конструкции, геометрии и покрытий поршня, необходимые для выполнения поставленных условий.

Интересно, что у фирмы можно заказать и любые поршни, которые когда-либо изготавливались фирмой Mahle: со времени ее основания сохраняются все формы для отливки.

porsh_01.jpg

Поршни - от мопедов до океанских лайнеров

porsh_03.jpgporsh_02.jpg

На двух рисунках особенности конструкции поршней для дизельных двигателей: а) кольцевая полость внутреннего охлаждения и вставка канавки верхнего кольца, б) бронзовая втулка в отверстиях для пальца

porsh_04.jpgporsh_05.jpg

Отправлено 06 Ноябрь 2014 - 07:18

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103
 

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
СЕРГЕЙ СТАРЫХ

В прошлом номере журнала мы познакомили читателей с сервисным опытом немецкой фирмы Kolbenschmidt. Речь шла о технологии сборки коленчатого вала и подшипников двигателя. На очереди - сборка шатунно-поршневой группы.

Установить поршни с кольцами и шатунами в блок цилиндров - работа не сложная, времени занимает немного - час, от силы два. Однако простота такой работы только кажущаяся.

Не проверишь - не поедешь

Лакмусовой бумажкой, позволяющей отличить моториста-профессионала от дилетанта, является отношение к контрольно-измерительным операциям при сборке узла. И дело не только в том, что измерение геометрии каждой детали требует терпения и скрупулезности. Необходимо понимать смысл этих операций, а для этого моторист должен четко знать технологию ремонтных операций, не входящих непосредственно в процесс сборки двигателя, например, как шлифуют коленчатый вал или растачивают и хонингуют блок цилиндров.

Зачем, спросите? Ведь расточник по размеру поршней может сам определить диаметр цилиндров, а после обработки блока проконтролировать результат.

Действительно, может. Только ответственность за сборку, а значит, и за работу двигателя после ремонта несет моторист-механик. Так что делайте выводы, стоит ли тратить время на контрольные замеры, или ими можно пренебречь.

Это должен знать каждый

Как правило, специалист начинает сборку шатунно-поршневой группы с проверки блока цилиндров. И не случайно: блок цилиндров - основа всего двигателя. На него монтируется большинство моторных деталей и узлов. Брак, допущенный при ремонте цилиндров, может существенно затормозить процесс сборки двигателя.

Как известно, изношенные цилиндры растачивают и хонингуют в увеличенный (ремонтный) размер. При этом, помимо необходимой точности размеров, обязательным являются определенная микроструктура и рельеф поверхности цилиндров. Об этом нередко забывают, а зря. Идеальный с точки зрения геометрии цилиндр склонен к ускоренному износу при нарушении технологии хонингования или использовании несоответствующего инструмента. Та же участь уготована и другим деталям ЦПГ - в первую очередь поршневым кольцам.

Растачивание цилиндров обычно выполняют на вертикально-расточном станке. При этом необходимо обеспечить перпендикулярность поверхности цилиндра к оси постелей коленчатого вала. Особое внимание уделяется окончательному размеру после расточки. Величина припуска под хонингование должна быть не менее 0,06-0,08 мм. Дело в том, что при растачивании резец деформирует поверхность металла, завальцовывая графитовые зерна, содержащиеся в чугуне (графит, выходящий на поверхность, обеспечивает низкое трение поршневых колец и, соответственно, малый износ колец и самих цилиндров). Если припуск окажется слишком малым, то после хонингования графитовые зерна не вскроются.

Препятствовать открытию зерен графита могут и неправильно выбранные режимы хонингования, условия подачи смазки в зону хонингования, тип смазывающего материала.

Хонингование цилиндров выполняют на вертикально-хонинговальных станках. Суть этой операции вовсе не в заглаживании рисок от резца, как ошибочно полагают некоторые механики. При хонинговании за счет вращения и возвратно-поступательного движения головки с абразивными брусками на поверхности цилиндров намеренно создается шероховатость в виде сетки рисок определенной глубины, способных удерживать масло и тем самым смазывать поршневые кольца и поршни.

Очень важен угол хонингования - угол между рисками, образованными при поступательном движении головки. Оптимальные значения угла хонингования - 40-80o, что обеспечивается правильным подбором соотношения частоты вращения и скорости возвратно-поступательного движения хонголовки. При малом угле не удается добиться нужного профиля поверхности, что ведет к полусухому трению и возрастанию износа деталей. Большие углы обычно дают увеличение расхода масла.

Для получения необходимого микропрофиля поверхности, а именно сравнительно глубоких впадин и сглаженных выступов, хонингование выполняется в несколько операций (переходов). Черновое хонингование выполняют абразивными брусками с зернистостью 150, съем металла составляет около 0,06 мм. Далее следует чистовое хонингование брусками с зернистостью 280 (съем приблизительно 0,02 мм). И, наконец, отделочное хонингование брусками зернистостью 400-600 со съемом менее 0,005 мм (так называемое платохонингование).

Именно такая технология обеспечивает сглаживание выступов, фактически приближая профиль поверхности к той, какая будет после приработки деталей. В последние годы финишные операции хонингования стали заменять обработкой поверхности с помощью специальных абразивных щеток, дополнительно заглаживающих заусеницы на краях впадин (рисок).

Как проверить блок цилиндров?

Качество ремонта поверхности цилиндров (например, микропрофиль поверхности и выход графита на ней) в условиях авторемонтного предприятия проверить проблематично - для этого требуется специальное дорогостоящее оборудование (включая специальный прибор для определения шероховатости и микропрофиля поверхности). Поэтому ремонт цилиндров обычно осуществляется в специализированных мастерских, располагающих соответствующим оборудованием. А задача автосервиса - проверить размеры цилиндров на соответствие нормативным требованиям.

Начиная сборку шатунно-поршневой группы, моторист обязан проверить геометрические размеры - диаметр цилиндра в трех поясах (верхней, средней и нижней части цилиндров), причем в двух направлениях - продольном (вдоль оси коленвала) и поперечном. Измерения проводятся при помощи нутрометра. Все погрешности, включая любые отклонения формы, должны укладываться в допуск 0,011-0,018 мм в зависимости от величины диаметра цилиндра.

Для блоков с установленными в нем гильзами требуется еще ряд проверок. Верхняя плоскость бурта гильз должна выступать над плоскостью блока на 0,05-0,1 мм для «мокрых» и 0-0,1 мм для «сухих» гильз. Кроме того, опорные поверхности бурта на гильзе и выточки в блоке должны быть плоскопараллельны, а фаска на выточке должна быть больше, чем радиус перехода от бурта к цилиндрической части на гильзе (в противном случае гильза может треснуть). «Мокрые» гильзы, помимо этого, должны легко вставляться в свои гнезда на блоке (поверхность гнезд необходимо предварительно хорошо очистить). «Сухие» гильзы, напротив, запрессовываются в блок с натягом около 0,05 мм, причем поверхности сопряжения гильзы и блока должны быть гладкими, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт и герметичность.

Верхний край цилиндров после ремонта может быть острым, что затрудняет установку поршней с кольцами и даже может спровоцировать поломку колец. Поэтому этот край следует обязательно притупить, сделав с помощью шабера небольшую фаску.

После всех проверок следует убедиться, что блок чистый, а на поверхности цилиндров не осталось грязи и абразивных частиц. Последние особенно опасны - плохо промытый после хонингования блок цилиндров не «проедет» и половины своего ресурса. Эффективные способы мойки цилиндров - ультразвук, керосин, масло, содовые растворы и специальные моющие средства. Бензин применять нельзя - абразив он не удаляет, зато весьма пожароопасен.

Как проверить поршень и шатун?

При сборке требуется правильно измерить размер юбки поршня, чтобы определить рабочий зазор поршня в цилиндре. Для этого используют микрометр или более точный прибор - измерительную скобу.

У подавляющего большинства поршней иностранного производства (поставляемых производителями комплектующих для двигателей) размер поршня выбит на днище, причем нередко указывается и минимально допустимый зазор поршня в цилиндре. Так что задача моториста - проверить, насколько замеры соответствуют нормативам (проверка обязательна, поскольку иногда встречаются отклонения). Отечественные поршни требуется проверять «с пристрастием» - разброс размеров в одном комплекте может оказаться весьма значительным.

Разница между диаметром цилиндра и размером поршня составляет искомый зазор: практика показала, что оптимальной является величина зазора, превышающая минимально допустимое значение на 0,01-0,02 мм.

Иная ситуация с поршнями, имеющими антифрикционное графитовое покрытие юбки (оно имеет характерный черный цвет). Если у поршня покрытие сплошное, то истинный размер юбки будет меньше измеренного на толщину слоя покрытия 0,015-0,02 мм. Поршни с покрытием, нанесенным трафаретным способом, замеряются в специальных точках, где графитовый слой отсутствует. 

Шатун перед сборкой проверяют на отсутствие деформации стержня: оси отверстий верхней и нижней головок должны быть параллельны. Допустима непараллельность осей 0,02 мм на измерительной базе 100 мм. Лучше всего использовать для этого специальное измерительное приспособление. Другие способы проверки (на плите, с помощью стержня, вставляемого в отверстия верхней головки сразу нескольких шатунов, лекальной линейкой) не обеспечивают необходимой точности. Кроме того, проверяют посадку пальца в шатуне: у «плавающих» пальцев зазор обычно лежит в пределах 0,01-0,02 мм, а у фиксированных пальцев натяг составляет в среднем 0,02-0,04 мм.

Сборка поршней с шатунами выполняется различными способами в зависимости от того, какой тип пальцев используется. «Плавающий» палец входит в отверстие бобышки поршня «от руки». Важно только не перепутать направление установки деталей и не забыть смазать палец маслом. Далее следует установить в канавки новые стопорные кольца, причем их стыки должны быть ориентированы в направлении движения поршней, иначе кольцо может выскочить из канавки при работе двигателя. По этой же причине нельзя использовать стопорные кольца, бывшие в употреблении.

У некоторых старых отечественных двигателей посадка пальца в поршне может быть слишком плотной. Использовать молоток для «заколачивания» пальцев нельзя, достаточно прогреть поршни до 60-80oС, и пальцы войдут «от руки».

В конструкциях с фиксированным пальцем сборка сложнее. Во-первых, необходима оправка, обеспечивающая точную установку пальца по середине поршня. Кроме того, шатун следует нагреть в муфельной печи или в крайнем случае на электроплите до 280-320oС, чтобы палец свободно вошел в отверстие его верхней головки. Ни в коем случае нельзя использовать открытое пламя для нагрева шатуна, а также «забивать» палец молотком, что иногда практикуется в некоторых мастерских.

Проверка поршневых колец

Бывает, что производители поставляют поршни без поршневых колец. Учитывая большое количество модификаций, которые имеют некоторые двигатели, желательно проверить высоту и радиальную ширину поршневых колец на предмет их соответствия канавкам поршней.

Зазор между торцами кольца и канавки можно определить различными способами, но проще всего установить кольцо в канавку и воспользоваться набором щупов. Торцевой зазор должен составлять в среднем 0,05-0,1 мм. Если зазор оказывается свыше 0,12 мм, то это означает, что кольцо или канавка поршня имеют недопустимые отклонения размеров.

Не менее важно проверить зазор в замках колец, для чего кольца поочередно устанавливают в верхнюю часть цилиндра. Зазор в замке замеряют с помощью набора щупов. Он составляет в среднем 0,4-0,6 мм.

Установка колец на поршень

Это простая, но ответственная операция - неаккуратность может привести к поломке кольца (чаще всего ломаются средние кольца) или значительному росту расхода масла у отремонтированного двигателя (если нарушить ориентировку колец).

На верхних кольцах направление сборки обычно обозначается словом ТОР (вершина). Стороной с этой надписью кольцо должно быть обращено к днищу поршня. Средние кольца скребкового типа монтируются скребком вниз. У колец с фаской на внутренней поверхности фаска чаще всего обращена вверх.

При установке колец особое внимание следует обращать на наборные маслосъемные кольца с двухфункциональным пружинным расширителем - важно, чтобы при монтаже дисков кольца звенья расширителя у стыка не встали внахлест.

Среднее и верхнее кольца устанавливают на поршень после монтажа маслосъемного. Для того чтобы не сломать и не деформировать кольца, желательно пользоваться специальными клещами. После установки колец необходимо проверять легкость их вращения в канавках.

Установка поршней в блок цилиндров

Прежде чем начинать этот этап сборки, следует установить кольца так, чтобы их замки располагались под углом 120o. При этом стык пружины коробчатого маслосъемного кольца должен быть развернут на 180o относительно замка самого кольца, а стык расширителя - на 120o относительно замков дисков наборного кольца.

Поверхность цилиндра, юбки поршней, кольца и шатунные вкладыши смазывают маслом, после чего кольца обжимают с помощью специальной оправки - ленточной или конической. Устанавливая поршни с шатунами в цилиндр, следует проверить направление сборки (обычно на поршнях иностранного производства ставится стрелка, указывающая на передний носок коленвала). Далее поршни проталкиваются в цилиндр легкими ударами рукоятки молотка. При этом надо следить, чтобы поршень продвигался без усилий, иначе можно сломать кольца (чаще всего ошибки на этой операции приводят к поломке коробчатого маслосъемного кольца или недопустимой деформации дисков наборного кольца).

После затягивания болтов крышек шатунов обязательно контролируется величина выступания днища поршней над верхней плоскостью блока (при положении поршней в ВМТ). Это значение определяется заводом-изготовителем двигателя. Если таких данных нет, то, с учетом толщины прокладки, зазор между поршнем и головкой блока не должен быть меньше 1 мм.

На этом сборка шатунно-поршневой группы закончена. Однако деталям ЦПГ еще предстоит обкатка на пониженных оборотах и нагрузках. При этом детали взаимно прирабатываются, загрязняя масло частицами износа, вследствие чего первую замену масла и масляного фильтра проводят не позднее, чем через 500 км пробега после ремонта.

Допуски на диаметр цилиндра

Номинальный размер цилиндра, мм Допуск, мм 30-50 0,011 50-80 0,013 80-120 0,015 120-180 0,018 motorist_012.jpg

Хонингование цилиндров - один из самых ответственных этапов ремонта блока цилиндров

motorist_022.jpg

Чтобы не повредить кольца, на краю цилиндров надо сделать небольшую фаску

motorist_032.jpgmotorist_042.jpg

Измерение диаметра цилиндров (а) и поршней (б) - операции обязательные и выполняются перед сборкой двигателя

motorist_052.jpg

Для установки колец на поршень лучше всего пользоваться специальными клещами

motorist_062.jpg

Попадание звеньев расширителя внахлест - типичная ошибка начинающего моториста

motorist_072.jpg

Вставлять поршни в сборе с кольцами и шатунами в цилиндр удобно с помощью ленточной оправки

(Начало в №№ 1,2/2001)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
СЕРГЕЙ СТАРЫХ

В предыдущих публикациях мы познакомили читателей с технологиями ремонта и сборки кривошипно-шатунного механизма и поршневой группы, рекомендованными известной немецкой фирмой Kolbenschmidt. Но надежность и долговечность двигателя определяются не только этими узлами - многое зависит и от газораспределительного механизма, о сборке которого речь пойдет ниже.

Во время эксплуатации головка блока цилиндров и газораспределительный механизм изнашиваются, а также могут повреждаться. Как и в других механизмах двигателя, не все дефекты видны «невооруженным глазом»,- некоторые выявляются только после тщательных проверок и измерений.

Для проведения качественного ремонта моторист не может ограничиваться лишь разборкой и сборкой узла. Необходима тщательная дефектовка деталей, от которой зависит выбор способов ремонта, причем эта задача чаще всего ложится на плечи самого ремонтника. К тому же многие ремонтные операции удобнее выполнять непосредственно на СТО. Именно по этой причине мотористу необходимо прекрасно разбираться в технологиях ремонта деталей узлов, а не только в порядке их сборки. Иначе трудно рассчитывать на надежную работу двигателя после ремонта.

Как проверить головку блока?

Головка блока - один из наиболее ответственных и нагруженных узлов двигателя, в котором монтируются детали газораспределительного механизма, имеются близко расположенные камеры сгорания, впускные и выпускные каналы, а также масляные магистрали и полости систем охлаждения и вентиляции. Естественно, при отклонениях в работе систем смазки и, особенно, охлаждения, а также при нарушении правил эксплуатации и техобслуживания в головке блока возникают дефекты, не только нарушающие нормальную работу двигателя, но и способные вообще привести к выходу его из строя.

Наиболее часто на практике встречаются деформации рабочих и привалочных поверхностей, вызванные перегревом, износ направляющих втулок и седел клапанов, выгорание участков поверхностей у камер сгорания, трещины, ослабление посадки и даже разрушения седел клапанов, механические повреждения камер сгорания из-за поломок поршней, шатунов, клапанов, и многое другое.

Большинство из перечисленных дефектов может быть устранено с помощью правильно выбранной технологии ремонта без ущерба для надежности и долговечности двигателя. Хотя при этом следует учитывать и экономические соображения: в некоторых случаях ремонт получается чрезмерно трудоемким, а его цена - сопоставима или даже выше цены новой головки блока.

Проверку головки блока следует начинать с тщательной мойки и очистки. Иногда бывает полезным даже слегка «пройтись» соответствующим режущим инструментом по поверхности седел - известны случаи, когда трещины и иные их дефекты обнаруживались лишь на самой последней стадии ремонта, непосредственно перед сборкой.

Особое внимание следует уделить привалочной плоскости головки. Профессиональный ремонт предполагает обязательную обработку этой плоскости «как чисто». Однако при сильной деформации плоскости (измеряется с помощью лекальной линейки и набора щупов) этого недостаточно, может потребоваться растачивание отверстий подшипников распределительного вала из-за нарушения их соосности, а в наиболее тяжелых случаях сильного перекоса седел и направляющих втулок клапанов может потребоваться их замена.

Все дефекты, выявленные на поверхности камеры сгорания, необходимо проанализировать на предмет необходимости их ремонта. Такие дефекты, как забоины, трещины, оплавленные и изъеденные коррозией участки вблизи седел клапанов и окантовки прокладки головки блока обычно ремонтируются сваркой. Однако от расположения и размера дефектов зависят способы ремонта. Может потребоваться большой объем подготовительных работ (к примеру, удаление седел) или дополнительных ремонтных операций (расточка подшипников из-за больших деформаций головки после сварки).

Проверка направляющих втулок клапанов сводится к определению зазора в отверстии втулки со стержнем клапана. Измерить зазор можно как непосредственным определением размеров деталей микрометром и нутромером, так и косвенно - с помощью стойки с индикатором по «качанию» клапана во втулке. Тем не менее, отметим, что профессиональный подход к ремонту предполагает замену направляющих втулок, клапанов и гидротолкателей. Такое правило не лишено оснований - после ремонта должны быть восстановлены до номинальных все зазоры, геометрия сопряженных деталей (выступание клапанов, размеры фасок клапанов и седел) и взаимное расположение поверхностей (некруглость, неплоскостность, несоосность, непараллельность, неперпендикулярность). Иначе бессмысленно говорить о высоком ресурсе двигателя после ремонта. Поэтому использование старых деталей и «выбрасывание» из ремонтных технологий отдельных операций по механической обработке поверхностей - неоправданное исключение, позволяющее «ускорить» ремонт и «сэкономить» деньги (в том числе, клиенту СТО), а вовсе не правило профессионального ремонта.

Как отремонтировать головку блока?

Наиболее серьезные повреждения головки блока цилиндров, о которых мы упомянули выше, требуют замены седел клапанов.

Очевидно, новое седло должно быть установлено концентрично отверстию в направляющей втулке клапана. А если втулка изношена? Тогда точно обеспечить соосность седла и втулки не получится. Поэтому перед заменой седел приходится вначале заменить направляющие втулки клапанов. Хотя эта операция хорошо освоена на многих СТО, иногда можно встретить нарушения технологии этой работы, прямо или косвенно способствующие снижению ресурса деталей.

Выпрессовать (выбить) втулку из гнезда в головке, как правило, больших проблем не составляет. Для этого необходима ступенчатая оправка («выколотка») с направляющей частью, заходящей в отверстие втулки. Выпрессовка осуществляется в направлении от седла клапана, причем диаметр стержня оправки должен быть заметно меньше диаметра гнезда, которое легко повредить. Отметим также, что выбить «твердые» втулки (чугун, сталь, металлокерамика) из алюминиевой головки блока легче, если нагреть головку в печи до 150-180оС (но не выше 200оС, иначе головка может деформироваться). Кроме того, перед выпрессовкой втулок желательно очистить ту их часть, которая выступает в каналы впуска-выпуска. В противном случае нагар, покрывающий втулку, может повредить гнездо.

Дальнейшие действия ремонтников тоже не всегда безупречны. Первый вопрос - какие втулки устанавливать? Вопрос совсем не праздный, поскольку некоторые модификации двигателей могут иметь различные материалы втулок. А об отечественной продукции вообще отдельный разговор - в продаже встречаются втулки, изготовленные из мягких сталей, с несоосностью отверстия и наружной поверхности и недопустимыми отклонениями посадочных размеров. Поэтому к выбору поставщиков следует относиться со всей серьезностью, иначе автосервису придется тратить немало времени на замену приобретенной некачественной продукции.

Но вернемся к направляющим втулкам. Обычно производители деталей двигателей (включая и фирму Kolbenschmidt) изготавливают втулки из серых чугунов и бронз. Серый чугун для втулок должен иметь мелкозернистую перлитную микроструктуру, причем для форсированных двигателей в состав материала для снижения трения и износа добавляют фосфор, а для двигателей с наддувом - еще и хром.

В двигателях немецкого производства (BMW, Mercedes, Audi-VW) обычно применяются бронзовые направляющие втулки. Для не слишком форсированных моторов это обычные сплавы с содержанием цинка и алюминия, а для наиболее форсированных в них вводятся добавки кремния, никеля и других металлов. Бронзовые втулки лучше отводят тепло от нагретых клапанов, но дороже, чем чугунные, из-за чего некоторые двигатели даже имеют разные материалы для втулок впускных и выпускных клапанов. Отметим также, что сложные в производстве и дорогие металлокерамические втулки - редкость, поскольку им не уступают чугунные изделия с правильно подобранным химсоставом, микроструктурой и твердостью.

Итак, втулки приобретены, что дальше? Очевидно, проверка натяга втулок в гнездах, что требует точного измерения наружного диаметра каждой втулки и отверстия каждого гнезда. Полученная величина натяга должна соответствовать данным производителя двигателя, но в среднем натяг составляет 0,03-0,07 мм. Слишком малый натяг ведет к перегреву клапана, просачиванию масла по наружной поверхности втулки и даже ее выпадению из гнезда. Большой натяг может спровоцировать повреждение деталей и поломку втулки при установке.

Установку втулок лучше производить с разностью температур деталей, для чего головку блока следует подогреть до 150-180оС, а втулку - охладить с применением «сухого» льда, жидкого азота или в крайнем случае просто в морозильной камере. Запрессовка втулок осуществляется в направлении к седлу клапана ударным способом той же оправкой, что и для выпрессовки. При установке втулок с тонкими стенками посадочного пояса для маслосъемного колпачка на оправку необходимо установить дополнительную, специальную втулку, защищающую тонкую часть направляющей втулки (иначе втулка, скорее всего, будет сломана).

Если гнездо для направляющей втулки повреждено и обеспечить необходимый натяг невозможно, придется ставить ремонтные втулки с увеличенным на 0,1-0,2 мм наружным диаметром. Естественно, придется увеличить диаметр гнезда, и сделать это необходимо с помощью соответствующего станочного оборудования. Хотим предостеречь от использования ручного инструмента (дрель, сверла, развертки) - в этом случае легко сместить обработанное отверстие от его первоначальной оси. Поэтому не удивляйтесь, если после такой «работы» потребуется «глубокая» обработка седел, а клапаны будут торчать вверх на разной высоте, как грибы в лесу.

Заключительная стадия установки втулок - калибровка их отверстий развертками. Больших проблем эта работа не вызывает, но есть одна тонкость. Стремление некоторых ремонтников к «плотной» посадке деталей распространяется не только на поршневую группу, но и на клапанный механизм. Поэтому и здесь номинальный зазор клапана во втулке (в среднем 0,02-0,05 мм для впускных клапанов и 0,025-0,065 мм для выпускных) воспринимается ими как «прослабленный». Между тем известно немало случаев заклинивания клапанов в направляющих втулках и полного выхода двигателя из строя с дальнейшей неремонтопригодностью головки блока именно из-за этой пресловутой «болезни малых зазоров».

Клапаны, которые будут установлены в отремонтированную головку блока цилиндров, требуют к себе не меньшего внимания. Старые клапаны необходимо проверить - не исключено, что они имеют незначительный износ и вполне работоспособны.

Проверяется диаметр стержня в трех сечениях по высоте, его деформация, износ фаски и торца стержня. Износ стержня не должен превышать 0,01-0,02 мм, иначе клапан подлежит обязательной замене. Следует также убедиться, что тарелка клапана не имеет трещин, а стержень - забоин и дефектов в верхней части (подобные дефекты часто появляются в результате так называемой «ударной» разборки).

Для проверки деформации стержня служат специальные измерительные приспособления. С их помощью легко определить биение фаски относительно стержня клапана. Если биение превышает 0,03-0,05 мм, то клапан деформирован и подлежит замене.

Для двигателей с гидротолкателями особое значение имеет износ фаски клапана. Дело в том, что ремонт фаски клапана и седла приводит к «утопанию» клапана, фактически - к уходу его стержня вверх относительно головки блока. Это может стать причиной нарушения работы гидротолкателей - их плунжеры будут иметь слишком малый ход во втулках, из-за чего клапаны способны «зависнуть» в открытом положении при работе двигателя.

Если износ и деформация клапанов невелики, то их фаски и торцы доводятся на соответствующих шлифовальных станках (для правки фасок существуют и ручные приспособления). Во всех остальных случаях клапаны необходимо заменить на новые. Однако здесь ремонтника могут также поджидать опасности и разного рода «подводные камни».

Первое, о чем надо сказать, - это большое число модификаций клапанов на некоторых иностранных двигателях.

При этом у клапанов могли изменяться не только диаметр тарелки, длина и диаметр стержня, но даже размеры и число канавок для сухарей. Кроме того, изменениям иногда подвергается материал клапана и тип покрытия стержня и фаски. Исключить ошибки поможет грамотная работа с каталогами производителей и личный опыт моториста.

Производители клапанов изготавливают клапаны двух типов: цельные и сварные - биметаллические. Цельные клапаны из одного материала (обычно жаростойкая сталь), должны противостоять и тепловому воздействию горячих газов на тарелку, и механическому износу. С ростом форсирования двигателей выполнить эти требования одновременно в одном материале затруднительно. Поэтому широкое применение нашли биметаллические клапаны, у которых тарелка из жаростойкого сплава сварена встык со стержнем из легированной стали. Такую конструкцию чаще всего имеют выпускные клапаны.

Для увеличения износостойкости фаски в условиях высоких температур и агрессивной среды газов на нее нередко наносят покрытие из твердого сплава. Стержень для повышения износостойкости иногда хромируют, а его торец у всех без исключения клапанов закален (обычно применяется закалка токами высокой частоты - ТВЧ).

Основная задача моториста при замене клапанов - выбрать именно такие клапаны, какие стояли в двигателе с его «рождения». Очевидно, замена «родных» клапанов на более дешевые варианты, а также использование клапанов сомнительного происхождения - прямой путь к повторному ремонту головки блока цилиндров в скором будущем.

К такому же результату может привести и неаккуратность в работе персонала СТО. К примеру, набивание керном на тарелках клапанов различных меток. Или попадание в отверстие направляющей втулки абразива - он способен быстро «слизать» со стержня даже самое твердое хромовое покрытие.

Теперь, когда с клапанами все ясно, можно приступить к ремонту седел. Но об этом - в наших будущих публикациях.

Ориентировочные значения зазоров между стержнем клапана и отверстием в направляющей втулке

Диаметр стержня клапана (мм) Впускные клапаны (мм) Выпускные клапаны (мм) 6-7 0,01-0,04 0,025-0,055 8-9 0,02-0,05 0,035-0,065 10-12 0,04-0,07 0,055-0,085 motorist_013.jpg

Выпрессовка направляющих втулок больших проблем не вызывает - нужна лишь подходящая оправка

motorist_033.jpg

Проверка клапана на биение фаски - операция обязательная

motorist_043.jpg

Чтобы определить износ стержня клапана, потребуется микрометр

motorist_053.jpg

Альтернативное решение для СТО - ручное приспособление Neway для правки фасок клапанов

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
ДМИТРИЙ ДАНЬШОВ

Знакомство с опытом и рекомендациями немецкой фирмы Kolbenschmidt по сборке двигателя позволяет сделать следующий вывод: грамотно собрать двигатель способен только моторист, владеющий технологиями ремонта его деталей. Это наглядно проявляется при сборке головки блока цилиндров, многие операции которой (в том числе ремонт седел клапанов) обычно выполняются непосредственно на СТО. О них и пойдет сегодня речь.

Ремонт и сборка головки блока, как, впрочем, и других узлов двигателя, начинается с проведения необходимых измерений и проверок. Причем особое внимание необходимо уделять именно седлам клапанов.

Зачем это нужно?

Седло клапана - едва ли не самый ответственный элемент головки блока, в чем легко убедиться, анализируя условия работы клапана. Одно из главных условий - это надежное уплотнение сопряжения клапана с седлом, при котором утечки газов из камеры сгорания минимальны, а компрессия - максимальна. Выполнение этого условия одновременно означает обеспечение хорошего теплового контакта клапана с седлом. Другими словами, плотное прилегание клапана к седлу позволяет отводить тепло от нагретой горячими газами тарелки через седло в головку блока, охлаждаемую жидкостью. И наоборот, любое нарушение герметичности в сопряжении клапана с седлом приводит к нарушению нормального теплового режима тарелки, седла и возникновению опасных дефектов, грозящих разрушением деталей.

Очень важно, чтобы герметичность сопряжения сохранялась в течение всего срока службы двигателя. Это достигается приданием уплотняющим фаскам седла и клапана специального профиля, компенсирующего износ сопряженных поверхностей. Кроме того, правильная геометрия седла уменьшает сопротивление при впуске топливовоздушной смеси и выпуске отработавших газов, учитывая экономические и мощностные показатели двигателя.

Вполне естественно, что в процессе эксплуатации седла и фаски клапанов изнашиваются. Нередки и более серьезные дефекты седел, которые удается обнаружить при тщательном контроле головки блока.

Как проверить седло?

Прежде чем приступить к проверке, необходимо тщательно очистить поверхность камер сгорания и седел - под слоем нагара могут скрываться трещины. Особое внимание следует обратить на «отмытые» от нагара в процессе работы двигателя поверхности камер, резко отличающиеся от других камер по цвету: именно здесь наиболее вероятно обнаружение всяческих сюрпризов.

В зависимости от характера дефектов принимается решение о ремонте старых седел или необходимости замены их на новые.

Менять седло необходимо в следующих случаях:

- обнаружена трещина в стенке камеры сгорания, и предполагается ремонт головки блока сваркой;

- седло повреждено разрушившимся клапаном или поршнем;

- есть подозрение на ослабление посадки седла в головке;

- вокруг внешнего диаметра седла наблюдаются следы коррозии;

- на седле обнаружена трещина или имеются следы его обгорания;

- большой износ седла, ведущий к его чрезмерному «углублению» при ремонте.

Последний дефект может привести к тому, что тарелка клапана сильно «провалится», и стержень клапана выдвинется вверх, нарушив работу гидротолкателя.

Если один из указанных дефектов обнаружен, необходимо заменить дефектные седла, строго соблюдая технологию замены. Такая технология рекомендована, в частности, фирмой Kolbenschmidt.

Как заменить седло?

Вообще говоря, замена седла - операция несложная и может быть выполнена несколькими способами.

Вначале необходимо удалить старое седло. Для этого удобнее всего использовать специализированный станок для ремонта головок блока, хотя вполне допустимо использовать универсальное станочное оборудование (расточной или фрезерный станок) или даже ручные приспособления для ремонта седел.

Перед обработкой с помощью направляющего стержня (пилота) головка блока устанавливается на станке так, чтобы обеспечить соосность отверстия направляющей втулки и режущего инструмента. Если настроить резец на размер, чуть меньший наружного диаметра седла, то после растачивания оставшаяся тонкая часть седла, как только она начнет вращаться, легко удаляется вручную.

Гнездо седла желательно расточить для обеспечения его соосности с направляющей втулкой. В головках двигателей старых конструкций, имеющих толстые стенки, допустимо обработку гнезда не проводить, если его поверхность не имеет дефектов и чрезмерных отклонений от цилиндричности.

При наличии трещин в головке блока их разделывают и заваривают, и лишь после обработки сварных швов растачивают гнезда для седел. В подобных случаях обязателен и контроль на герметичность рубашки (опрессовка) головки - его также необходимо делать при любом подозрении на наличие скрытых трещин.

Сама опрессовка - операция не сложная, однако достаточно трудоемкая. Ее проводят в горячей воде сжатым воздухом под давлением 5-6 атм - обычно этого достаточно, чтобы пузырьки в местах скрытых трещин сделали их видимыми.

При растачивании гнезда на станке следует придерживаться определенных режимов резания: для чугунных головок - 100-250 об/мин без масла, а для алюминиевых - 400-600 об/мин с маслом. После обработки диаметр гнезда у двигателей прошлых лет выпуска должен быть в среднем на 2,5 мм больше диаметра тарелки клапана, а глубина - 4,5-6,5 мм. У новых моторов диаметр гнезда под седло может и не превышать диаметра тарелки из-за недостаточной толщины стенок.

Новые седла изготавливаются из специальных чугунов или спеченных материалов. Некоторые фирмы выпускают заготовки седел в виде труб с соответствующими наружным и внутренним диаметрами либо уже готовые седла с увеличенным наружным диаметром.

Материал седла имеет решающее значение для долговечности и надежности двигателя. Поэтому некоторые производители (включая фирму Kolbenschmidt) выпускают седла из специальных материалов. Так, для высоконагруженных моторов находит применение композиционный материал - высокодисперсный карбид вольфрама, распределенный в матраце из инструментальной стали. По твердости и прочности такой материал подобен чугуну, но имеет более высокую износо - и теплостойкость. При введении в стальную матрицу специальных добавок седло приобретает свойства керамики со смазывающими свойствами в условиях высоких температур. Тем самым предотвращается эрозия седла, вызываемая микросваркой седла с поверхностью клапана, что случается с обычными материалами седел у газовых двигателей и тяжело нагруженных дизелей.

При изготовлении седла важно выдержать натяг (в среднем 0,1-0,15 мм) по наружному диаметру и «не промахнуться» с внутренним диаметром, который обычно меньше диаметра тарелки клапана на 2,5 мм. Кроме того, необходимо выполнить на седле заходную фаску, исключающую задир гнезда при установке седла.

Установка седла - наиболее ответственный этап работы. Если замеры седла и гнезда выполнены правильно, в отверстии гнезда не осталось стружки, и приготовлена специальная оправка, можно приступать к запрессовке.

Для облегчения установки седла головку блока следует подогреть до 180-200°С, а само седло охладить в жидком азоте или углекислоте. Запрессовка осуществляется ударным способом и быстро, чтобы до ее окончания не произошло выравнивание температуры деталей.

Как поправить седло?

Изношенное или замененное седло обрабатывается для придания ему соответствующего профиля. Очевидно, этот профиль должен соответствовать форме тарелки клапана, иначе возможны негерметичность сопряжения, перегрев и разрушение тарелки и седла клапана.

Поверхность контакта тарелки с седлом должна располагаться на расстоянии 0,4-0,8 мм от наружного диаметра тарелки. Приближение поверхности контакта к кромке тарелки улучшает перенос тепла от клапана в седло. Но как только эта поверхность выходит на кромку тарелки, на ней концентрируется большой поток тепла, способный легко сжечь тарелку и седло. Перенос поверхности контакта ближе к стержню клапана также повышает температуру кромки тарелки (она «повисает в воздухе» и хуже охлаждается) и, кроме того, увеличивает гидравлическое сопротивление потокам топливовоздушной смеси и продуктов сгорания.

Чтобы добиться требуемого профиля седла, рекомендуется вначале обрабатывать основной угол седла (его обычно делают на 0,5-1o меньше угла фаски клапана, чтобы ускорить приработку клапана к седлу), затем - верхний угол для обеспечения высоты рабочей фаски седла, после чего - угол, примыкающий к поверхности камеры сгорания, обеспечивающий нужный диаметр седла.

Очень важна ширина рабочей фаски седла. Обычно для впускных седел ширина рабочей фаски составляет 1,0-1,5 мм, для выпускных - 1,5-2,0 мм. Для седел 16-клапанных моторов, имеющих диаметр тарелки менее 31-32 мм, ширину фаски можно уменьшить в 1,5-2 раза. При увеличении ширины фаски (и, соответственно, площади контакта) улучшается охлаждение тарелки, но труднее обеспечить герметичность. Последнее может вызвать утечки горячих газов и прогар седла или клапана. Напротив, узкая фаска отлично уплотняет, но срок службы клапана и седла сокращается из-за высоких механических нагрузок и температур на поверхностях контакта.

Для качественной обработки седел применяют разные методы: шлифовку, расточку специальными фрезами и резцами - вручную или на специализированных станках.

Наиболее простой способ обработки - твердосплавными ручными фрезами («шарошками»). Купить этот недорогой отечественный инструмент сейчас можно во многих местах. В результате обработки профиль седла получается несколько упрощённым, наблюдается незначительная неконцентричность седла и оси отверстия направляющей втулки. Все это, а также невысокая чистота и следы «дробления» инструмента требуют последующей притирки.

Прекрасные результаты дает использование инструмента американской фирмы NEWAY. На нём твёрдосплавные резцы имеют несколько режущих кромок и могут регулироваться по диаметру. Такой инструмент обладает достаточной универсальностью и обеспечивает хорошую точность и чистоту поверхности, которая не требует последующей притирки. Простота NEWAY делает его привлекательным для использования в условиях СТО.

Самые широкие возможности даёт обработка профильным резцом. В этом случае геометрия седла заложена в профиле самого инструмента. Ошибок и неточностей здесь уже быть не может. Сёдла получаются в точности такими, какими их спроектировали конструкторы мотора. Более того, все сёдла получаются одинаковыми, а для работы мотора это немаловажный момент. Проводить такую обработку позволяют не только специализированные станки, но и относительно недорогие установки с ручным приводом, выпускаемые иностранными фирмами.

Аналогичные возможности имеет и отечественная установка «Механика-2». Основой конструкции является самоустанавливающийся шпиндель с микроподачей.

Обработка сёдел на такой установке идёт минимум в три раза быстрее, чем ручными шарошками, за счёт одновременной обработки всех фасок седла, причем можно получить профиль любого сечения, а также удалить изношенное седло и обработать гнездо под запрессовку нового. Последнее весьма удобно при производстве тюнинговых и спортивных ГБЦ с «радиусным» профилем и увеличенным диаметром седла.

В промышленном ремонте используются специализированные «головочные» машины. В России такие станки пока не выпускаются, а из импортных моделей популярны SUNNEN, SERDI, BERCO и AMC. Такое оборудование позволяет выполнять любые необходимые операции и обрабатывать или заменять сёдла и направляющие на любых ГБЦ. Шпиндельная часть станка свободно перемещается по станине на воздушной подушке, что облегчает самоцентрирование резца.

Точность обработки седла на указанном оборудовании очень высока, что обеспечивает хорошую герметичность клапана после сборки узла. Напротив, после обработки недорогим ручным инструментом рабочая фаска седла нередко не концентрична оси отверстия направляющей втулки (несоосность более 0,02 мм), а поверхность фаски оказывается некруглой или имеет характерное «дробление». Тогда приходится прибегать к дополнительной операции - притирке клапана к седлу.

Притирка хорошо освоена и широко применяется на большинстве отечественных СТО. Более того, в некоторых мастерских весь процесс ремонта седел вообще ограничивают одной притиркой, получая в результате совершенно произвольную форму сопряжения седла и клапана. Зарубежные фирмы притирку не рекомендуют ни в каком виде, на что есть весьма серьезные причины.

Действительно, при высокой точности обработки, характерной для импортного оборудования, притирка не нужна. В России хорошее оборудование пока не распространено, а то, что используется, не дает нужной точности, из-за чего без притирки не обойтись. Но притирка - это неизбежное искажение формы седла и фаски клапана, насыщение седла абразивными частицами и в конечном счете заметное снижение ресурса двигателя. Так что притирать клапан или нет - решайте сами.

После тщательной мойки всех деталей проводят контроль герметичности клапанов. Быстрее всего эта проверка выполняется на специализированных вакуумных установках. Однако результат не всегда достоверен - усилие прижатия тарелки к седлу достаточно велико, и некоторые погрешности обработки (в частности, несоосность стержня и фаски клапана или отверстия направляющей втулки и седла) могут быть не замечены. На наш взгляд, даже простая проверка прилегания клапана «по краске» более достоверна. В некоторых мастерских герметичность клапанов проверяют, наливая в камеру керосин, но это сложнее и дольше.

Последняя проверка - на «выступание» стержня клапана - необходима в основном для двигателей с гидротолкателями. Если тарелка слишком сильно выступает в камеру сгорания, его стержень «утоплен», и гидротолкатель не выберет зазора в приводе - не хватит хода плунжера. Такая ситуация возможна после установки новых седел. При ремонте старых седел возможно «проваливание» тарелок, при котором клапаны после сборки головки могут зависнуть в открытом положении, уперевшись в полностью сжатые гидротолкатели.

Что еще надо сделать?

Безусловно, отремонтированная головка блока перед сборкой должна иметь ровную привалочную плоскость. Восстанавливается плоскость обработкой на плоскошлифовальном или фрезерном станках, но наилучшие результаты дает обработка на специализированном станке (такое оборудование выпускается рядом зарубежных фирм). Определенную сложность представляет обработка головок дизельных двигателей с форкамерами. Форкамеры выполнены из жаропрочных сталей, а на некоторых моторах встречаются даже керамические форкамеры, обладающие очень высокой твёрдостью. Обработать плоскость такой головки можно специальным инструментом в виде блока абразивных секторов.

Строго говоря, форкамеры должны иметь выступание над поверхностью ГБЦ в пределах 0,02-0,05мм. Соблюдение этого требования значительно усложняет работу: необходимо удаление форкамер, затем обработка ГБЦ по плоскости, затем запрессовка новых форкамер в головку прямо на столе шлифовального станка, а уже затем обработка только поверхности форкамер. На практике «хорошо сидящие» в головке блока форкамеры лучше без острой необходимости «не беспокоить». Их выступание при обработке плоскости получится само, за счёт «отжатия» инструмента - с твёрдой стенки форкамеры станок снимет меньше металла, чем мягкого материала головки.

Итак, все сделано - отремонтировано, восстановлено, проверено, промыто. Значит, можно собирать? Еще рано. Забыли проверить пружины клапанов - их длину в свободном состоянии и усилие при сжатии на определенную величину, регламентированные производителем двигателя.

Перед установкой клапанов в головку необходимо смазывать их стержни маслом, а при установке маслосъемных колпачков не стоит забивать их «со всей ненавистью» - на некоторых двигателях колпачки не имеют упора и легко могут оказаться порваны.

В остальном сборка головки блока обычно не вызывает затруднений. Перед установкой головки на блок цилиндров желательно повернуть распределительный вал в положение, соответствующее ВМТ 1-го цилиндра, а поршни поворотом коленвала несколько отвести от ВМТ, чтобы не погнуть клапаны. Осталось смазать болты головки блока, затянуть их и точно установить фазы газораспределения.

Рекомендуемый натяг седел в головке блока цилиндров

Наружный диаметр седла, мм Чугунная ГБЦ, мм Алюминиевая ГБЦ, мм 20-30 0,08 0,12 30-40 0,11 0,15 40-50 0,13 0,18 50-60 0,16 0,20 60-70 0,18 0,22 motorist_014.jpg

Чтобы удалить старое седло, его растачивают (а) до момента, пока оставшееся тонкое кольцо не провернется (б). После чего гнездо растачивают «как чисто» или под готовое новое седло (в)

motorist_024.jpgmotorist_034.jpg

Установка нового седла выполняется с помощью оправки (а) ударным способом (б)

motorist_044.jpgmotorist_054.jpg

Контроль прилегания клапана к седлу - необходимая процедура при ремонте седел

(Продолжение. Начало в №№ 1-4/2001)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

Ранее мы достаточно подробно рассказали о технологии сборки кривошипно-шатунного механизма, поршневой группы и головки блока цилиндров. Может показаться, что для правильной сборки двигателя вполне достаточно овладеть только этими технологиями. Но это только на первый взгляд. На самом деле одних технологий мало. Необходимо кое-что еще...

Представьте себе такую ситуацию: моторист работает, затягивает разные там гайки, болты. И вдруг... звонит телефон: зовут моториста. Ну ладно, подошел, поговорил. И продолжил работу. Только болт один остался незатянутым - не успел как раз тогда, когда к телефону позвали.

Или на обед пригласили. А может, клиент приехал и срочно позвали проконсультировать. Да и вообще, мало ли сколько еще может быть подобных ситуаций, когда приходится отвлекаться от работы. А работа моториста требует особой внимательности и цена такой причины может оказаться весьма высокой.

Как исключить ошибки?

Практика показывает, что тривиальными вещами типа незатянутых болтов и гаек ошибки при сборке двигателя не ограничиваются. Назовем еще целый ряд весьма неприятных происшествий, как то:

- установка в двигатель неотремонтированных или незамененных деталей, пропущенных при дефектовке;

- установка некачественно отремонтированных деталей;

- установка некондиционных новых деталей;

- затяжка резьбовых соединений нерекомендуемыми моментами;

- «забывчивость» моториста, когда какие-то операции или детали не контролируются вовсе.

Все эти ошибки, очевидно, приведут в лучшем случае к снижению ресурса отремонтированного двигателя, в худшем - к его досрочному выходу из строя и, как следствие, - к сложному и дорогому повторному ремонту. Отсюда следует весьма важный вывод - все сборочные операции должны тщательным образом контролироваться.

О необходимости контроля геометрии устанавливаемых в двигатель деталей мы уже не раз говорили, и, надеемся, никого убеждать в этом не нужно. В самом деле, что может быть проще - взял необходимые измерительные приборы, промерил размеры сопряженных деталей и убедился в пригодности или, наоборот, их непригодности к сборке.

А как быть с другими операциями? С той же затяжкой болтов? Посмотрел соответствующее руководство по ремонту и затянул - тоже не такая уж сложная работа. Однако все мы обычные люди - моторист не исключение. Он тоже может забыть затянуть болт или измерить что-нибудь. Тем более что двигатели год от года усложняются, и операций типа «измерь-затяни» становится все больше. И полагаться на свою, пусть даже феноменальную, память для моториста все труднее и труднее, можно даже сказать - ошибочно. Особенно когда у него «в работе» сразу несколько двигателей.

Как же быть? А очень просто: не стесняться - записывать. Естественно, не на клочках бумаги, а в специальной тетради в определенной последовательности. И это тоже будет своеобразный контроль не только деталей, но и самого себя.

Проверил - запиши!

Многолетняя практика моторного ремонта показала: если моторист записывает результаты всех сборочных операций определенным образом, то вероятность ошибок при сборке резко уменьшается. Здесь срабатывает некий психологический момент: нет смысла записывать то, что не проверено, а уж если записано - значит, действительно проверено.

Вести подобные записи удобнее в виде технологической карты - своеобразного протокола контрольно-измерительных операций. При этом в нем совмещен контроль моментов затяжки резьбовых соединений, результатов измерений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей. Для удобства и простоты соответствующие разделы и пункты протокола должны соответствовать общему порядку выполнения всех сборочных операций.

В порядке приоритета в протокол целесообразно ввести в первую очередь контроль тех деталей, которые определяют работоспособность двигателя в целом. К примеру, наиболее подробно приходится «расписывать» и, соответственно, контролировать состояние кривошипно-шатунного механизма - дефекты в этом узле чреваты наиболее серьезными поломками. Но и другие детали и узлы никак нельзя обойти вниманием, особенно поршневую группу и привод газораспределительного механизма.

Некоторые разделы протокола могут дублироваться, - это результаты тех проверок, которые обычно проводят при дефектовке двигателя после разборки. Такой порядок вполне оправдан: даже при небольшом объеме работ моторного участка (3-5 двигателей в месяц) проблематично запомнить все неисправности и дефекты ремонтируемых двигателей. И нельзя быть уверенным в том, что какая-нибудь деталь «не проскочит» на сборку без ремонта.

В то же время при дефектовке далеко не всегда удается выявить все дефекты, однако детали, требующие ремонта или замены, не должны попасть в двигатель при сборке ни при каких условиях. В таких случаях повторный контроль совсем не лишний. Именно он нередко позволяет обнаружить разного рода «неочевидные» дефекты - трещины, деформации, ослабление посадки втулок и многое другое.

Тем не менее, при сборке главное внимание должно уделяться отремонтированным деталям. И не случайно: различные нарушения ремонтных технологий способны внести в геометрию деталей ряд отклонений, которые не возникают даже после самой «грубой» эксплуатации. В соответствии с этим и построен протокол - с его помощью, как правило, удается «отловить» брак или, по крайней мере, снизить вероятность установки дефектных деталей в двигатель.

Если рассматривать отдельные пункты нашего протокола, то вспоминается такая история. Инструктор подводит курсантов к самолету и спрашивает: «Видите надписи красными буквами около лючков на фюзеляже и крыльях? Так вот, они написаны кровью». То есть ошибка в работе технического персонала неминуемо ведет к аварии или катастрофе.

Автомобиль, конечно, не самолет, но последствия ошибок моториста могут стоить недешево. А за каждым пунктом протокола, можете поверить, скрывается своя история дефекта деталей двигателя и ее последствий.

Наш ответ скептикам

Предвидим возражения некоторых «специалистов»: заполнять при сборке двигателя какие-то бумаги - только зря тратить время и увеличивать срок ремонта, который и так немалый. А время, как известно, это деньги!

Все правильно, если перед СТО задача - как можно быстрее сделать абы как, а получить побольше.

Ремонт двигателей, к сожалению, в подобную «технологическую» схему никак не укладывается, а любые попытки ее реализовать на практике ведут к одному и тому же результату - двигатель обязательно и очень быстро выходит из строя.

Опыт показывает, что внедрение технологических карт (протоколов) сборки значительно увеличивает надежность двигателей после ремонта. Неисправности, конечно, могут случаться, но незначительные - к примеру, течь шлангов или нарушение контактов в разъемах проводки. Но эти мелочи случаются и на новых моторах. Серьезных же происшествий удается избежать.

В результате то, что кажется излишней потерей времени, на деле окупается многократно, и срабатывает самая лучшая реклама для СТО - хорошая работа и довольный клиент.

motorist.jpg

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

motorist1_01.jpgРемонт двигателей - «дело тонкое» во всех отношениях. Аккуратность, внимательность и чистота - вот только некоторые из слагаемых успеха. Но главное - это точность. Точность во всем: при ремонте деталей, при сборке, при контроле всех сопрягаемых поверхностей. Очевидно, при этом не обойтись без измерительных приборов.

Времена, когда «шлифовщик шлифует, расточник растачивает, а моторист только собирает», т.е. гайки закручивает, похоже, уходят в прошлое. Сегодня на каждом уважающем себя и клиента сервисе, занимающимся ремонтом двигателей, присутствует необходимый комплект измерительного инструмента.

Без измерительного инструмента невозможна ни одна технологическая операция. Прошлифовать коленчатый вал, расточить блок цилиндров, а также выполнить множество других работ по мехобработке деталей, чтобы привести их «в чувство», удается только с помощью точных измерений. Можно даже сказать, что измерения - основа любой моторной работы. И если без хорошего слесарного инструмента моторист, как без рук, то без измерительного инструмента он попросту - без глаз.

Естественно, чтобы измерять детали правильно и точно, нужен «правильный» инструмент, удобный и безотказный. Какой именно, попробуем разобраться, но сначала попытаемся сформулировать некие общие принципы измерения деталей.

Что будем измерять?

Ответ на этот вопрос позволяет определить, какой измерительный инструмент требуется на участке моторного ремонта. На первый взгляд кажется, что промерять рабочие поверхности деталей надо для того, чтобы сделать вывод: годятся ли эти детали для установки в двигатель или нет. Однако такие измерения, выполненные, что называется, «в лоб», могут оказаться слишком трудоемкими и вот почему.

В деталях двигателей существуют две группы размеров, контроль которых требует принципиально различных инструментов и приборов. К первой группе относятся разного рода отклонения от заданной геометрической формы и взаимного расположения рабочих поверхностей деталей. Сюда, к примеру, можно отнести такие параметры, как взаимное биение шеек валов и неплоскостность привалочных поверхностей блока и головки блока. Обычно определить такие отклонения не составляет большого труда при наличии индикаторной стойки с призмами и лекальной линейки с набором щупов.

Другие параметры из этой группы, характеризующие взаимное положение рабочих поверхностей (например, неперпендикулярность цилиндров к оси вращения коленвала или непараллельность осей шатунных и коренных шеек коленвала), измерять вообще чрезвычайно трудно - их допустимые значения должны быть обеспечены «правильной» технологией ремонта.

Вторая группа параметров - величины зазоров в сопряжениях деталей. То есть если в отверстие установлен вал, то между ним и отверстием существует зазор, по величине которого можно уверенно сказать, будет или не будет работать такое сопряжение.

В самом деле, если проанализировать все сопряжения в двигателе: поршень в цилиндре, поршневой палец в поршне и шатуне, коленчатый вал в подшипниках блока и шатунов, распределительный вал в подшипниках головки блока и многие другие, можно прийти к очевидному заключению, что абсолютное значение размера (диаметра) конкретного вала или отверстия имеет лишь второстепенное и далеко не главное значение. Главное же - это зазор между ними, его в первую очередь необходимо обеспечить при ремонте деталей и контролировать при сборке двигателя.

Пойдем дальше - большое значение имеют отклонения формы рабочих поверхностей сопряженных деталей. Их нецилиндричность (эллипсность, бочкообразность, конусность, корсетность) сразу приведет к нестабильности рабочего зазора либо по окружности, либо по длине рабочей поверхности. И снова абсолютное значение диаметра не столь важно, главное - величина зазора и отклонения от цилиндричности.

Что же получается? А вот что: измерения таких параметров при ремонте должны давать результат в большей степени относительный, а вовсе не абсолютный. Это значит, что можно с особой тщательностью, с точностью до микрона, вымерять абсолютные размеры отверстия и вала, чтобы затем найти разницу между ними, т.е. рабочий зазор в сопряжении. Можно, но совсем не обязательно. А во многих случаях и не желательно, поскольку величина зазора не будет непосредственно измерена. Гораздо лучше постараться как можно точнее определить зазор в сопряжении и лишь затем, если надо, найти абсолютные размеры деталей (последнее, кстати, потребуется лишь тогда, когда зазор окажется явно «не в допуске», для выяснения «виновника» этого отклонения).

Получаются, как говорится, «две большие разницы» - между абсолютными и относительными измерениями. Более того, разные цели измерений - абсолютный размер или относительный (зазор) - требуют разных измерительных инструментов, да и точность их может быть тоже разной.

Плюс-минус бесконечность?

«Надо взять как можно более точные приборы, промерить детали с микронной точностью - и нет никакой проблемы!» - слышим возражения некоторых специалистов. Что ж, разумно, давайте попробуем.

Вот великолепный импортный нутрометр для измерения диаметров отверстий, прибор не дешевый, но и точность его соответствующая - 2мкм. Чтобы ее добиться, нутрометр снабжен специальным установочным прибором с соответствующим калибром. Лучше прибора не бывает! А вот рычажная скоба или микрометр с индикатором - точность измерений наружного диаметра вала те же 2 мкм - настраиваются по плоскопараллельным мерам длины (плиткам Иогансона). Осталось только взять эти два прибора, и - к двигателю.

Пробуем - результат отличный! Диаметры отверстия и вала измерены с завидной точностью, вычитаем одно значение из другого и получаем величину зазора в сопряжении - прекрасно! Берем «на вооружение» эту систему? Конечно, берем, да еще с другими поспорим, у кого такой нет, что мы измерим лучше всех и точнее всех!

И вот наша великолепная измерительная система в эксплуатации - «трудится» день ото дня и на расточке от блока к блоку, и на шлифовке коленвала к коленвалу, и на сборке. Идет время и ... однажды приезжает заказчик и говорит: «Просил сделать зазор в блоке с поршнем 0,03 мм, а получилось вдвое больше! Сам замерял». - «А чем мерил?» - «Да как обычно, нутромер с микрометром». - «Э, брат, у тебя погрешность измерений не менее 0,02 мм. Это, по сравнению с нашими инструментами, плюс-минус бесконечность! У нас все правильно, видишь?»

Мы совершенно ничего не выдумали, т.к. не раз были свидетелями подобных сцен. И каждый раз получалось, что это заказчик ошибся, это у него приборы дешевые, плохие и неточные. Иностранный же прибор - он ведь врать никак не может, зря что ли деньги за него отвалили, и не малые?!

Только одна маленькая деталь - дорогостоящий импортный измеритель не панацея, когда речь идет о моторном деле. Потому что прежде, чем делать, надо хорошо подумать. К примеру, о том, может ли «врать» самая лучшая измерительная система?

Оказывается, вполне, да еще как! Причина проста: за время работы оказались изношены калибры, по которым настраивают приборы. А это важно - ведь измеряются два абсолютных размера. Вот и пошла «гулять», постепенно нарастая, систематическая погрешность измерений. В конце концов точнейший импортный прибор стал давать никуда не годный результат - ту же «плюс-минус бесконечность», в которой еще недавно обвинялись простые и дешевые отечественные приборы, чему мы совершенно не удивляемся. Точнейшая, сложнейшая и дорогущая импортная техника, как мы уже установили ранее (см. № 12/2001), только тогда дает хороший результат, когда правильно применяется. В том числе без оглядки на то, что она - точнейшая и дорогущая. Иначе точности у нее не будет, а значит, и цена ей - грош.

Когда точность точности рознь

Сравнивая или оценивая те или иные измерительные системы, необходимо представлять, с какой точностью вообще надо проводить измерения размеров моторных деталей. Микрон - это, конечно, прекрасно, а надо ли?

Представьте: мы проводим измерения диаметров цилиндра и поршня с точностью 1 мкм. А какой должен быть зазор поршня в цилиндре? Ответ: 0,04-0,06 мм. Получается, что наша «бешеная» точность здесь совершенно ни к чему - допуски на размеры деталей в десятки раз больше. То же самое относится и к подшипникам двигателя - допуски там почти такие же.

Но, может быть, точнейший прибор позволит нам точнейшим же образом (±1 мкм) выдержать минимально допустимый зазор, чтобы обеспечить максимальный ресурс двигателя? По нашему мнению, такое стремление, по меньшей мере, наивно: отремонтировать цилиндр так, чтобы все отклонения от цилиндричности были бы меньше 0,01 мм, чрезвычайно трудно на любом оборудовании (кто не верит, пусть проверит).

Кроме того, любой самый точный прибор начнет безбожно «врать», как только попадет в несоответствующие его точности температурные условия. Для прецизионных измерений, как известно, необходимо строго поддерживать температуру в помещении на уровне 20±1oС. А где это выдерживают? Может быть, там, где пользуются самыми точными микронными приборами? Тогда давайте возьмем поршень в руку и подержим секунд 20-30, пока измеряем. Почувствовали разницу микрон эдак в пять-шесть? Зачем же копья ломать, добиваясь точности в одну тысячную мм?

Вот и получается, что точность измерения должна соответствовать реальным деталям и реальным условиям. А этот уровень для любого двигателя - та же «сотка» -0,01мм (исключение составляет лишь соединение поршневого пальца с шатуном и поршнем - там точность измерений должна быть выше). Для таких измерений не требуется ничего сверхъестественного - обычные измерительные приборы.

Подобные приборы в отечественной практике применяются очень широко. Это всем известные нутромеры и микрометры - простые, доступные и надежные. Самое же важное в другом - измерительная система «нутромер-микрометр» позволяет непосредственно измерить зазор в сопряжении деталей. Вал при этом измеряется микрометром, нутромер настраивается на этот размер, и далее с его помощью измеряется диаметр отверстия относительно вала, т.е. величина зазора,- просто и ясно.

Специалисты возразят: нутромер нельзя настраивать по микрометру - только по специальному кольцу-калибру. Действительно, кольцо позволяет исключить, главным образом, погрешность от износа ножки нутромера (ее контакт с цилиндрической поверхностью кольца и с плоской поверхностью микрометра дает несколько разные результаты). Но тогда нельзя сразу измерить зазор, к тому же для микрометра потребуется свой калибр. В результате можем прийти к описанной выше ошибке, намного превышающей все возможные погрешности настройки нутромера по микрометру.

Горе от ума, или как не надо измерять

В некоторых мастерских приходилось наблюдать разного рода измерительные «изыски», не выдерживающие, по нашему мнению, никакой критики.

Есть, к примеру, такой прекрасный прибор - оптиметр. Он служит для очень точного измерения плоских деталей. Но народным умельцам это не важно - им надо поршень измерить. Микрометр или рычажная скоба им не интересны - они у всех есть, а клиента надо «напугать», чтобы уважал. Вот и стараются, измеряют бочкообразный поршень на оптиметре: поршень на столе прибора гуляет, как хочет (его наружная поверхность весьма далека от цилиндрической), стрелка индикатора скачет, как безумная. Но ничего, знай себе, меряют, только что получают в результате, сами не знают.

Или такой вариант: вместо обычного микрометра используют рычажную скобу с индикатором. Дело в принципе неплохое - рычажная скоба настраивается на нужный размер с помощью плоскопараллельных мер длины, после чего поршень можно измерить с точностью до 2 мкм. Да и шейку коленчатого вала легко «прокрутить» скобой и сразу получить эллипсность. Но если коленчатый вал - это понятно, там эллипсность должна быть не более 5 мкм, то причем здесь поршень с цилиндром? А вот если нутромер настраивать по измерительной скобе, то это уже совсем перебор - в обоих приборах есть пружинные элементы.

Видимо, действуют по известному принципу «глаза боятся, а руки делают». Только что руки делают, непонятно. Сами «мастера» этого не знают, но клиента пугают своей «точностью», без сомнения.

Мы - тоже за точность, только разумную, соответствующую допускам на детали, которые надо измерить. И за правильный выбор измерительного инструмента. Чтобы потом ничего не пришлось поправлять в измерениях - выйдет себе дороже.

motorist1_02.jpg

Рычажная скоба с индикатором - инструмент прекрасный во всех отношениях. Только его точность при измерениях размеров большинства моторных деталей (2 мкм) явно избыточна

motorist1_03.jpg

Обычный микрометр позволяет измерить диаметр поршня с точностью в 0,01 мм. Этого вполне достаточно, надо только уметь пользоваться этим прибором

motorist1_04.jpgmotorist1_05.jpg

Чтобы точно измерить относительный размер - зазор в цилиндре (а), нутромер настраивается по микрометру (б), предварительно уже настроенному на размер поршня

motorist1_06.jpg

Демонстрируем, как не надо измерять диаметр поршня. Точность оптиметра - 1мкм, погрешность измерений - «плюс-минус бесконечность»

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук,
ГРИГОРИЙ ЦВЕЛЕВ

Придуманный в конце прошлого века Рудольфом Дизелем двигатель, получивший имя изобретателя, еще недавно считался у нас атрибутом ну разве что большегрузных автомобилей типа МАЗов и КамАЗов. Отечественные разработки дизелей для легковых автомобилей, к сожалению, так и не увидели свет. Но время неумолимо идет вперед — сегодня на дорогах России уже десятки тысяч дизельных легковых автомобилей и микроавтобусов. А для их грамотной эксплуатации, обслуживания и ремонта необходимо знать устройство двигателя.

По конструкции дизель мало отличается от обычного бензинового мотора — те же коленчатый вал, шатуны, клапаны… Правда, детали усилены, чтобы воспринимать более высокие нагрузки, возникающие при сгорании топлива — ведь степень сжатия у дизеля в два с лишним раза выше (около 19-24).

Принципиальное отличие дизеля заключается в способах формирования топливно-воздушной смеси, ее воспламенения и сгорания. У бензинового двигателя, как известно, смесь образуется во впускной системе, а в цилиндре воспламеняется искрой свечи зажигания. У дизеля, напротив, в цилиндры поступает чистый воздух. В конце сжатия, когда он нагревается до температуры самовоспламенения топлива (700-800°С), оно впрыскивается в камеры сгорания форсунками под большим давлением (10-30 МПа). Для создания такого давления применяются специальные топливные насосы высокого давления (ТНВД), приводимые от коленчатого вала двигателя. Свечи у дизеля тоже есть, но они являются свечами накаливания и разогревают воздух в камере сгорания, чтобы облегчить запуск.

Подобная организация рабочего процесса позволяет использовать более дешевое топливо и работать на очень бедных смесях, что определяет высокую экономичность дизельного двигателя. Управление осуществляется не дроссельной заслонкой (ее может просто не быть), а только изменением подачи топлива.

Дизель из-за особенностей своего рабочего процесса имеет высокий крутящий момент в широком диапазоне частот вращения, что делает его гибким в управлении, особенно при работе в тяжелых дорожных условиях. Да и в экологическом плане дизель лучше — при работе на бедных смесях выбросы вредных веществ, особенно оксида углерода, заметно меньше, чем у бензиновых моторов.

Разумеется, дизель имеет и недостатки. Главные — повышенные шум и вибрация. Они обусловлены высокой степенью сжатия и быстрым нарастанием давления в цилиндре при самовоспламенении смеси. Дизель трудно запустить в холодное время года. Мощность дизельного двигателя ниже, чем бензинового того же рабочего объема, в основном, из-за пониженной максимальной частоты вращения (обычно она не превышает 4500-4800 об/мин.), а масса дизеля больше. Впрочем, применение многоклапанных головок, развитие систем топливоподачи, в том числе электронного управления впрыском топлива, постепенно сглаживают эти недостатки.

Существует несколько типов дизельных двигателей, различие между которыми заключено в конструкции камеры сгорания. В дизелях с неразделенной камерой (рис.1а) — их также называют дизелями с непосредственным впрыском (Direct Injection), топливо впрыскивается в надпоршневое пространство, а камера сгорания выполнена в поршне. До недавнего времени подобные решения применялись, в основном, на низкооборотных двигателях большого рабочего объема. Это было связано с трудностями организации процесса сгорания, а также с повышенным шумом, особенно на непрогретом двигателе.

В последние годы благодаря применению ТНВД с электронным управлением и оптимизации процесса сгорания удалось добиться устойчивой работы дизеля с неразделенной камерой на частотах вращения до 4500 об/мин, улучшить на 15-20% его экономичность, существенно снизив шум и вибрацию. И теперь такие двигатели для легковых автомобилей широко применяют фирмы AUDI, Ford, Toyota и даже известный своей осторожностью Mercedes. В России наиболее распространены следующие автомобили с такими дизелями: Ford Transit (2,5 л), AUDI 1,9 TDI (1,9 л) и Audi 100 (2,5 л).

В дизелях с разделенной камерой подача топлива осуществляется не в цилиндр, а в дополнительную камеру. В наиболее распространенных вихрекамерных дизелях (рис.1б) такая камера (она называется вихревой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в вихревую камеру, интенсивно закручивался. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемых топлива и воздуха и самовоспламенению смеси. Именно такая схема первоначально позволила без больших трудностей добиться высокой частоты вращения, необходимой для двигателей легковых автомобилей. Поэтому вихрекамерные дизели пока составляют большинство (около 90%) среди устанавливаемых на легковые автомобили.

Другой тип дизеля — предкамерный, имеет специальную вставную форкамеру (рис.1в), связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями. Их сечение подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Это определяет целый ряд преимуществ предкамерного дизеля. Среди них большой ресурс, низкий шум, более полное сгорание топлива и низкая токсичность выхлопных газов, а также малое изменение крутящего момента по частоте вращения.

Данная схема широко применяется фирмой Mercedes для легковых автомобилей. Преимущества этой схемы, помноженные на традиционную надежность, фактически делают дизельные двигатели Mercedes лучшими. И это — несмотря на то, что по экономичности предкамерные дизели обычно несколько уступают вихрекамерным и с непосредственным впрыском, а их конструкция, как правило, сложнее и дороже. Последние модели дизелей Mercedes — ОМ 604, 605 и 606 — имеют четырехклапанные головки цилиндров и электронное управление впрыском топлива. Это позволило поднять их мощность на 25% и улучшить экономичность на 8-10%, приблизив эти параметры к лучшим образцам дизелей других типов.

Характерная деталь в конструкции дизелей — это поршень. Он существенно усилен по сравнению с бензиновым двигателем, его стенки значительно толще, поршневой палец имеет увеличенный диаметр, а поршневые кольца — высоту. Форма днища поршней у дизелей определяется типом камеры сгорания, поэтому по форме легко определить, какому двигателю принадлежит данный поршень. Различия других узлов и деталей не столь существенны и обусловлены требованиями надежности, компоновочными соображениями и традициями фирмы. Правда, следует заметить, что наиболее надежны в эксплуатации те двигатели, у которых привод газораспределительного механизма и ТНВД осуществляется цепью или шестернями (все двигатели Mercedes, BMW M51, Peugeot XD2, XD3, Nissan TD23, 25,27 и другие). Ремень, как показывает практика, несмотря на определенные достоинства, снижает надежность дизеля, так как при его обрыве двигатель обычно выходит из строя.

Очень эффективен для повышения мощности дизелей наддув. В отличие от бензиновых двигателей у дизеля турбонаддув работает во всем диапазоне частот вращения — ведь благодаря высокой степени сжатия давление отработавших газов здесь в 1,5-2 раза выше. Особенно высокое форсирование достигается промежуточным охлаждением воздуха, сжатого в компрессоре, перед его поступлением в двигатель. Для этого используют специальные радиаторы-охладители или интеркулеры (intercooler). Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.

Особое место в конструкции дизелей занимает система подачи топлива. Высокие давления впрыска делают ее достаточно сложной, от нее во многом зависят мощность и экономичность двигателя, а также его экологические характеристики. В эксплуатации с нарушениями в работе системы подачи топлива связано много различных неисправностей. Поэтому системам питания дизелей приходится уделять большое внимание и в обслуживании, и в ремонте.

Основным узлом топливной системы дизеля является топливный насос высокого давления. Его главные функции — нагнетание топлива в форсунки в строго дозированном количестве и обеспечение необходимого момента начала впрыскивания (он определяется углом опережения впрыска по аналогии с углом опережения зажигания у бензиновых двигателей).

На дизелях легковых автомобилей применяются три типа ТНВД. Рассмотрим их более подробно.

Плунжерные рядные насосы типа М или MW фирмы Bosch применяются сейчас, в основном, только фирмой Mercedes. Эти насосы сложны по конструкции, но обладают, пожалуй, максимальными надежностью и долговечностью. Конструктивно плунжерные ТНВД имеют отдельные нагнетательные секции на форсунку каждого цилиндра с приводом от кулачкового вала насоса. Каждая секция состоит из двух прецизионных (т. е. сверхточно выполненных) элементов — плунжера и нагнетательного клапана. Плунжер служит для нагнетания топлива в форсунку и установлен в корпусе насоса с очень малым зазором — менее 1 мкм. Кроме того, плунжер управляет количеством топлива, подаваемого к форсунке. Нагнетательный клапан необходим для быстрого запирания топливопровода, соединяющего насос и форсунку, и поддержания небольшого остаточного давления в топливопроводе между впрысками.

В распределительном насосе типа VE фирмы Bosch (подобные насосы производятся также японской фирмой Diesel KiKi по лицензии Bosch) система нагнетания имеет только один плунжер-распределитель, который совершает поступательные движения для нагнетания топлива и вращение для распределения топлива по форсункам. Поступательно-вращательное движение плунжера обеспечивается за счет его контакта с шаговым диском через ролики, при этом плунжер выполняет за один оборот диска столько циклов нагнетания, сколько цилиндров у двигателя.

В распределительных насосах типа DPC французской фирмы Lucas Rotodiesel и DPA, DPS английской фирмы Lucas-CAV систему нагнетания составляет пара противолежащих поршней, выполняющих поступательные движения навстречу друг другу. Нагнетание топлива происходит здесь в результате действия на поршни роликовых толкателей, набегающих на кулачки обоймы подшипника ротора. Распределение топлива по форсункам выполняется за счет разделителя, вращающегося вместе с поршнем и соединяющего или разъединяющего в определенных положениях насос с форсунками.

Чтобы ТНВД создавал необходимое давление впрыскивания, топливо должно поступать к плунжерной паре под небольшим давлением. Для этого используют насосы предварительной подкачки (низкого давления). В рядных ТНВД такой насос вынесен наружу и приводится от кулачкового вала двигателя, в то время как в распределительных насосах он установлен внутри корпуса самого ТНВД.

Конечным элементом топливной системы дизеля является форсунка. Она обычно заворачивается в головку блока цилиндров, но в некоторых дизелях прижимается специальным зажимом. Поскольку со стороны распылителя на форсунку воздействуют горячие газы, между ней и головкой устанавливают противопригарную шайбу, уплотняющую соединение и способствующую отводу тепла от форсунки.

Распылитель является основной деталью форсунки. В дизелях легковых автомобилей обычно применяют многоструйные или штифтовые распылители. Первый тип применяется в дизелях с непосредственным впрыском, второй — в дизелях с разделенной камерой сгорания.

Давление впрыска определяется усилием пружины распылителя. Под действием давления топлива в топливопроводе игла распылителя поднимается, и происходит впрыск. В момент, когда плунжер ТНВД прекращает нагнетание, давление резко падает, и игла распылителя садится на седло, отсекая подачу.

Еще одна специфическая принадлежность дизеля — система предпускового подогрева. У большинства дизелей в камеры сгорания вставлены электрические нагревательные элементы — свечи накаливания. При включении зажигания свечи за несколько секунд разогреваются до 800-900°С, о чем водителю сигнализирует специальная контрольная лампа. Как только лампа погаснет, двигатель готов к запуску. Электропитание со свечей снимается автоматически после запуска. В холодное время года это происходит не сразу, а через 15-20 с, чтобы обеспечить устойчивость работы непрогретого двигателя.

На некоторых дизелях (например Ford Transit) в виде пускового устройства применен электрофакельный подогрев. Он включает свечу накаливания, объединенную со специальной форсункой. Топливо к пусковому устройству подается из отдельного поплавкового механизма. После запуска, как только снимается напряжение со свечи, прекращается и подача топлива к форсунке.

Современные системы предпускового подогрева в сочетании с усовершенствованной конструкцией двигателей обеспечивают устойчивый пуск исправного дизеля при температуре до -25°С, а иногда и до -30°С.

В процессе эксплуатации в дизелях возникает целый ряд неисправностей, характерных только для этого типа двигателей. Не вдаваясь в подробности (это темы наших будущих материалов), отметим, что значительными ресурсом и надежностью обладают дизели Mercedes, причем всех категорий. В то же время в наших российских условиях (а они являются, как известно, неплохим полигоном для испытаний) заметно уступают многим фирмам дизели VW, хотя при этом они имеют отличную ремонтопригодность. В любом случае оценка качеств того или иного автомобиля с дизелем всегда носит оттенок субъективности. То же можно сказать о сравнении бензинового двигателя и дизеля — каждый имеет собственные преимущества и недостатки.

ГРИГОРИЙ ЦВЕЛЕВ

Продолжая начатый в предыдущем номере («АБС-авто», декабрь 1998 г.) разговор об автомобилях с дизельными двигателями, остановимся сегодня на их типичных неисправностях.

Практика показывает, что не только механик, но и сам владелец автомобиля должен хорошо представлять себе особенности его эксплуатации и ремонта, чтобы избежать траты времени, нервов и, главное, немалых денег. Попробуем разобраться, какие бывают неисправности у дизелей, от чего они возникают и как с ними бороться.

Приобретая дизельный автомобиль, многие обращают внимание только на низкий расход недорогого топлива, забывая об объективно больших затратах на эксплуатацию и ремонт, хотя к этому надо быть готовым.

Возможные неисправности двигателей можно разбить на следующие группы по причинам возникновения: конструктивно-производственные недостатки или особенности двигателя; неквалифицированное обслуживание и неграмотная эксплуатация; низкое качество дизтоплива; «естественный» износ двигателя и топливоподающей аппаратуры; низкое качество ремонта и запасных частей.

Рассмотрим наиболее распространенные модели двигателей именно с точки зрения перечисленных проблем.

Конструктивно-производственные факторы

Сразу оговоримся, что все достаточно надежны, а недостатки, связанные с их конструкцией или технологией производства, проявляются, как правило, в тяжелых условиях эксплуатации и при пробегах, превышающих назначенный заводом ресурс или близких к нему. И никак иначе, в противном случае избалованные хорошей техникой и сервисом зарубежные потребители разорили бы заводы-изготовители судебными исками. А вот попадая в Россию, дизельные иномарки как раз и сталкиваются с тяжелыми условиями эксплуатации и, имея, как правило, очень приличный пробег, охотно проявляют все конструктивные недоработки.

Двигатели фирмы VW, к примеру, имеют головку блока цилиндров, в которой часто обнаруживается целый ряд дефектов. Так, в ней нередко образуются трещины. Завод-изготовитель даже допускает эксплуатацию с межседельными трещинами шириной до 0,5 мм.

Помимо этого, нередки случаи выпадения форкамер, приводящие к повреждениям двигателя. А это уже требует серьезного ремонта. Ко всему прочему, приливы под крепление форкамер откровенно слабые, и при неаккуратном снятии или установке форсунок сразу ломаются.

Конструктивное исполнение редукционного клапана маслонасоса двигателей VW неудачно, и нередки случаи его заклинивания с последующим «раздуванием» и разрушением масляного фильтра и полной потерей смазки при холодном пуске, особенно в условиях низких температур. Сказанное, правда, не относится к насосам шестицилиндровых двигателей D24, у которых применяются шестерни с внутренним зацеплением, и другая конструкция редукционного клапана.

На двигателях объемом 1,6 и 1,9 л неудачно выполнена посадка шкива зубчатого ремня на переднем носке коленвала. При малейшем нарушении посадочной плоскости торца шкива начинается его биение, а к нему еще крепятся довольно тяжелые шкивы навесных агрегатов. Это всегда оканчивается ослаблением посадки и обрывом ремня.

Справедливости ради следует заметить, что повреждение торца возникает при неаккуратном проведении ремонтных работ или нарушении требований по затяжке центрального болта, ставить который необходимо на клей-герметик Loctite.

Двигатели Mercedes подобных конструктивных недостатков не имеют, подтверждая своей надежностью и ресурсом высокую репутацию фирмы. Однако можно считать явно неудачным решением использование роторно-распределительных насосов Lucas на двигателях объемом 2,2 и 2,9 л (модели ОМ 604, ОМ 602.982) на автомобилях C и E классов. Отказы этих насосов нередки, но не столь критичны, и, как правило, даже позволяют доехать до сервисной службы. Рядные насосы Bosch при износе плунжерных пар и кулачкового вала дают увеличение неравномерности подачи и характерный «тракторный» звук на холостых оборотах.

Двигатели автомобилей Opel откровенно слабых мест не имеют, однако модели объемом 1,6 и 1,7 л очень чувствительны к снижению давления масла и уменьшению его подачи к подшипникам распредвала и рокерам. Именно поэтому при больших пробегах для двигателей Opel характерны износы кулачков распредвала и рокеров. Ломающиеся рокеры этих двигателей практически никогда не защищают от повреждений клапаны и направляющие втулки, и в случае обрыва ремня всегда приходится менять 2-3 клапана и столько же направляющих.

В двигателях объемом 2,3 л не очень надежен цепной привод механизма газораспределения, а вертикально расположенный ТНВД чувствителен к негерметичности топливопроводов.

Слабым местом двигателей BMW (2,4 и 2,5 л) является топливный насос высокого давления с электронным управлением и электрооборудование системы управления двигателем. Самый распространенный дефект этих ТНВД — быстрый износ плунжерной пары, проявляющийся в затрудненном горячем запуске, хотя это, видимо, чисто российская проблема, связанная с низким качеством дизтоплива. Очень часто встречаются обрывы электропроводки и нарушение контактов. А износ токосъемных дорожек управляющего электромеханизма ТНВД приводит к колебаниям оборотов холостого хода.

В то же время сам силовой агрегат надежен, обладает хорошей ремонтопригодностью, но предъявляет высокие требования к качеству моторного масла.

Дизели Ford объемом 2,5 л, устанавливаемые на микроавтобусы, зарекомендовали себя как надежные и экономичные силовые агрегаты. Однако система их предпускового подогрева с помощью электрофакельного устройства очень капризна и ненадежна. То же самое относится и к системе рециркуляции отработавших газов.

Двигатели Ford объемом 1,8 л тоже в целом очень неплохи, но главным их недостатком является практически неизбежное разрушение одной или нескольких крышек распредвалов при обрыве ремня ГРМ, после чего требуется замена головки блока.

Современные дизели французского производства требуют очень квалифицированного обслуживания и ремонта. Главный их недостаток трудно отнести к конструктивным — это высокая цена запасных частей, особенно для дизелей Renault.

Итальянские дизели Fiat просты по конструкции, имеют неплохой ресурс, но чувствительны к регулировкам топливной аппаратуры, практически всегда отвечая на их нарушение повышенным износом и вибрацией. То же относятся к дизелям Alfa-Romeo, которые, правда, отличаются более сложной конструкцией. Особенно это характерно для двигателей объемом 2,5 л, имеющих так называемый «туннельный» картер.

У японских дизельных моторов высокий ресурс, они грамотно спроектированы, хотя иногда показывают более низкие запасы прочности кривошипно-шатунного механизма по сравнению с европейцами. Являясь достаточными для обычной эксплуатации, в случае аварийных повреждений их запасы прочности становятся критическими. Например, после разрушения шатунного подшипника валы перед перешлифовкой обязательно должны проверяться на отсутствие трещин, особенно это касается двигателей Isuzu. Другим недостатком, по нашему мнению, являются длинные металлические трубки «обраток», которые, хотя и упрощают конструкцию форсунок, но часто ломаются или заминаются при техническом обслуживании. В последнем варианте резко снижается проходное сечение и возникают проблемы с топливоподачей.

Двигатели Mitsubishi объемом 1,8, 2,3 и 2,5 л имеют балансирные валы, вращающиеся с удвоенной частотой для снижения сил инерции второго порядка. А это требует очень квалифицированного ремонта и серьезного станочного оборудования.

Корейские дизели ведут свое происхождение от японских, поэтому к ним в полной мере относится все вышесказанное.

Американские дизели можно охарактеризовать очень коротко: механика этих восьмицилиндровых монстров надежна, топливная аппаратура, как правило, фирмы Stanadune выполнена на хорошем уровне. Однако на современных двигателях стали устанавливать электронное управление топливоподачей, надежность которого не слишком высока. Резюме таково — если вы решили приобрести американский дизельный джип или мини-вэн — готовьтесь к проблемам с ремонтом, непредвиденным расходам и ожиданию запасных частей.

Неквалифицированное обслуживание и неграмотная эксплуатация

Первая и самая главная причина всех бед — невыполнение регламента эксплуатации. Масло рекомендуется менять через 7500 км вне зависимости от того, какая периодичность указана в инструкции. Это обусловлено повышенным содержанием серы в российском дизтопливе, что приводит к быстрому окислению масла. Качество применяемых масел должно соответствовать требованиям инструкции. Никаких промывок системы смазки при выполнении этих условий не требуется.

Зубчатый ремень привода ГРМ и ТНВД надо менять не реже, чем через 60 тыс. км при условии отсутствия на нем масла. Если масло все же попало на ремень, течь надо немедленно устранить. Необходимо также внимательно следить за топливной системой, например, периодически сливать отстой из топливного фильтра, отворачивая сливную гайку. Топливный бак рекомендуется промывать два раза в год, весной и осенью, полностью его снимая. В актуальности такой процедуры каждый может убедиться самостоятельно, увидев, сколько грязи выльется из бака.

Другая причина, приводящая к повреждениям дизеля, — это попытка запустить его во что бы то ни стало в случаях, когда он запуститься не может. Так, если в баке летняя солярка, а на улице -10°С , попытка пуска бессмысленна: при -5°С уже выпадают парафины и топливо теряет текучесть. Детали топливной аппаратуры, как известно, смазываются топливом, и его отсутствие приводит к сухому трению и их повреждению.

Так что единственный путь в этом случае — искать теплый гараж и отогревать топливную систему. А пускать дизель с буксира вообще не рекомендуется, особенно если ГРМ приводится ремнем. Исправный дизель заводится без дополнительных средств подогрева до -20°С. Если этого не происходит, проще найти и устранить неисправность, чем доводить мотор до капитального ремонта.

Не стоит также разбавлять солярку бензином без крайней на то необходимости — износы топливной аппаратуры из-за ухудшения смазки и самого двигателя из-за нарушения процесса сгорания резко возрастают.

Эксплуатируя дизельный автомобиль, важно помнить, что его двигатель не любит высоких оборотов. Длительные поездки на максимальной скорости — еще один способ приблизить капремонт. И в заключение стоит сказать о том, что прогревать дизельный двигатель крайне необходимо. Конечно, не до рабочей температуры, но хотя бы 3-5 минут.

Качество дизельного топлива

По статистике примерно 50% неисправностей и поломок топливной аппаратуры вызываются качеством топлива. Причем не высоким содержанием серы и отклонением по цетановому числу. Это еще можно было бы пережить, так как негативные последствия растянуты во времени. А вот элементарное наличие воды и механических примесей в топливе губительны. Причем заправка импортным топливом, которое в 3 раза дороже, не спасает, но зато сведет на нет все экономические преимущества дизеля. Солярка там может быть и финская, но емкости для нее все равно не моются. И эффективного спасения от этой чисто российской беды пока не найдено.

Некоторые, правда, советуют отстаивать солярку в бочке. Это, конечно, довольно эффективно, но у многих ли есть такая возможность? Хочется отметить, что только рядные насосы двигателей Mercedes в состоянии без видимых последствий переваривать ту дрянь, которой нас заправляют.

«Естественный» износ

Износ двигателя и деталей топливной аппаратуры после большого пробега в ряду неисправностей занимает далеко не последнее место. Основная проблема связана обычно со снижением компрессии из-за износа поршневой группы. В этом случае двигатель плохо запускается в холодную погоду даже при полностью исправных свечах накаливания и зимнем топливе. При этом он легко заводится с буксира и, будучи прогретым, не доставляет проблем с запуском. Для справки отметим, что нижняя граница компрессии у большинства двигателей составляет 20-26 бар.

Другими важными признаками износа двигателя являются повышенные расход масла и давление картерных газов (более 10 мм вод. ст). Регулировками тут уже не помочь и альтернативы капремонту в этом случае нет.

Износ распылителей форсунок приводит к появлению черного дыма на выхлопе и увеличению расхода топлива. Иногда распылитель «закусывает» и издает характерный стук, сопровождающийся появлением едкого белого дыма. При нормальной эксплуатации ресурс распылителей обычно составляет 60-80 тыс. км.

Длительная эксплуатация двигателя с неисправными распылителями форсунок обычно приводит к прогару форкамер и далее поршней. Часто встречаются и износы плунжерных пар ТНВД, обычно сопровождающиеся затруднением запуска горячего двигателя.

Последствия некачественного ремонта

Ремонт требует хорошего знания особенностей конструкции ремонтируемого мотора и добросовестного выполнения инструкции по ремонту, а также качественных запчастей. Попытки отремонтировать подешевле у «гаражных» мастеров с использованием запасных частей неизвестного происхождения чаще всего приводят к потерянным деньгам, а то и к загубленному двигателю.

Рассмотрим некоторые типовые ошибки.

При обрыве ремня ГРМ бессмысленно пытаться установить новый без снятия и ремонта головки блока т. к. клапаны «встречаются» с поршнями на любом дизеле. При этом хотя бы 2-3 клапана потребуют замены. Исключения немногочисленны: только у двигателей Renault 2,1 и Ford 2,5 л при ударе поршней по клапанам ломающиеся рокеры и деформированные штанги привода клапанов достаточно надежно предохраняют клапаны от повреждений.

В случае ослабления посадки вихревых камер в головках блока двигателей VW, Peugeot, BMW пытаться закернить их бессмысленно — они все равно выпадают. Надо менять головку блока.

Установка головки на блок двигателей VW без центрирующих втулок недопустима — перекос головки с последующим прогаром прокладки почти неизбежен.

Попытка отделаться заменой поршневых колец при износе цилиндров свыше 0,1 мм бессмысленна — новые кольца пройдут не более 10 тыс. км, а обычно еще меньше. Столь же бесполезна установка новых номинальных поршней без расточки блока цилиндров. Единственно верное решение — расточить блок под ремонтный размер. Замена колец обычно требуется только в случае сильного перегрева двигателя и потери ими упругости.

В случае разрушения шатунного вкладыша или его проворачивания (это сопровождается перегревом нижней головки шатуна) шатун требует обязательного ремонта или замены, иначе двигатель опять «застучит» на первой же тысяче километров.

Ремонт топливной аппаратуры «на коленке» невозможен. Для сколько-нибудь успешного ремонта ТНВД нужны стенды, спецприспособления, технологические карты и механики, знающие особенности ремонта насосов данной модели. При невыполнении этих условий насос будет скорее всего загублен безвозвратно.

Правильно отремонтированный и собранный двигатель заводится без особых проблем стартером. Если мотор не заводится, необходимо искать причину, а не таскать автомобиль на веревке многие километры. Буксир — вернейший способ угробить только что собранный двигатель.

И в заключение обращаем ваше внимание на таблицу основных неисправностей двигателей и причин, их вызывающих. Надеемся, она поможет и автовладельцам, и механикам, которые имеют дело с дизельными моторами.

01_99_diesel2_1.jpg

Ослабление посадки вихревой камеры обычно требует замены головки.

ГРИГОРИЙ ЦВЕЛЕВ

В предыдущих номерах журнала (см. «АБС-авто», декабрь 1998 г., январь 1999 г.) мы рассмотрели общие особенности конструкции, эксплуатации и ремонта наиболее распространенных дизельных моторов. Но каждая марка или модель, очевидно, имеет свои, присущие только ей черты «характера», часто определяющие технологию обслуживания дизелей. Поэтому мы сочли целесообразным подробно остановиться на дизелях каждой из популярных в России марок автомобилей. Безусловным лидером в популярности являются сейчас автомобили VW (Фольксваген), с их двигателей мы и решили начать более конкретное знакомство.

Концерн стал устанавливать дизельные двигатели на легковые автомобили сравнительно давно — со второй половины 70-х годов. С 79-го года дизели VW стала устанавливать на свои автомобили 2,7,8,9-й серий шведская фирма Volvo. Все дизели выпуска до начала 90-х годов отличают широкая унификация, простота конструкции и эксплуатации, что позволяет осуществлять большой спектр ремонтных работ в неспециализированных мастерских.

Условно моторы VW можно разделить на четыре основные группы: четырехцилиндровые вихрекамерные объемом 1.5, 1.6, 1.7, 1.9 л, атмосферные и с турбонаддувом; пятицилиндровые вихрекамерные объемом 2.0, 2.4 л в основном атмосферные (только один из них с турбонаддувом); шестицилиндровые вихрекамерные объемом 2.4 л атмосферные и с турбонаддувом; пятицилиндровые последнего поколения с непосредственным впрыском, турбонаддувом, окислительным нейтрализатором, рециркуляцией ОГ и электронным управлением ТНВД.

Двигатели первой группы являются наиболее распространенными и устанавливаются на автомобили VW Golf, Passat, Audi 80, Seat, Skoda.

После пробега 150-200 тыс. км дизели VW обычно требуют достаточно серьезного ремонта с расточкой блока цилиндров, хотя известны случаи межремонтных пробегов до 400 тыс. км при аккуратной эксплуатации. При меньших пробегах часто встречающейся неисправностью является обрыв зубчатого ремня ГРМ, однозначно приводящий к повреждению клапанов и требующий ремонта головки блока цилиндров. Это происходит, как правило, из-за нарушения сроков замены ремня (60 тыс. км), заклинивания вала ТНВД от попадания воды и грязи в топливо, повреждения или заклинивания ролика натяжителя ремня ГРМ, ослабления посадки зубчатого шкива на коленвалу либо повреждения его шпоночного паза.

Замену ремня ГРМ рекомендуется производить вместе с заменой ролика натяжителя, ресурс которого сопоставим с ресурсом ремня. Следует помнить, что попадание масла на ремень ГРМ резко снижает срок его службы.

При установке нового ремня необходимо знать, что выставить его по меткам на двигателях VW невозможно (!), так как существует только одна метка — ВМТ (ОТ).

Шестерня привода распредвала имеет произвольную бесшпоночную конусную посадку на распредвалу и окончательно затягивается после установки приспособления 2065А в торец распредвала и приспособления 2064 в отверстии шестерни ТНВД при положении первого цилиндра в ВМТ.

Контроль натяжения ремня после установки желательно производить с помощью спецприспособления VW 210.

После установки ремня регулируется угол опережения впрыска с помощью индикатора приспособления 2066(рис. «в»). Нужное значение момента начала подачи устанавливается поворотом ТНВД. Мы понимаем, что перечисление номеров приспособлений звучит не очень красиво, но по-иному тут нельзя. Если не использовать набор этих несложных устройств, то невозможно точно установить момент начала подачи и обеспечить оптимальные тяговые и экономические характеристики автомобиля.

При ремонте головки блока цилиндров после обрыва ремня рекомендуется заменять весь комплект клапанов, так как нередко деформации их стержней после касания поршней остаются вроде бы незначительными, но на высоких оборотах такой клапан «подкусывает» в направляющей втулке и получает удар поршнем уже со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Признаками приближающегося капремонта являются затрудненный холодный пуск и возросший расход масла (более 1 л на 1000 км). В этом случае следует замерить компрессию на холодном двигателе, которая должна быть не ниже 25 атм у вихрекамерных дизелей VW и не ниже 19-20 атм у дизелей с непосредственным впрыском (при разбросе не более 5 атм в разных цилиндрах).

Исправный двигатель может плохо заводиться и неустойчиво работать на прогреве из-за неисправностей системы предпускового подогрева. Тогда следует проверить наличие напряжения на свечах, и, если оно есть, отсоединить общую шину, прозвонить тестером каждую свечу по отдельности. Перегоревшие свечи обычно имеют обрыв. Если свеча имеет оплавленный электрод, то причиной этого является неисправная форсунка.

Когда на свечи не подается напряжение, то нужно проверить реле управления свечами и цепи его питания. Часто оказывается перегоревшей плавкая вставка — предохранитель свечей на 50 А.

Топливная аппаратура четырехцилиндровых двигателей достаточно проста в эксплуатации и регулировках, но все же требует для обслуживания специальных приборов и стендов.

При снятии и замене форсунки необходимо каждый раз устанавливать новые теплоизолирующие шайбы между форсунками и головкой цилиндров. Если этого не сделать, то распылитель быстро выйдет из строя от перегрева.

Неисправный распылитель обычно издает характерный стук на работающем моторе, хотя возможны и другие проявления неисправности. Так, в случае естественного износа игл распылителей снижается давление открытия форсунок. Становится нечеткой отсечка при завершении впрыска, что проявляется черным дымом на «прогазовках» и под нагрузкой при одновременном росте расхода топлива. Менять в этом случае рекомендуется весь комплект распылителей, обязательно регулируя на стенде заданное давление открытия.

На двигателях выпуска после 1986 г. выполнен подогрев топливного фильтра с помощью трубопровода «обратки», проходящего через фильтр. Через пластмассовый штуцер крепления этого трубопровода нередко возникает подсос воздуха, сопровождающийся появлением резких стуков и едкого сизого дыма. Обнаружить подсос воздуха поможет прозрачный топливопровод от фильтра к входному штуцеру ТНВД.

Насосы высокого давления на четырехцилиндровых моторах устанавливались типа VE фирмы Bosch и крайне редко CAV Lucas. На ТНВД этого типа часто наблюдается выход из строя насоса низкого давления (подкачивающего). При этом двигатель самопроизвольно глохнет, не развивает полной мощности, обороты плавают. Этот дефект обычно связан с попаданием воды и грязи в топливо, что вызывает износ деталей или их коррозию в случае длительной стоянки автомобиля.

Другая распространенная неисправность — износ кулачковой шайбы и роликов. Признаками этого являются самопроизвольное изменение момента начала подачи топлива и появление мелкой металлической пыли в насосе, — ее хорошо видно, если снять отсечной клапан. Ремонт насоса при этих неисправностях возможен только в условиях специализированной мастерской.

При обычной эксплуатации иногда требуется регулировка оборотов холостого хода и режима увеличения числа оборотов холодного запуска. При отсутствии стенда для проверки ТНВД возможна также грубая регулировка величины подачи с помощью дымомера в режиме измерения пикового значения дымности. В этом случае двигатель регулируется по границе дымности, почти совпадающей на вихрекамерных моторах с их внешней характеристикой (по максимальному крутящему моменту). Кстати, во всех случаях ремонта топливной аппаратуры из-за попадания воды следует сменить топливный фильтр и тщательно промыть бак.

Пятицилиндровые вихрекамерные дизели серии CN, DE, NC объемом 2.0 л устанавливались только на автомобили Audi-100 до 1990 г.; двигатели AAS и AAB объемом 2.4 л по конструкции практически идентичны, но первый ставился на Audi-100 91-94 гг., а второй — на VW Т4. Многие детали дизелей 2.0 л унифицированы с деталями дизелей семейства 1.6 л, а дизелей 2.4 л — с деталями моторов 1Х и 1Y объемом 1.9 л.

Для привода ГРМ и ТНВД у рассматриваемых моторов применяются раздельные ремни.

Периодичность замены ремня ГРМ такая же, как у четырехцилиндровых двигателей — 60 тыс. км. При этом следует обращать внимание на состояние подшипников водяного насоса, а при малейшем сомнении водяной насос нужно менять. То же относится и к промежуточному ролику.

Установка ремня производится при снятой шестерне привода ТНВД с помощью приспособления 2065А и затруднений обычно не вызывает. Шестерню привода распредвала, имеющую коническую посадку, следует сперва ослабить, а затем, после установки фаз, зафиксировать в новом положении. Окончательно натяжение ремня следует проверить приспособлением VW210.

При установке ремня ТНВД используется приспособление 2064. Натяжение регулируется перемещением крепежной плиты ТНВД вверх или вниз. После установки ремня производится окончательная регулировка начала подачи с помощью индикаторного приспособления 2066.

Топливная аппаратура пятицилиндровых двигателей производства Bosch не имеет принципиальных отличий от аппаратуры четырехцилиндровых, и ей свойственны те же самые дефекты. Кроме того, нужно отметить, что у насосов двигателей ААВ на Т4 нагружение рычага управления таково, что у него чаще других возникает течь топлива из-под штока рычага вследствие износа резинового уплотнительного кольца и втулки. Как показывает практика, менять только кольцо, не меняя втулки, бесполезно, так как течь возобновится очень быстро. В некоторых случаях приходится менять даже рычаг, имеющий односторонний износ.

Шестицилиндровые двигатели объемом 2.4 л серий D24, DV, DW (атмосферные и с турбонаддувом) применяются на грузовых LT 28, 35 и легковых Volvo. Они идентичны по конструкции, но имеют некоторую разницу, связанную с наличием или отсутствием наддува, компоновочными соображениями и годами выпуска. В то же время некоторые детали, несмотря на внешнее сходство, невзаимозаменяемы, поэтому надо быть внимательным при покупке запчастей, особенно бывших в употреблении.

Привод газораспределительного механизма и ТНВД у двигателей этой серии такой же, как у пятицилиндровых. К срокам замены ремня ГРМ тут надо относиться особенно пунктуально, так как при его обрыве, помимо повреждения клапанов, почти всегда ломается распределительный вал и довольно часто — одна из его крышек крепления, что автоматически влечет за собой срочно ремонтировать распредвала в головке блока или даже ее . Но в целом шестицилиндровые двигатели VW можно отнести к наиболее надежным и долговечным из дизельных моторов этой фирмы. Их фактический межремонтный ресурс редко бывает меньше 250 тыс. км.

С 1991 года на автомобили Audi-100 стали устанавливать пятицилиндровые турбодизели с непосредственным впрыском топлива АВР и ААТ объемом 2.5 л, а на Audi-80 — четырехцилиндровые 1Z объемом 1.9 л. С 1993 г. двигатель 1Z появился и на автомобилях VW Golf, Vento, Passat. В дальнейшем эти моторы были модифицированы и получили индексы AEL (2.5 л) и AHU (1.9 л). С 1995 г. появилась безнаддувная версия мотора 1.9 л — AEY, а двигатель 2.5 л с индексом D5252T стал с 1996 г. ставиться на Volvo 850 (S70).

Двигатели этой группы являются непревзойденными лидерами в своем классе по топливной экономичности и обладают отменными тяговыми характеристиками. По конструкции силового агрегата они — прямые потомки четырех- и пятицилиндровых вихрекамерных моторов VW с учетом, естественно, серьезных различий в конструкции поршней и головок блоков. Наибольшее отличие у них в системе впрыска и управления двигателем. Эти моторы имеют ТНВД с электронным управлением, то есть полностью отсутствует механическая связь между педалью газа и двигателем. Сигналы, формирующие количество подачи и момент начала впрыска, рассчитываются микропроцессором по сигналам датчиков оборотов, температуры, давления наддува, положения педали газа и других.

Форсунки тоже отличаются по конструкции: на вихрекамерных моторах они со штифтовым распылителем, а на новых двигателях — многоструйные. Распылители этих форсунок не поставляются в запасные части, и в случае неисправности форсунка заменяется целиком. Это дорого, и утешает только то, что менять их приходится гораздо реже, чем на вихрекамерных моторах. Система управления двигателем достаточно надежна, отказы электроники редки и чаще всего связаны с окислением контактов в разъемах. Механическая часть электронного ТНВД страдает по-прежнему от попадания воды и грязи, хотя какие тут могут быть претензии к производителю?

Диагностика двигателя и топливной аппаратуры, в отличие от моторов предыдущего поколения, невозможна в условиях неспециализированной мастерской, не имеющей сканера для считывания кодов неисправностей (VAG1551) и электронной приставки Bosch для регулировки ТНВД на стенде.

Замена ремня ГРМ на этих моторах проводится с той же периодичностью, как и на других моторах VW — через 60 тыс. км. Технология замены аналогична рассмотренной ранее. Единственное отличие в том, что на пятицилиндровых двигателях натяжение ремня осуществляется роликом, а не помпой, что упрощает замену.

И в заключение следует отметить некоторые общие правила, которые необходимо соблюдать при проведении капитального и среднего ремонта двигателей VW:

— прокладки головки блока поставляются в запасные части трех толщин. Толщина прокладки определяется по выступанию поршней в положении ВМТ над плоскостью блока цилиндров. Если нет прокладки нужной толщины, можно смело ставить более толстую. Замена же на более тонкую, чем полагается, недопустима;

— шлифовка или фрезеровка плоскости блока на дизельных двигателях VW не допускается;

— у дизелей VW на блоке отсутствуют центрирующие втулки, поэтому для правильной установки прокладки и головки следует пользоваться ложными втулками 3070, иначе неизбежен перекос головки;

— в головке блока цилиндров допускаются трещины между седлами клапанов, но шириной не более 0,5 мм;

— предельно допустимый износ блока цилиндров для всех моторов — 0,10 мм, предельная эллипсность и конусность — 0,05 мм. Если износ превышает указанные значения — расточка блока обязательна;

— при проведении ремонта моторов VW рекомендуется производить замену маслонасоса. Особенно это касается четырехцилиндровых двигателей;

— втулки промежуточного вала четырехцилиндровых двигателей требуют обязательного контроля, а при их замене необходимо проверять размеры посадочных мест;

— на четырехцилиндровых моторах нередки случаи сползания ремня ГРМ из-за износа опорных втулок вала ТНВД. Помимо естественного износа это вызывается работой двигателя с перетянутым ремнем.

 

Таблица определения толщины прокладки

Толщина

Выступание поршней над блоком

Вихрекамерные

С непосредственным впрыском

1Z, AHV

ABP, AAT, AEL

1

0,66-0,80

0,91-1,00

0,76-1,01

2

0,81-0,90

1,01-1,10

1,02-1,05

3

0,91-1,02

1,11-1,20

1,06-1,13

 

02_99_diesel3_1.jpg

Оплавление свечи накаливания обычно является следствием неисправности форсунки.

02_99_diesel3_2.jpg

Стенд для проверки форсунок — обязательный атрибут СТО, специализирующейся на обслуживании дизелей.

02_99_diesel3_3.jpg

Без специального стенда ремонт топливных насосов высокого давления невозможен.

02_99_diesel3_4.jpg

Форсунки дизелей VW последнего поколения (слева) существенно отличаются от форсунок, устанавливавшихся на двигателях прошлых лет (справа)

ГРИГОРИЙ ЦВЕЛЕВ   Рассмотрев особенности эксплуатации и ремонта диельных моторов VW (см. «АБС-авто», 1999, № 2), перейдем теперь к хорошо известным у нас дизелям знаменитой фирмы Mercedes-Benz.

Фирма Mercedes-Benz является пионером применения дизельного мотора на легковом автомобиле. В 1935 году появилось на свет такси Mercedes 260 (кузов W170) c дизелем первого поколения ОМ636 мощностью 43 л. с. С той поры прошло много лет, но и по сей день дизели Merсedes остаются синонимом надежности и долговечности. Эти моторы отличаются консервативной, доведенной до совершенства конструкцией, большим запасом прочности и отличными конструкционными материалами, хотя они несколько уступают двигателям других фирм по удельному весу, экономичности, мощности.

Второе поколение легковых дизелей ОМ621 объемом 2.0 л появилось в 1961 году и в 1968 году было заменено двигателями нового семейства ОМ615 объемом 2.0 и 2.2 л. Рассматривать конструкцию и эксплуатацию «мерседесовских» дизелей имеет смысл именно с этого поколения моторов, так как предыдущие почти неизвестны в нашей стране и представляют интерес в основном для любителей автостарины.

С моторами ОМ615 и его модификациями по нашим дорогам ездят тысячи легковых и грузовых автомобилей. Эта серия выпускается и поныне (правда, уже не в Германии) и имеет следующие модификации: ОМ615 (2.0 л и 2.2 л) — устанавливались на легковые «мерседесы» W115, W123; ОМ616 (2.4 л) — на легковые W115, W123, грузовики 207D, 307D, 407D и их модификации; пятицилиндровые ОМ617 (3.0 л) — на легковые W115, W123, грузовики 209D, 409D, а ОМ617 с турбонаддувом — на W123, W126.

Все эти моторы практически идентичны, но различаются диаметром цилиндров и ходом поршня. По конструктивной схеме предкамерные, верхневальные с регулируемым зазором клапанов и приводом клапанов рычагами. Привод распредвала и ТНВД осуществляется двухрядной цепью с гидронатяжителем. Следует отметить, что цепной привод применяется на всех без исключения двигателях Merсedes, ведь надежность для них превыше всего. Топливные насосы высокого давления применяются только Bosch рядные, моделей М, MW и M/RSF. Насосы типа М с вакуумным регулятором оборотов имеют индивидуальную систему смазки, требующую периодического обслуживания (через 15 тыс. км), все остальные смазываются маслом от двигателя.

Свечи накаливания до 1980 года применялись спиральные, последовательного соединения, а с 09.1980 — стержневые быстрого накала и с параллельным соединением. При сгорании хотя бы одной спиральной свечи в системе возникает обрыв цепи, и она перестает работать, о чем свидетельствует отсутствие индикации на приборной панели.

При сгорании стержневой свечи цепь не нарушается, и остальные свечи действуют. Индикация в этом случае работает следующим образом: при повороте ключа зажигания желтая спираль не загорается, а зажигается после запуска, горит 15-20 сек и затем гаснет.

Предкамеры на этих моторах бывают двух типов — с плоским и со сферическим днищем. Моторы со сферической предкамерой имеют другую форму днища поршня, причем оптимизация рабочего процесса позволила получить 10%-ное повышение мощности и снижение шума по сравнению с плоской предкамерой.

В целом моторы этого поколения исключительно надежны и не имеют явно выраженных недостатков, не считая разве больших габаритов и веса, а также сальниковой набивки на заднем конце коленвала, имеющей ограниченный срок жизни.

Ресурс двигателей данной серии превышает 400 тыс. км, и даже известны случаи пробега 800 тыс. км без серьезного ремонта. Да и в ремонт они обычно приходят не из-за аварийных повреждений, а не с естественным износом цилиндропоршневой группы. При этом в большинстве случаев коленчатый вал оказывается в идеальном состоянии и не требует даже перешлифовки (за исключением случаев масляного голодания).

Следует, однако, помнить о том, что ресурс цепи и ее успокоителей редко превышает 200 тыс. км, поэтому ее нужно своевременно менять, обращая внимание и на состояние звездочек.

Топливные насосы также очень надежны и редко выходят из строя по причине аварийных повреждений. Самые частые неисправности — выход из строя подкачивающей помпы из-за износа уплотнений (крепится сбоку на ТНВД) и разрыв мембраны привода рейки на насосах М с вакуумным управлением.

Проведение этого ремонта не требует стендовой регулировки ТНВД. Угол опережения впрыска устанавливается либо статическим методом по трубопроводу слива, либо динамическим с подключением стробоскопа или мотортестера.

В 1983 году на смену этому поколению дизельных моторов пришла серия ОМ601, 602, 603, объемом 2.0, 2.5, 3.0 л соответственно. Их главные особенности — гидравлические толкатели в приводе клапанов, алюминиевая головка блока цилиндров, насос высокого давления с автоматической прокачкой для удаления воздуха. Эти моторы более высокооборотны, отличаются меньшей шумностью, большей литровой мощностью и экономичностью.

В то же время они требуют существенно более квалифицированного обслуживания. На двигателях нередки отказы гидротолкателей из-за ухудшения условий смазки, сопровождающегося характерным стуком клапанов.

Несвоевременная замена цепи и успокоителей может привести к ее обрыву, что очень часто полностью выводит из строя головку блока (на двигателях предыдущей серии обычно ломало распредвал, но головка оставалась целой). Поэтому механизм газораспределения надо периодически проверять.

Блок цилиндров обладает прекрасной износостойкостью и обеспечивает двигателям ресурс 350-500 тыс. км в зависимости от объема (большая цифра относится к шестицилиндровым). Гильзы цилиндров до 1989 года вставные сухие, после 1989 — моноблок. При ремонте следует контролировать верхнюю плоскость блока (допуск в продольном направлении — 0,10мм; — в поперечном направлении — 0,05мм), так как нарушения плоскости встречаются примерно у 15-20% моторов с пробегом более 400 тыс. км.

В блоке для улучшения охлаждения в зоне прокладки головки выполнены очень узкие продольные пазы между цилиндрами. Они часто забиваются настолько, что ухудшается охлаждение и возникают прогары прокладки. По-этому недопустимо пренебрегать требованиями инструкции по применению охлаждающей жидкости и тем более — использовать воду.

Частым дефектом является появление течи масла из-под крышки вакуумного насоса усилителя тормозов и управления двигателем (на моторах старого типа этот дефект встречался реже).

Навесные агрегаты приводятся одним многоручьевым ремнем, у которого довольно часто выходит из строя подшипник натяжного ролика. Внешне дефект сразу заметен по перекошенному положению ролика, сопровождается нестабильным стуком, иногда угрожающей тональности.

Топливная аппаратура этих двигателей с рядными насосами Bosch типа М/RSF еще надежнее, чем на двигателях предыдущих серий, и в эксплуатации отказы ее крайне редки. Неисправности обычно связаны с вакуумной системой управления ТНВД. Привод рейки механический, но выключение двигателя (перевод рейки в положение Stop) производится разряжением от вакуумного насоса, подаваемым через замок зажигания. Довольно часто выходит из строя мембрана вакуумного привода Stop, и двигатель не глушится ключом зажигания.

Но такая система выключения двигателя все же повышает его надежность, так как даже полностью обесточенный дизель Merсedes будет продолжать работать, в то время как любой другой автомобиль заглохнет, как только исчезнет напряжение на отсечном клапане ТНВД.

С помощью вакуума также производится повышение оборотов холостого хода (на

100 об/мин) на режиме прогрева холодного двигателя. Вакуум подводится к мембране ТНВД через термореле, закрывающееся при 17°С. На части моторов вакуумная камера отсутствует и применена система электронной стабилизации холостого хода.

На двигателях 603.971 объемом 3.5 л (Mercedes G463, W140) применено электро-управление рейкой ТНВД по сигналам от электронного блока управления.

Характерным недостатком всех этих насосов, раздражающим владельцев автомобилей с большим пробегом, является повышенная неравномерность цикловой подачи, вызывающая «тракторный» стук мотора на холостых оборотах из-за износа плунжеров и кулачкового вала. Кроме неприятных ощущений, особого вреда это не приносит.

Турбонаддувные моторы этой серии очень чувствительны к вязкости и классу применяемого масла. Менять масло в них следует не реже, чем через 7500 км, так как оно очень интенсивно окисляется.

С 1993 г. фирма Merсedes-Benz впервые в мире начала производство легковых дизельных моторов с четырьмя клапанами на цилиндр. Это моторы серии ОМ604, 605,606 объемом 2.2; 2.5; 3.0 л соответственно, устанавливаемые на автомобили C и E классов, а мотор ОМ606 с турбонаддувом — на S класс.

Оптимизация рабочего процесса позволила существенно (на 10%) улучшить топливную экономичность и повысить литровую мощность (с 37 до 45 л. с./л) у атмосферных двигателей.

Двигатели этой серии, так же как и предыдущей, максимально унифицированы между собой. С 1996 года они были дополнены пятицилиндровыми турбодизелями ОМ602.982 с непосредственным впрыском топлива мощностью 129 л. с. Этот двигатель имеет уникальные характеристики по экономичности (7,9 л/100 км в городском цикле для E класса), высокий крутящий момент на низких оборотах и довольно тихо работает, несмотря на прямой впрыск.

На двигателях ОМ605, 606 применяются рядные ТНВД Bosch типа M/RSF с электронным управлением, а на двигателях ОМ604, ОМ602.982 — ТНВД Lucas EPIC распределительного типа с электронным управлением.

Статистика по неисправностям этих моторов пока еще недостаточна, однако следует отметить, что ресурс цепи четырехклапанных моторов ниже, чем у моторов с одним распредвалом (были случаи, когда ее замена требовалась уже при пробеге 150 тыс. км).

Двигатели снабжены системой рециркуляции отработавших газов и окислительным нейтрализатором. Нередко возникают сбои в работе системы рециркуляции, обычно вызываемые неисправностями управляющей электроники. К сожалению, диагностика системы управления этих моторов без специальных сканеров (ННТ, Bosch KTS 300, Laser 2000) невозможна.

ТНВД Lucas EPIC более капризны, чем рядные Bosch, они очень чувствительны к подсосу воздуха в топливных магистралях, чему способствуют пластмассовые быстроразъемные штуцеры, появившиеся на этих моторах.

В целом можно отметить, что с каждым новым поколением дизелей Merсedes растет их совершенство, но ухудшаются эксплуатационная надежность и ремонтопригодность. Хотя это заключение справедливо только для российских условий эксплуатации. Ведь там, где развита сервисная сеть, усложнение конструкции никакого значения для владельца не имеет, тем более, что в целом надежность дизельных «мерседесов» любых поколений может считаться эталонной.

03_99_diesel4_1.jpg

Свечи накаливания двигателей Mercedes выпуска до 1980 г. (слева) и после (справа).

03_99_diesel4_2.jpg

Форкамеры от более новых двигателей Mercedes (слева) не взаимозаменяемы с форкамерами старого образца (справа).

03_99_diesel4_3.jpg

При ремонте двигателей Mercedes рекомендуется проверять состояние продольных пазов между цилиндрами.  

СЕРГЕЙ ГАЗЕТИН

03_98_pribory_0.jpgПрежде чем говорить об электронной диагностике, необходимо хотя бы в общих чертах пояснить, как работает современная система управления двигателем и, в частности, непосредственно блок управления. При этом для нас сейчас наиболее важно то, что блок управления обладает функциями самодиагностики, то есть способностью получать и хранить информацию об отказах и отклонениях в работе системы.

Итак, блок управления получает необходимую информацию от совокупности различных датчиков. После ее обработки путем аналого-цифрового преобразования эта информация, а также данные, хранящиеся в ПЗУ блока (различные матрицы, таблицы и т. п.) используются микрокомпьютером для расчета параметров управляющих сигналов: например, длительности впрыска, угла опережения зажигания и других.

Однако микрокомпьютер не только управляет двигателем, но также непрерывно осуществляет проверку «правдоподобности» параметров входных и выходных сигналов, т. е. сравнивает их с определенными границами (допусками), в которых они должны находиться. В случае выхода того или иного параметра за пределы допуска программа работы микрокомпьютера меняется. В специальную область памяти записывается цифровой код данной неисправности, а программа управления изменяется таким образом, чтобы максимально скомпенсировать, если это возможно, последствия неисправности, т. е. осуществить так называемое резервирование. По степени влияния на работу двигателя неисправности или отклонения могут иметь различный «вес», поэтому реакция программы компьютера и последствия также могут быть различны. Одни неисправности вызывают полную остановку двигателя, другие — резкое ухудшение ездовых характеристик, третьи практически незаметны. В любом случае почти все современные (1983—1998 гг.) блоки управления позволяют тем или иным способом получить, т. е. считать из памяти, информацию об отказе в виде цифрового кода. На автомобилях выпуска до начала 90-х годов коды отказов, как правило, можно было считывать по вспышкам специальных ламп-индикаторов (Check Engine и им подобных). В более поздних системах это возможно только с помощью специальных приборов, которые получили устоявшееся название «сканер».

Самостоятельный анализ и поиск неисправностей в контролируемой системе — очень важная и мощная функция блока управления. Однако это еще не все. Объективно микрокомпьютер не может выявить все неисправности двигателя. Ведь двигатель — это комплекс многих систем и подсистем — механика, топливоподача (гидравлика), охлаждение, смазка, подсистемы уменьшения токсичности (рециркуляция, инжектирование вторичного воздуха) и т. п. Вполне очевидно, что неисправности элементов, относящихся к самой системе управления, включая датчики, исполнительные механизмы и проводку, микрокомпьютер выявляет достаточно эффективно.

Однако неисправности, не связанные напрямую с электроникой, не всегда могут быть «вычислены» и формализованы в виде цифрового кода. И уже, конечно, не надо ждать от блока управления разного рода чудес: определить, почему двигатель стучит или «ест» масло, он не сможет.

Кроме уже готовых «решений» о неисправности в цепи конкретного компонента или отклонений в работе системы, записанных в виде кода, большинство современных блоков управления могут выдавать также дополнительную информацию. Она представляет те самые параметры (входные и выходные сигналы, внутренние параметры системы), которые непрерывно обрабатываются компьютером блока управления. Вся эта информация в закодированном цифровом виде передается на диагностический разъем блока управления. Анализ этой информации позволяет квалифицированному диагносту обнаруживать не только неисправности сложного характера, но и выявить отклонения как в работе самой системы управления, так и других подсистем, например, охлаждения, зажигания, топливоподачи (гидравлика) и т. п. А считана и раскодирована информация может быть только при наличии сканера — того самого прибора, о котором мы собираемся поговорить.

Как устроен и работает сканер

Сканер представляет собой портативный прибор, выполненный обычно на базе специализированного микропроцессора, и обязательно имеет клавиатуру и дисплей (обычно жидкокристаллический).

Основная функция сканера — «распаковка» и раскодирование цифрового массива, поступающего на диагностический разъем из блока управления проверяемой системы (например, системы управления двигателем, АБС тормозов, КПП и т. д.). Как уже говорилось выше, это могут быть коды отказов из памяти блока или непрерывно обновляемые данные (цифровые параметры), обрабатываемые микрокомпьютером блока.

Анализ этой информации позволяет диагносту быстро и эффективно находить неисправности в проверяемой системе.

Кроме пассивного отображения тех или иных параметров теституемой системы сканеры могут подавать специальные команды, т. е. работать в так называемом интерактивном режиме. Это означает, что непосредственно с клавиатуры сканера можно включать или, наоборот, выключать те или иные элементы, например, форсунки, или даже задавать блоку управления специальные режимы работы.

Какие сканеры существуют на рынке

Из сказанного выше следует, что сам сканер является не слишком сложным прибором. Его функции легко может выполнить любой ноутбук. Кстати, соответствующие программы для РС существуют, но пока этот вариант не может конкурировать со специализированными приборами в удобстве пользования, надежности, широте охвата автомобилей и систем.

Наибольший интерес представляет программное обеспечение сканера. Это информация по расшифровке цифровых протоколов обмена по сотням моделей и систем автомобилей, хранящаяся, как правило, в ПЗУ специальных картриджей, или как их еще называют, программных модулей. Таких модулей может быть несколько — все зависит от степени универсальности сканера. Для примера: на двух картриджах сканера Enhanced Monitor (фирма ОТС) хранится информация, позволяющая раскодировать протоколы обмена для 45452 различных систем управления автомобилей General Motors, Ford и Chrysler с 1983 по 1997 гг., включая 30330 систем управления двигателем, 7713 АБС тормозов, 1080 систем управления автоматическими КПП и 5429 других систем.

Среди всех видов диагностического оборудования рынок сканеров имеет, пожалуй, наиболее четкое и даже жесткое разграничение.

Практически каждый производитель автомобилей имеет свой оригинальный сканер, и только он может применяться на сервисной (т. е. дилерской) сети этого производителя.

Дилерские приборы — самые мощные. С их помощью можно осуществлять тестирование всех электронных систем, имеющих возможность выдачи цифровой информации на диагностический разъем (число таких систем на автомобилях высокого класса может достигать нескольких десятков). Кроме описанных выше функций, дилерские сканеры позволяют изменять программу работы системы, осуществлять корректировку, «обучение» и многое другое. Однако большинство этих приборов жестко ориентированы только на одного производителя, т. е. не являются универсальными. Да и покупка такого прибора возможна только для авторизованного дилера.

Напротив, сканеры, которые предлагаются на рынке оборудования для независимых СТО, универсальны, т. е. способны диагностировать большое число моделей самых разных производителей. Хотя, конечно, до 100%-ного охвата пока еще далеко.

Первопроходцами в деле всеобщей компьютеризации автомобиля и, соответственно, компьютерной диагностики, являются американские фирмы. Первые сканеры были сделаны фирмами MPSI и ОТС еще в 1981 году. Фирма ОТС и поныне остается одним из ведущих производителей сканеров на мировом рынке. Главное, что подкупает в американских приборах, да и вообще в подходе американцев к диагностике — это демократичность. Производители автомобилей не препятствуют получению информации по расшифровке протоколов обмена, поэтому она доступна в том числе и производителям диагностического оборудования для независимых СТО (вопрос только в сумме оплаты). Поэтому американские сканеры, как правило, существенно превосходят европейские по многим показателям.

Сканеры американских производителей — ОТС, Snap-On, Vetronix, MPSI, являются в полной мере универсальными. Они позволяют тестировать абсолютно все автомобили американских производителей — GM, Ford, Chrysler, а также большинство моделей, ввозимых в США из Японии и Кореи. Охват тестируемых систем управления также впечатляет — двигатель, КПП, подушка безопасности, подвеска, АБС и некоторые другие.

Фирмы ОТС и Snap-On, захватив большую часть американского рынка, на этом не успокоились и дополнили свои сканеры (модели Auto Scan2/Monitor Enhanced и МТ2500/PDL1000 соответственно) программными картриджами и адаптерами для диагностики автомобилей европейских фирм — BMW, VW/Audi, Opel, Ford, Rover. Правда, список тестируемых систем ограничивается, в основном, двигателем. Из европейских производителей с американцами может конкурировать только одна фирма — Robert Bosch (приборы KTS-300 и KTS-500). Однако эти приборы больше ориентированы на системы управления Bosch и не имеют такого «глобального» охвата.

Обособленной группой стоит несколько моделей сканеров, не являющихся дилерскими формально, но, по сути, поддерживающих большинство необходимых функций, да к тому же на моделях нескольких производителей. Одним из таких приборов является, например, сканер Tech2 Flash, выпускаемый фирмой ОТС по лицензии Hewlett Packard. Если оригинальный прибор Tech2 является дилерским сканером концерна GM, то его двойник Tech2 Flash позволяет тестировать автомобили всей большой тройки — GM, Ford и Chrysler.

Есть подобные приборы для тестирования «европейцев» — Mercedes, BMW, VW, или «корейцев» — Daewoo, Hyundai, Kia. Такие приборы ориентированы на относительно узкий круг производителей, зато имеют более развитые возможности и представляют интерес, в первую очередь, для сложившихся профессионалов. Так или иначе, выбор сканера во многом зависит от специализации СТО на конкретных марках автомобилей. Ну а как конкретно с помощью сканера диагностировать те или иные неисправности в системах управления — тема наших будущих публикаций.

03_98_pribory_1.jpg03_98_pribory_2.jpg

Корейский сканер HISCAN — один из представителей приборов повышенной сложности

03_98_pribory_3.jpg

Сканеры американских фирм — приборы наиболее универсальные и всеохватывающие


Отправлено 06 Ноябрь 2014 - 07:25

  • 0

    Мы из Карьяла, нам все Похъяла

      Визит: Вчера, 23:09

  • Uryadnik
  • Администраторы
  • 7 840 сообщений
  • 265 Благодарностей
  • Авто:любимое
  • ГородПетрозаводск
  • Страна:
180

добавлю ка сюда, дабы еще одну в топ не крепить

 

в принципе все общеизвестно и некоторые моменты спорны, но вот в третей части высказано по поводу паравозной солярке и еже с нею...


Отправлено 20 Ноябрь 2015 - 06:25

  • 0

Volkswagen Transporter type-4 выпуск 1994 год
 


    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103
Нюансы гильзования

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук
СЕРГЕЙ САМОХИН

Способ ремонта блоков двигателей установкой чугунных гильз хорошо известен и широко используется автеремонтниками с незапамятных времен. Применяя технологию гильзования при ремонте зарубежных двигателей, отличающихся большим конструктивным разнообразием, нужно учитывать ряд нюансов. Иначе можно легко нажить себе неприятности.

Когда при вскрытии двигателя обнаруживаются критические повреждения стенок цилиндров, часто оказывается, что щадящий способ ремонта, растачивание и хониигование цилиндров под установку поршней ремонтного размера, неприменим. Действительно, таким образом восстановить блок удается далеко не всегда.

Подавляющее большинство чугунных блоков современных двигателей имеет так называемую моноблочную конструкцию. В моноблоке гильзы цилиндров (таким термином в общем случае называют стенки цилиндров) составляют с телом блока единое целое. Для таких блоков, как правило, выпускаются поршнекомплекты ремонтного размера. В качестве редкого исключения можно упомянуть отдельные типы дизельных двигателей (к примеру, Isuzu), в которых применяется блок из чугуна с запрессованными в него тонкими стальными гильзами. Они не растачиваются, а заменяются при ремонте. Тем не менее, в последнее время увеличивается доля двигателей с блоками, изготовленными из алюминиевых сплавов. Здесь, как говорится, возможны варианты.

Некоторые алюминиевые блоки изготавливаются составными. В них тонкостенные гильзы с толщиной стенки 2—3 мм выполняются из другого материала (чаще — чугуна) и устанавливаются в блок при его отливке. Такая конструкция получила название «блок с сухими чугунными гильзами» и применяется в 5- и 6-цилиндровых двигателях Volvo, 8-цилиндровых двигателях Land Rover, японских моторах Honda, Nissan, Suzuki, Subaru и ряде других. Технологии ремонта блоков с «сухими» гильзами, как правило, предусматривают возможность растачивания и хонингования цилиндров под увеличенный размер поршней, но из этого правила нередко бывают исключения.

Ряд автопроизводителей применяет цельноалюминиевые блоки, в которых поверхность стенок цилиндров подвергается специальной химико-термической обработке. Упрочненная структура поверхности, отличающаяся высокой концентрацией кристаллов кремния, получила название Silumal (по терминологии фирмы Mahle). Такую технологию используют при изготовлении блоков двигателей Mercedes V8 и V12, BMW V12, Audi V8, Porsche V8 и L4, Honda L4. Помимо этого, в некоторых моторах BMW применяются алюминиевые моноблоки, в которых на поверхность цилиндров наносится твердое покрытие Nicasil. Оно представляет собой композицию никеля и частиц карбида кремния. Для алюминиевых моноблоков типа Silumal производятся ремонтные поршнекомплекты с увеличением размера цилиндра на 0,5 мм и даже на 1,0 мм. Напротив, для алюминиевых моноблоков с покрытием Nicasil ремонтных поршней не существует.

Из сказанного следует, что первое ограничение на применение метода ремонта растачиванием под увеличенный размер поршня накладывается конструкцией блока. Возможности ремонта блока методом растачивания также ограничиваются величиной и характером повреждений. Степень износа стенок или глубина рисок и задиров могут достигать таких значений, что удалить эти дефекты нельзя даже при расточке цилиндра в максимально возможный ремонтный размер, Указанный способ ремонта тем более неприменим в случаях, когда в стенке образовалась трещина или обширная пробоина, или в месте заливки «сухой» гильзы появилась течь, в результате которой в цилиндр и картер поступает антифриз. Бывает, что ремонт, предусматривающий последующую установку комплекта ремонтных поршней, может оказаться просто нецелесообразным ввиду их высокой стоимости или дефицита.

Практически во всех случаях, когда растачивать цилиндры бесполезно или неэффективно, спасти ситуацию можно установкой в блок ремонтных гильз. Технология гильзования универсальна, ее можно применять для блоков любой конструкции.

Универсальная технология

Для ряда конструкций блоков заводы-изготовители допускают ремонт методом гильзования. В таком случае предусматривается поставка в запасные части к двигателю ремонтных гильз. Например, они поставляются для некоторых цельноалюминиевых блоков, изготовленных с применением технологии Silumal. Гильзы для таких блоков изготавливаются из алюминиевого сплава, структура их материала соответствует материалу блока. Безусловно, применение «фирменных» гильз дает наилучшие результаты с точки зрения восстановления работоспособности двигателя, но в наших условиях ограничивается их высокой стоимостью {более 100—120 Евро за гильзу}, а потому экономически оправдано лишь тогда, когда гильзуется один или несколько цилиндров.

Напротив, на некоторые типы блоков ремонтные гильзы не выпускаются. Такая ситуация характерна для алюминиевых моноблоков с покрытием Nicasil, а также и для многих моделей чугунных блоков. Означает ли это, что поврежденный блок ремонту не подлежит и его остается лишь выбросить? Отнюдь, отечественная практика показывает, что даже в тех случаях, когда ремонт гильзованием официально не одобрен заводом-изготовителем двигателя, его можно успешно применять. Правда, непременным условием является точный расчет и полное владение технологией установки гильз.

Опыт использования технологии ремонта отечественных моторов установкой ремонтных гильз, изготовленных из чугуна, насчитывает не один десяток лет. Ее особенности хорошо известны, и на них нет смысла останавливаться. В то же время, ввиду большого конструктивного разнообразия двигателей зарубежного производства, единых рекомендаций, касающихся процедуры их гильзования, не существует. Для успешного выполнения работы в каждом конкретном случае нужно учитывать два основных момента.

Во-первых, для правильного определения геометрических параметров ремонтной гильзы необходимо тщательно изучить конструкцию блока. После растачивания цилиндров под установку ремонтных гильз толщина их стенок должна быть достаточной для сохранения механической прочности блока. Во-вторых, материал, из которого изготавливается гильза, должен быть работоспособным в паре с материалом (или покрытием) поршней и поршневых колец. Работоспособность материала гильз можно считать достаточной, если ресурс отремонтированного блока достигает, как минимум, 150 000 км пробега автомобиля.

Проверено, что, используя гильзы, изготовленные из серого чугуна, обеспечить такой ресурс более чем реально. Их можно применять не только для ремонта чугунных моноблоков или алюминиевых блоков с «сухими» гильзами, но и для восстановления всех типов цельноалюминиевых блоков. В последнем случае установка чугунных гильз означает серьезное изменение конструкции, которое нельзя не принимать во внимание. Прежде всего учитывается разное тепловое расширение алюминиевого блока двигателя и ремонтной гильзы.

Чтобы в процессе работы не нарушался тепловой контакт между гильзой и блоком, гильза должна устанавливаться с натягом не менее 0,05—0,07 мм. В противном случае возможна потеря натяга гильзы при работе двигателя, перегрев и разрушение поршня, тепло от которого в основном отводится в стенки цилиндра через кольца. Помимо этого, необходимо внести изменения в тепловой зазор между поршнем и гильзой. В алюминиевом моноблоке он обычно составляет 0,01—0,02 мм. При использовании чугунной гильзы его следует увеличить в 2, а то и в 3 раза. Установлено, что долговечность вновь образующихся пар трения «чугун-сталь» и «чугун-хром» в местах контакта гильзы с поршнем и кольцами не намного ниже в сравнении с вариантом, когда цилиндры обработаны по заводским технологиям.

Однако не все так безоблачно. При выборочном пользовании отдельных цилиндров алюминиевых блоков чугунными гильзами часто наблюдается деформация цилиндров, соседствующих с ремонтируемыми. Искажения формы цилиндров в виде эллипсности возникают из-за двух факторов: вынужденно большой величины натяга ремонтной гильзы и недостаточно большой прочности алюминиевого сплава. Если эллипсность не превышает величины в 0,02—0,03 мм, это не так страшно. Такие отклонения могут быть компенсированы податливостью тонких поршневых колец, которые применяются в моторах зарубежного производства. И все же более правильным в этой ситуации будет либо гильзовать весь блок (одну сторону в случае V-образного двигателя), либо провести последующую обработку всех цилиндров под установку поршней ремонтного размера, если таковые предусмотрены. Именно по этой причине использование упоминавшихся «фирменных» алюминиевых гильз при ремонте отдельных цилиндров цельноалюминиевых блоков предлочтительнее. Они устанавливаются с меньшим натягом (около 0,02 мм) и потому не вызывают деформацию соседних цилиндров.

Эффект искажения формы соседних с ремонтируемыми цилиндров характерен и для чугунных блоков. В зависимости от жесткости стенок он может проявляться в большей или меньшей степени. Поэтому, установив ремонтную гильзу, обязательно нужно проверить, как это отразилось на геометрии расположенных рядом цилиндров и после этого принять оптимальное решение.

Все будет «О’кей»

Несмотря на то, что основные этапы гильзования неплохо отработаны, проблемы все же возникают. Одна из самых распространенных заключается в том, что после непродолжительной эксплуатации в гильзованном блоке может нарушиться герметичность прокладки головки блока. Такой серьезный дефект, перечеркивающий результаты многодневной работы, случается в основном при восстановлении блоков из алюминиевых сплавов и вызывается просадкой гильз. Вскрытие двигателя в таких случаях показывает, что гильзы опускаются от первоначального положения на величину 0,05—0,1 мм. Давление на прокладку ослабевает, что провоцирует появление течи.

Не понаслышке зная о существовании такой проблемы, специалисты моторного центра фирмы «АБ-Инжиниринг» провели специальное исследование. Оно показало, что причина просадки гильз кроется в самом процессе установки гильзы в блок, В настоящее время редко кто устанавливает гильзы, задавливая их прессом. Такой метод применим только для чугунных блоков, да и то чреват деформацией тонкостенных гильз. Запрессовывать гильзы в алюминиевые блоки и вовсе не рекомендуется. При этом существует большая вероятность «подхвата» мягкого алюминиевого материала и образования обширных задиров. В таких местах нарушается тепловой контакт между гильзой и блоком. К тому же в месте неплотного прилегания к блоку гильза «дышит», что не позволяет выполнить ее качественную механическую обработку.

Разумная альтернатива запрессовке, одинаково пригодная для ремонта как чугунных, так и легкосплавных блоков, — установка гильз «от руки» после создания большой разницы температур между гильзой и блоком, Для этого предварительно нагревают блок или глубоко охлаждают гильзу, либо воздействуют на обе детали одновременно. Один из наиболее удобных способов — охлаждение гильз в жидком азоте. При соблюдении несложных мер безопасности можно быстро довести температуру гильз до такого уровня, когда останется лишь аккуратно опустить их в предварительно расточенные цилиндры.

Для фиксаций положения гильзы в цилиндре чаще используется хорошо себя зарекомендовавшая схема с упорным «буртиком» в верхней ее части (см. рис. 1). Гильза спускается в крайнее нижнее положение до касания буртом поверхности ответной выточки, выполненной при растачивании цилиндра. Обычно касание хорошо ощущается рукой по возникающему легкому стуку. Казалось бы, все очень просто, ничто не предвещает неприятностей, но исследования убедительно показали, что именно на этом этапе допускаются ошибки.

При изготовлении гильзы у большинства специалистов инстинктивно возникает желание минимизировать зазор между наружной поверхностью бурта и выточкой (б). В этом случае после финишной обработки привалочная плоскость блока выглядит абсолютно монолитной. Стремление сделать «как лучше», в соответствие с известной житейской практикой, приводит к обратным последствиям. Дело в том, что на заключительном этапе установки гильзы в полости (А), образующейся между буртом и выточкой, скапливается воздух. Если зазор недостаточен, воздух не успевает полностью покинуть полость. Сжимаясь, он работает аналогично пневмоподвеске — после легкого касания бурта упорной поверхности происходит «отбой». Гильза незаметно для глаза приподнимается и, нагреваясь, в этом положении «схватывается». Нагрев при работе двигателя ослабляет натяг и гильза проваливается.

Аналогичная картина наблюдается в случае попадания в ту же полость герметика. Герметик применяется при установке гильзы в цилиндр. Он наносится в верхней (всегда) и нижней (если стенки цилиндра имеют трещины или пробоины) зонах расточенного цилиндра для исключения просачивания антифриза в цилиндр и картер. Выполнять эту операцию нужно очень аккуратно, чтобы исключить попадание герметика в выточку.

Если гильзуется чугунный блок, после установки допускается «додавить» гильзы до упора. Вероятность их проседания при этом будет исключена. Другое дело, если блок — алюминиевый и особенно V-образный. В этом случае прилагать большие усилия не рекомендуется, так как его можно легко деформировать. Единственное, что можно и даже нужно сделать после установки гильз, — нагрузить («заневолить») их тем или иным способом. Эта мера предотвратит их подъем на этапе выравнивания температур из-за разницы коэффициентов теплового расширения материалов блока и гильз.

Один из способов избежать просадки гильз, установленных в легкосплавный блок, — перейти на другую схему фиксации гильзы. В ней гильза изготавливается без упорного буртика. Упорная поверхность, до которой она досылается, образуется растачиванием цилиндра не «на проход», а на рассчитанную глубину. К сожалению, рекомендовать этот способ к широкому применению нельзя. В такой конструкции, как и в блоках с «мокрыми» чугунными гильзами, последние, установленные «в распор» между прокладкой и выступом блока, постоянно испытывают продольные нагрузки и могут непредсказуемо деформироваться при работе.

В то же время проведенные эксперименты показали, что существует очень простой выход из создавшегося положения. При установке гильзы с верхним упорным буртом достаточно обеспечить радиальный зазор (б) не менее 0,2 мм. При этом условии подъем гильзы в момент установки практически исключается. То, что на привалочной поверхности блока появляются кольцевые щели, никак не отражается на работоспособности блока.

Чтобы полностью исключить возможность ошибки, все этапы процесса установки гильз рекомендуется отражать в технологической карте. На ней можно поместить чертеж зоны посадки. Перед сборкой гильзы и соответствующие им цилиндры маркируются. Затем с точностью до 0,01 мм измеряются высота буртиков и глубина выточек. Для каждой пары деталей рассчитывается теоретическая величина выступания гильзы над плоскостью блока, равная разности измеренных величин (см. рис. 2). Все данные заносятся в карту. После гильзования величина выступания каждой гильзы точно вымеряется и сравнивается с расчетной. Если обнаруживается расхождение, указывающее на неплотную посадку, гильза безжалостно вырезается, и процесс повторяется до полной «виктории».

Соблюдение именно такого комплекса правил гарантирует от неприятностей. По крайней мере, с прокладкой все будет «о’кей».

02_04_gilza_1.jpg

При недостаточной величине радиального зазора (б) между упорным «буртиком» и выточкой воздух, находящийся в полости «A», в момент установки гильзы работает аналогично пневмоподвеске. В результате после касания упорной поверхности гильза успевает приподняться на 0,05—0,1 мм.

02_04_gilza_2.jpg

Теоретическая величина выступания гильзы над плоскостью блока определяется как разность высоты бурта и глубины выточки.

02_04_gilza_3.jpg

Изготовленные гильзы маркируются в соответствие с номерами цилиндров и тщательно обмеряются с занесением результатов в технологическую карту. Наружный диаметр упорного бурта должен быть таким, чтобы радиальный зазор (б) был не менее 0,2 мм.

02_04_gilza_4.jpg

После растачивания цилиндра глубина выточки измеряется с точностью по 0,01 мм. Для этого удобно использовать глубиномер с индикаторной головкой.

02_04_gilza_5.jpg

С такой же точностью необходимо измерить высоту упорного буртика.

02_04_gilza_6.jpg

Необходимый перепад температур между блоком и гильзой можно создать, охладив гильзы в жидком азоте. Такой способ требует минимальных затрат времени и не снижает работоспособности деталей.

02_04_gilza_7.jpg

Для надежности на верхнюю область стенки цилиндра наносится специальный герметик. Если выявлена негерметичность стенки, делать это нужно обязательно, причем нужно также покрыть герметиком и нижнюю часть цилиндра.

02_04_gilza_8.jpg

Установленные гильзы обязательно нагружаются. Для этого лучше применять резьбовые шпильки с подходящими по размерам шайбами.

02_04_gilza_9.jpg

После выравнивания температуры деталей блока измеряется выступание гильзы и сравнивается с расчетной величиной, отмеченной. в технологической карте. Если значения совпадают, можно двигаться дальше.

02_04_gilza_10.jpg

На обработанной привалочной плоскости блока по периметру гильзы хорошо заметна кольцевая щель. На работоспособность двигателя она никакого влияния не оказывает.


Отправлено 08 Январь 2016 - 12:42

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103
Ремонт головок блока цилиндров - цена несоосности ч. 1

ИГОРЬ ПЕТРИЩЕВ,
АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук

То, что головка блока цилиндров — один из наиболее важных и ответственных узлов двигателя, никому объяснять не надо. На долю головки блока и клапанного механизма падает в эксплуатации до 50 процентов всех дефектов, связанных с двигателем. Естественно и внимание, с которым профессионалы относятся к технологиям и оборудованию, применяемым при ремонте головок блока цилиндров. Потому что в этом деле, как и во всем, что связано с моторным ремонтом, не без хитростей.

«…Э-э, да у Вас детали были плохие. Видите, направляющие оказались из мягкого материала, да и клапана кривые — вот и износились. А мы тут ни причем…».
Знакомый разговор? Наверное, кое-кто из владельцев автомобилей уже попадал в подобную ситуацию. Да и недоумение работников автосервиса тоже как-то можно понять — вроде все делали правильно, так нет, поди ж ты…. Тем не менее, проблема быстрого износа и даже поломок деталей клапанного механизма после ремонта двигателя существует.

В прошлом нередко данная проблема решалась предельно просто — виновником объявлялись запчасти, за качество которых сервисы старались снять с себя всякую ответственность. И часто это получалось, или, как говорится, «прокатывало» — удрученный клиент покупал новые детали и заново платил за работу, ругая последними словами нечистых на руку торговцев, торгующих всякой дрянью, а также отечественный или импортный автопром, в зависимости от родословной своего автомобиля, ее, эту дрянь, производящий.

Нынче времена уже не те, люди становятся грамотнее — и технически, и юридически, и просто так второй раз за одно и тоже платить не заставишь. Хотя спору нет — некачественные запчасти еще встречаются, и отечественные, и импортные. И действительно, вызывают быстрые износы и поломки в двигателе после ремонта. Это, в самом деле, большая и больная проблема, и одновременно — тема для отдельного разговора. Но нас более всего интересует такой вопрос — а вдруг запчасти были нормальные, проверенные, а износ или поломка все равно случились? Скажете, не бывает? Еще как бывает! Более того, на деле это происходит значительно чаще, чем кажется на первый взгляд.

Герметичный — значит …

Чтобы понять суть проблемы, надо посмотреть, как работает отдельно взятый клапан. Как известно, главная задача любого клапана — надежно (читай — герметично) уплотнить полость цилиндра и камеры сгорания. То есть в закрытом положении не пропустить ни воздух, ни продукты сгорания топлива — ни в камеру, ни обратно.

Как решается такая техническая задача? Довольно просто — надо, чтобы уплотнительная фаска на тарелке клапана точно прилегала к седлу. По всей окружности и по определенной ширине. Тогда уж точно ни одна молекула не проскочит…

К слову сказать, точное прилегание клапана к седлу — это некая «палка о двух концах». На одном конце герметичность, а на другом охлаждение. То есть, когда горячая тарелка клапана (а нагревается она горячими газами до 700-800°С и даже более) садится в седло, имеющее температуру, близкую к температуре охлаждающей жидкости (100°С), она, естественно, охлаждается. И тем лучше и быстрее, чем плотнее посадка. Таким образом, получается, что герметичность и охлаждение тесно связаны друг с другом: герметичный клапан никогда не перегреется. Верно и обратное — клапан, работающий при своей нормальной рабочей температуре, герметичен. А иначе перегрелся бы…

Но все это, так сказать, присказка. Для обеспечения плотной посадки клапана в седле необходимо удовлетворить целому ряду условий, нарушение которых напрямую влечет целый «букет» неисправностей, начиная с негерметичности вплоть до прогара тарелки и даже разрушения клапана. Попробуем разобраться, что это за условия такие…

Как не перегреть клапан?

Посмотрим на клапан еще раз, повнимательней. Он имеет довольно длинный стержень, которым устанавливается в отверстие направляющей втулки. Хорошо, давайте поставим — что увидим? В отверстии втулки стержень ходит легко, но практически не болтается. Тем не менее, зазор там должен быть — в среднем около 0,03-0,04 мм. Иначе клапан при работе нагреется, его стержень вблизи тарелки несколько расширится и заклинит во втулке. Так что лучше пусть зазор будет чуть больше, чем меньше. Но не в этом суть.

Вот тарелка клапана точно садится в седло. А почему точно? Не требуется никакой специальной подготовки или «верхнего» образования, чтобы заметить простую вещь — рабочая фаска тарелки должна быть строго соосна стержню, точно так же, как рабочая фаска седла отверстию направляющей втулки. Иначе клапану просто не попасть в седло. Ни за что, ни за какие коврижки: застрянет где-нибудь посередине, и щель останется. Какая уж тут герметичность? А с охлаждением так вообще «труба» — в щель потекут горячие газы, быстро нагреют неприлегающую кромку. И все — конец нашему бедному клапану, расплавился, прогорел.

Действительно, для плотного прилегания деталей точность, с которой их изготавливают и ремонтируют, должна быть очень высокой. Потому что все суммарные отклонения формы (некруглость) и взаимного расположения их поверхностей (биение, не соосность), должны укладываться в половину рабочего зазора между этими деталями. То есть, в 0,02 мм. В две сотых доли миллиметра! Из которых, к примеру, одна «сотка» достанется клапану, а другая — седлу.

Много это или мало? Смеем заверить — очень мало. Ни на глаз увидеть, ни руками пощупать, ни на зуб попробовать — только измерить специальными приборами. А уж сделать и того труднее, для этого требуется специальное оборудование.

Высокой точности обработки рабочих поверхностей, тем не менее, не достаточно для долгой и счастливой работы клапанного механизма. Форма, или, как говорят специалисты, профиль прилегающих поверхностей тоже немаловажен. Мы бы даже сказали — чрезвычайно важен. Прилегание должно осуществляться по поверхности деталей определенного профиля, при этом фаска тарелки должна быть шире фаски седла, несколько выступая за ее края. Именно такая форма сопряжения гарантирует большой ресурс деталей.

Помимо этого, решающее значение имеет ширина фаски седла. Слишком широкая фаска приводит к ухудшению герметичности сопряжения. В самом деле, усилие пружины клапана действует на площадь контакта — создается определенное давление (его называют удельным) клапана на седло. Если площадь большая, то удельное давление низкое, и клапан плохо уплотняет седло. Напротив, если фаска на седле узкая, то в сопряжении возникает высокое удельное давление, способствующее хорошему уплотнению. Однако это тоже плохо — ускоряется износ фасок, падает ресурс деталей. Так что ширина фаски седла, а она всегда задается производителем автомобиля, является компромиссом между плотностью посадки и ресурсом. Недаром на гоночных двигателях находят применение даже седла с радиусным профилем без фасок — так надежнее уплотнение, которое там важнее ресурса.

Цена заблуждения

Интересно, что рабочие фаски седла и клапана в результате износа со временем теряют свой идеальный конический профиль: фаска клапана становится вогнутой, а седла — выпуклой. В этом хорошего мало — отдельные участки сопряжения приобретают существенно разное удельное давление, что отрицательно сказывается на плотности посадки деталей.

Поняв, как работает клапан с седлом и втулкой, нетрудно угадать последствия еще одного дефекта — когда по каким-либо причинам рабочая фаска на седле получается переменной ширины по окружности. Очевидно, после непродолжительной работы фаска седла вследствие разницы в удельных давлениях на нее начнет изнашиваться по окружности неравномерно и просто из круглой превратится в овальную, что быстро приведет к потере герметичности, перегреву и прогару клапана.

А теперь попробуем представить, что будет, если рабочая фаска седла, к примеру, несоосна с направляющей втулкой. Или фаска клапана — стержню. Тогда при посадке в седло клапан будет бить по краю седла, вызывая его быстрый односторонний износ и потерю герметичности. Но это не все — в этот момент стержень, стараясь уследить за движением тарелки, тоже будет перекашиваться во втулке, что резко ускорит износ втулки. Кстати, аналогичная ситуация возникает также и при переменной ширине рабочей фаски седла по окружности — неравномерный износ седла рано или поздно приведет к перекосу клапана во втулке и ее износу.

Вот откуда идут байки о разного рода «мягких» втулках, которые взяли и вдруг износились — сами по себе. А на самом деле втулки оказались «без вины виноваты» — их износ только следствие, хотя и у всех на виду. Причина же, перекосы осей рабочих поверхностей, скрыта и неочевидна. Более того, ее «голыми руками не возьмешь», нужны специальные приборы и точные измерения. А у кого есть, кто сможет сделать? Да и кому это нужно, если «виновник» установлен?

Тем не менее, очень быстрый результат всякого рода кривизны в клапанном механизме — это падение мощности, повышенный расход топлива, неравномерная работа двигателя на холостом ходу, повышенное содержание токсичных веществ в выхлопных газах, шумность, стуки, расход масла при весьма небольшом пробеге после ремонта. Понятно, что это связано с потерей компрессии, чего не сможет «победить» даже самая продвинутая электронная система управления двигателем, и большими зазорами клапанов во втулках, при которых масло уже не удержит даже самый эластичный маслосъемный колпачок.

А дальше хуже, если не сказать, совсем плохо. При такой кривой посадке стержень клапана каждый раз изгибается, как только садится в седло. Поэтому ни у кого не должно вызвать удивления, когда тарелка клапана «устанет» от такого издевательства над собой и в один прекрасный день «благополучно» оторвется от стержня, продемонстрировав сомневающимся, что такое усталость металла. Тогда им просто повезет, если это случится на небольших оборотах, иначе взрыв мотора прозвучит скорее похоронным маршем, нежели лебединой песней. Видимо, и в этом случае тоже были втулки «неправильные»?

Не все то золото…

Итак, надеемся, что уже никому не требуется объяснять важность и, в то же время, сложность качественного ремонта клапанного механизма головки блока цилиндров. А именно, достижения при ремонте строгой соосности всех рабочих поверхностей и придания им правильного профиля. Посмотрим, что для этого делается на практике.

Для ремонта седел наиболее распространен ручной инструмент, а именно, разного рода ручные фрезы и многорезцовые головки, как зарубежного производства, так и их не очень качественные копии отечественного происхождения. Работа с ними с виду проста: ставь во втулку направляющий стержень — пилот, надевай на пилот фрезу и крути сколько надо. Так работают сегодня в России многие гаражи и сервисы, большие и маленькие.

К сожалению, качество обработки седел таким инструментом при ближайшем рассмотрении не выдерживает никакой критики, несмотря на рекламные лозунги и уверения продавцов-распространителей и совершенно независимо от производителя этой, мягко говоря, продукции. В результате после обработки седло имеет полный «букет» дефектов, о которых мы уже говорили выше, но о которых многие даже не догадываются. Поэтому рассмотрим этот вопрос более подробно.

Первое, что необходимо отметить — это полное отсутствие жесткости в системе «приспособление-инструмент-деталь». Дело в том, что приспособление — пилот, устанавливаемый в направляющую втулку, не имеет крепления сверху и деформируется (изгибается) даже при легком нажатии на фрезу при обработке. Чем тверже седло, тем сильнее нажатие, и тем больше получается перекос седла относительно втулки. Особенно, если пилот тонкий или имеет цанговый зажим во втулке.

С помощью специального прибора мы не поленились провести прямые измерения биения обработанных таким инструментом седел относительно отверстий направляющих втулок после их замены на нескольких головках блока. И получили весьма печальный результат — биение седла оказалось очень нестабильным и лежало в пределах 0,08-0,15 мм, а в некоторых случаях и более! Причем даже последующая длительная притирка, которая приводила к заметному ухудшению профиля фасок седла и клапана, не могла полностью исправить положение — остаточное биение рабочих фасок составляло 0,04-0,08 мм! Естественно, что после такого «ремонта» разговаривать о ресурсе направляющих втулок и седел становится бессмысленно.

Нам могут возразить — работал не очень опытный специалист. Хорошо. Тогда вопрос — каким опытом должен обладать специалист, чтобы на глаз ловить «сотки»? Нет, пожалуй, здесь одного, даже золотого, глаза недостаточно — видимо, нужны еще специальные нюх, слух и ноготь. И обязательно золотой зуб, чтобы потом на него проверять то, что получилось. Интересно, где водятся такие спецы — пусть нам покажут.

Кстати, о притирке…. Необходимость ее выполнять самым тщательнейшим и глубоким образом в данном способе ремонта седел очевидна. А это иной раз просто фатально отражается на работоспособности и ресурсе клапанов и седел. И по причине деформации профиля сопрягаемых поверхностей, и вследствие внедрения абразива в седло. Это тема отдельного серьезного разговора, хотя об этом мы уже говорили не раз. Но, видимо, недостаточно.

Следующая проблема — в ширине рабочей фаски седла. Оказывается, получить ее постоянной практически невозможно по двум причинам: все фаски седла делаются раздельно, разным инструментом, а пилот изгибается тем сильнее, чем меньше угол фрезы. Последнее означает, что наиболее сильно пилот будет гнуться (читай — делать фаску еще более несоосной седлу) на примыкающей фаске 600 и особенно750. А тогда о постоянной ширине рабочей фаски седла не может быть и речи — как и о нормальном ресурсе клапанного механизма. И еще более далекой становится задача выполнить рекомендации производителя по профилю седла.

Еще одна проблема — время. А оно, как известно, деньги. Раз нажимать на фрезу нельзя, надо затратить очень много времени, чтобы легонько, под собственным весом фрезы, крутить эту конструкцию. И хорошо, когда в головке блока мало седел, а за день сделать надо только одну такую головку. А если несколько, и многоклапанных?

Получается следующее — для ремонта седла таким инструментом необходимы материал седла как можно мягче, а стержень клапана как можно больше в диаметре, чтобы пилот имел побольше жесткости. Такое сочетание — материала седла и диаметра стержня, имели лишь некоторые старые двигатели, в большинстве своем, нижневальные и нижнеклапанные. Напротив, для современных многоклапанных моторов с тонкими стержнями клапанов — 5,5-6 мм, и спеченными или стальными седлами, о применении ручного инструмента лучше забыть. И убрать такой, с позволения сказать, «инструмент» от греха подальше — просто чтобы не портить чужие головки блока. А свои — тем более.

Некоторые иностранные фирмы предлагают ручной режущий инструмент не только для обработки седла, но и для фаски клапана. К сожалению, проблемы здесь те же: исправить биение фаски старого клапана практически невозможно, а вот добавить еще — пожалуйста. Вид поверхности получается, правда, красивый, но, к сожалению, «не все то золото, что блестит»…

Общий вывод очевиден — ремонт клапанного механизма с использованием ручного инструмента непрофессионален по своей сути, поскольку в некоторых случаях не только не улучшает, а значительно ухудшает плотность посадки клапана в седле по сравнению с тем, что было до ремонта. А о ресурсе деталей лучше вообще забыть — такую «работу» можно сдавать с гарантией «только до ворот». Потому что дальше уже маячат тень прогара и призрак обрыва клапана…

Каемся — когда-то и мы «баловались» подобным «инструментом». От неимения лучшего оборудования, а большей частью от неверного понимания проблемы. Потому что тоже считали, что направляющие втулки бывают «мягкие», а клапаны — из «ведерной» стали. Хорошо хоть, что до обрыва дело не доходило. И хотя несколько раз меняли изношенные втулки и прогоревшие клапаны по гарантии, все равно приносим извинения всем нашим бывшим заказчикам. Что было — то было…

Теперь настали другие времена, и качество работ, а не вал любой ценой, вышло на первый план. Это потребовало от нас пересмотра всей концепции ремонта клапанного механизма. Короче говоря, встал вопрос о применении инструмента и оборудования совершенно другого рода.

Раз — соосность , два — соосность…

На другом, противоположном от ручного инструмента, краю всей линейки возможных средств для обработки седел при ремонте ГБЦ расположилось специализированное станочное оборудование. Его задачей как раз и стало то, что никогда не выйдет у ручных «крутилок» — точность обработки и производительность.

Сегодня специальные станки для обработки седел выпускают многие известные иностранные станкостроительные компании. Среди них итальянские AZ и Berco, датская AMC Schou, французская SERDI, американские Rottler, Newen, Winona Van Norman, Sunnen, Storm Vulcan, Peterson и многие другие. Заметим, что в этот список нам, при всем нашем желании, так и не удалось занести ни одного из отечественных производителей станков — в производственных программах российских заводов подобных станков не оказалось вообще. То ли по причине отсутствия в свое время необходимости качественно ремонтировать отечественные моторы, то ли из-за невозможности обеспечить требуемую точность изготовления узлов такого станка (что выглядит несколько сомнительно). А может, еще по какой-нибудь неведомой причине высшего политического толка. Так или иначе, а пришлось довольствоваться только тем, что есть — многочисленными иностранными образцами.

Но прежде чем делать какой-либо анализ представленного на рынке оборудования, полезно рассмотреть кое-что из теории вопроса. Итак, есть задача — так обработать седло, чтобы его биение относительно отверстия направляющей втулки было минимальным, в идеале не более 0,01 мм. Как этого добиться технически, то есть, какова должна быть схема базирования инструмента? Да и вообще, что это за инструмент такой?

Все существующие станки имеют направляющий элемент — пилот, аналогичный тому, что используется и в ручном инструменте. Пилот представляет собой очень точно шлифованный направляющий стержень, входящий в направляющую втулку либо с очень малым зазором, либо плотно, без зазора. В первом случае пилот цилиндрический, жестко крепится на шпинделе станка и вращается вместе с ним, во втором — конический и ставится во втулку неподвижно.

Но пилоту в станке уже не требуется держать инструмент — это задача прочного и жесткого шпинделя, именно на нем и закреплен с помощью специального держателя инструмент, в качестве которого у большинства станков выступает резец из твердого сплава. Причем резец может быть как с одним углом (например, 300, 450 или 600), так и с тремя углами для формирования сразу всего профиля седла. А главное назначение пилота другое — точно выверить положение шпинделя перед обработкой. Другими словами, наличие пилота предполагает, что технологический процесс обработки седла разделяется на 2 части — стадию центрирования шпинделя и собственно стадию обработки седла. Пилот нужен прежде всего на стадии центрирования, когда положение шпинделя настраивается и регулируется так, чтобы его ось вращения точно совпала с осью отверстия в направляющей втулке. Затем, когда шпиндель точно настроен и прочно закреплен, пилот может выполнять вспомогательную роль (например, быть дополнительной опорой шпинделя), поскольку точность обработки определяется жесткостью всего станка — станины, стола, приспособления для крепления головки блока, самого шпинделя.

Но самая большая проблема всех станкостроителей при создании таких станков оказалась именно в центрировании! Действительно, как настроить станок и обеспечить абсолютно точно соосность шпинделя и направляющей втулки, если шпиндель станка должен еще иметь некие механизмы его привода — вращения, наклона, продольного и поперечного перемещения, иначе просто не попасть в нужную ось втулки у головки блока, закрепленной на столе станка. Ведь все это шпиндельное хозяйство весом не один десяток кило, а на конце тонкий пилот, к примеру, 5 мм, а то и 4 мм диаметром, который гнется даже пальцами! И он должен точно встать в отверстие втулки. Чуть что не так — и пилот изгибается, а об искомой соосности можно уже и не вспоминать.

А почему пилот может деформироваться при центрировании шпинделя? Причин много, но одна из главных — это трение, возникающее в подвижных элементах станка, регулирующих положение шпинделя на стадии центрирования. Что ж, посмотрим, какое решение этой проблемы нашли иностранные станкостроители, насколько хорошо идут дела в этом «королевстве»…

Если чуть-чуть не хватает…

Надо сказать, что многие производители кое-какое решение нашли давно, много лет назад. В определенной степени оно даже очевидно. Допустим, надо исключить (или значительно, во много раз, снизить) трение между двумя сопрягаемыми поверхностями. Для этого достаточно точно подогнать поверхности друг к другу и запустить между ними под давлением какую-нибудь жидкость, чтобы поверхности не соприкасались. Похожая схема, например, реализована в широко известных подшипниках скольжения.

Но жидкость, какая бы она ни была, имеет вязкость, поэтому совсем избавиться от трения не получится. Кроме того, применение жидкости сложно, поскольку требует насосов, фильтров и других гидравлических агрегатов и систем. Куда проще подавать в зазор… воздух от компрессора. Так в конструкциях «головочных» станков появилась воздушная подушка. И это определило внешний облик таких станков — весьма похожих друг на друга независимо от фирмы-производителя.

Первым встал на воздушную подушку весь рабочий узел станка вместе со шпинделем. Для этого верхняя часть станины станка была сделана плоской, как и ответная поверхность рабочего узла. Причем точность обработки этих деталей потребовалась очень высокая, иначе бы происходило соприкасание поверхностей и резкое снижение точности центрирования шпинделя. В результате тяжелый узел получил возможность по команде оператора свободно плавать в поперечном и продольном направлении от легкого нажатия рукой, для того чтобы на этапе центрирования можно было точно попасть в искомую ось направляющей втулки.

Однако этого «плавания» оказалось недостаточно для точного центрирования шпинделя. Дело в том, что закрепить на рабочем столе станка головку блока цилиндров так, чтобы оси отверстий всех втулок встали строго по вертикали, даже наклоняя ее во все стороны, невозможно. Хотя бы потому, что в головке блока вследствие допусков на изготовление втулки могут стоять чуть-чуть непараллельно. Но этого «чуть-чуть» будет достаточно, чтобы испортить всю работу. Стало ясно, что шпиндель должен иметь некий шарнир, обеспечивающий при центрировании хотя бы небольшой его наклон в 2-х плоскостях. И вот здесь «мнения» производителей разделились…

Подавляющее большинство фирм пошли по такому пути. Той части пилота, которая входит в отверстие направляющей втулки, была придана слабо коническая форма. Такая, чтобы пилот заклинивал и сидел во втулке неподвижно. На верхнюю, цилиндрическую, часть пилота с малым зазором устанавливались специальный держатель инструмента с резцом. Верхняя же часть держателя выполнялась с двумя выступами так, чтобы шпиндель мог вращать держатель на пилоте и, в то же время, иметь возможность небольшого перекоса оси относительно оси вращения держателя (и пилота).

Такое соединение держателя и шпинделя (его еще называют байонетным) в общих чертах аналогично карданному шарниру, который, как известно, неплохо работает только при небольших перекосах осей. Поэтому задача центрирования шпинделя таким способом полностью не решается. Пришлось пойти еще на одну «хитрость» — с помощью специального прибора, аналогичного обычному уровнемеру. Прибор вначале устанавливался на пилот, измеряя направление и величину его наклона от вертикали, после чего переносился на специальное место на шпинделе или рабочем узле станка. Далее оператор вручную регулировал наклон шпинделя, добиваясь тех же показаний прибора и обеспечивая тем самым параллельность осей пилота (и держателя) и шпинделя. После этой процедуры включалась воздушная подушка, шпиндель подводился и соединялся (центрировался) с держателем. Затем подача воздуха выключалась, рабочий узел фиксировался на станине, и выполнялась обработка седла.

Постепенно станки данной схемы (с некоторыми вариациями) в 70-80-х годах прошлого столетия довольно широко распространились по всему миру и даже заняли господствующее положение в крупных гаражах и специализированных мастерских. Их преимущество в точности и производительности по сравнению с ручным инструментом было неоспоримым, что дало возможность производителям этих машин успокоиться, сочтя их конструкцию удачной. Почить, так сказать, на лаврах — на целые десятилетия вперед. А что, конструкция отработана, исполнение, даже внешне, на пять с плюсом, покупатели довольны — чем не повод для гордости?

Все бы было хорошо и дальше, но грянули 90-е годы — началась эра многоклапанных конструкций головок блока цилиндров. И вскоре выяснилось, что так хорошо отработанная схема постепенно теряет все свои преимущества. Можно даже сказать, что король, в определенном смысле слова, незаметно остался голым…

rec_serdi3_1.jpg

Чтобы тарелка клапана встала на свое законное место в «кривом» седле (а), ей надо износить седло, а стержню клапана — направляющую втулку (б): 1 — направляющая втулка, 2 — клапан, 3 — седло.

rec_serdi3_2.jpg

Изгиб стержня клапана в «кривом» седле — основная причина обрыва тарелки и выхода двигателя из строя.

rec_serdi3_3.jpg

Переменная ширина рабочей фаски седла — одна из причин повышенного износа деталей после замены направляющей втулки (а). Возникает при обработке седла ручным инструментом в результате разницы в усилиях отжима инструмента от седла для разных углов фасок: при больших углах (б) усилие и деформация пилота больше, чем при малых (в): 1 — фреза, 2 — пилот.

rec_serdi3_4.jpg

Ручной инструмент для ремонта седел — именно из-за него после ремонта клапанного механизма современных двигателей возникает немало дефектов.

rec_serdi3_5.jpg

Объективно оценить качество обработки седла клапана (соосность) можно только путем прямого измерения его биения относительно отверстия направляющей втулки.

rec_serdi3_6.jpg

Традиционная схема базирования инструмента в специализированных станках ROTTLER, BERCO, SUNNEN, AZ для обработки седел может удовлетворительно работать только при большом диаметре пилота: 1 — шпиндель, 2 — держатель инструмента, вращающийся на пилоте, 3 — неподвижный конический пилот, 4 — резцедержатель, 5 — резец, 6 — пружина, 7 — направляющая втулка.


Отправлено 08 Январь 2016 - 12:46

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103

Информация о  прогаре ГБЦ и др.

 

1 - вопрос, который уже задавался - кто изготовитель головки блока. Германия, это простите, скрытая подлянка. Я не помню, чтобы на головках, блоках или поршнях ставили страну происхождения. А вот название производителя - всегда. Поэтому если голова от VW, MAHLE  или от KS, то тогда на головке ОБЯЗАТЕЛЬНО будет название или логотип производителя. Названным производителям , а также испанской AMC можно доверяться. Это высокое европейское качество. Если же окажется, что произвел головку AUTOVELT везде позиционирующий себя как немецкая фирма и наклеивающая всюду и везде ярлык ГЕРМАНИЯ, то знайте, что это голимый Китай, просто зарегистрированный в Германии. Если сказать, что качество ниже среднего, то это не сказать ничего. При этом справедливости ради должен уточнить, что АВТОВЕЛЬТ сам ничего не делает, а просто пакует в свои коробки кто что произвел. Например до недавнего времени они паковали в свои коробки вкладыши TAIHO, а это высокий класс. так что в коробке от АВТОВЕЛЬТ можно купить все что угодно. Кроме того, относительно недавно появилась еще одна китайская "фирма" ATS, изготавливающая головки блока. Она маскируется под испанскую АМС, использует каталожные номера АМС и логотип отливает на головках так что не влет поймешь AMC это  или ATS. Буква Т изображена так, что её можно принять за М. А S или C на конце - это уже надо настрой иметь чтобы заметить. Может помните лет 20 назад было море кроссовок ABABIS, ADIBAS, ADADIS тут такого же плана уловка. Примерно месяц назад я имел счастье разбираться с головкой ATS. Она пошла большими трещинами и у нее выгорели каналы вихрекамер меньше чем за 3000 км.
2 - использование старых шайб непосредственно к прогару головки не ведет. Связь тут косвенная. Если шайбы повторно использовались, то контакт такой шайбы с распылителем и с гнездом головки плохой и, соответственно, плохой теплоотвод от распылителя в головку и далее в систему охлаждения. Распылители перегреваются и их иглы начинают подклинивать, а распылитель перестает распыливать топливо а льет его струйкой.  Вот это запросто приводит и к прогаранию камеры сгорания и канала в головке. Может пострадать и поршень и выпускной клапан.
3 - названная картина может иметь место если при сборке мотора перепутаны трубки пары соседних (соседних по порядку срабатывания) цилиндров. Правда в этом случае выгорает один или оба перепутанных, а остальные каналы в порядке.
    Что надо делать....
1 - в обязательном порядке проверить состояние форсунок, а затем разобрать их и смотреть цвета побежалости на корпусе распылителя и на кончике иглы распылителя. самому делать это нельзя, надо топать в профильный, высококвалифицированный сервис, проверять, фотографировать и составлять соответствующие акты;
2 - внимательно осмотреть головку блока. Осматривать перемычку между седлами клапанов, отсутствие трещин вокруг выхода канала вставки вихрекамеры и в огневой поверхности головки блока вокруг вставки вихрекамеры. От перегрева мотора в общем понимании трещины там не появятся. Головку покоробит, могут даже выплавиться некоторые фрагменты алюминия головки, но трещины в жаростойкой вставке вихрекамеры- это локальный перегрев из-за льющего распылителя или от установки опережения на глазок;
3 - внимательно осмотреть выпускные клапаны. Опытный моторист сразу скажет перегревался ли клапан. Перегреется он только из-за неправильной установки впрыска, льющего распылителя или заправки бензином.
    Особый разговор о "капремонте" с заменой ГБ и монтажом колец в изношенные цилиндры. Тут есть возможность просто вернуть машину продавцу за НАМЕРЕННУЮ продажу обманным путем недоброкачественного изделия. Надо измерить (профессионально и очень точно) величину износа цилиндров вообще и особо тщательно в зоне остановки верхнего компрессионного кольца в ВМТ. Измеренные величины сразу скажут, допустимо ли было вообще заменять поршневые кольца. 
   Далее, необходимо измерить вертикальный зазор между поршневым кольцом и канавкой поршня (для каждого кольца каждого  поршня)
Эти зазоры скажут насколько изношены поршни и, опять же, допустима ли с технической стороны была замена колец.
   Далее, необходимо вложить поршневые кольца в цилиндры, выровнять их введенным в цилиндр поршнем, чтобы кольца строго лежали в плоскости перпендикулярной оси цилиндра на глубине примерно 70-80 мм от верхней плоскости блока. Измерить зазоры в замках всех колец. После этого верхние компрессионные кольца вложить в зону максимального износа цилиндра (туда, где ступенька  и где останавливается кольцо в ВМТ). Измерить зазоры в замках колец вложенных в зону максимального износа.
   Далее , если трубки высокого давления не разбирались и сняты пакетом вместе со всеми стягивающими зажимами, то надо приложить трубки к ТНВД и к ГОЛОВКЕ блока и посмотреть соблюдается ли правильный порядок работы цилиндров Вашего мотора, в смысле не перегнуты или не перепутаны ли трубки идущие к форсункам.
   После всех работ выкладываете на форум результаты измерений, фотографии и заключения профессионалов и мы вместе будем рассматривать результаты и делать выводы.
Примечание: понятия сильный эллипс, большой износ и пр. для технического обсуждения не приемлемы. Нужны цифры и точные цифры. Точность измерений +\- 0,01 мм. Для замков колец хватит точности +\- 0,1 мм.
Цитировать
Да, кстати, у ремонтников была еще версия, что прогар колодцев мог быть из-за перегрева(постоянногй работы) свечей накала... 

 И еще, подскажите плз., могли ли быть бракованные кольца? Парни говорят, что они раз поменяли кольца, через 5 тыс. движок задымел. Они обвинили продавца в том, что он продал им бракованные кольца. купили в другом магазине. Теперь у меня машинка прошла еще тысяч 5 и опять дым... Я думаю износ быстрый из-за выработки в цилиндрах, элипс сожрал кольца?
 

Работа с постоянно включенными свечами может привести только к единственному - перегоранию самих свечей и то не очень быстро.
Двоекратный случай износа колец скорее всего говорит не об их низком качестве, а о том, что мотор изношен настолько, что кольца менять уже было нельзя! Однако об этом только после измерений.

 

http://forum.dieselirk.ru


Отправлено 27 Август 2017 - 11:21

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103

Гидроудар в цилиндре.

 

http://www.spbmotor....f/smi_10box.pdf


Отправлено 07 Сентябрь 2017 - 09:56

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103

Шатуны.Диагностика и ремонт.

http://www.spbmotor....f/smi_16sha.pdf


Отправлено 07 Сентябрь 2017 - 10:28

  • 0

    Специалист

  • Автор темы
    • Визит: Сегодня, 14:43

  • kds
  • Администраторы
  • 5 080 сообщений
  • 123 Благодарностей
  • Авто:Т-4. дв.ААВ.94год. пассажир заводской
  • ГородСимферополь
  • Страна:
103

Как мотористу не сделать ошибки при подборе запасных частей.

http://www.spbmotor....f/smi_42kap.pdf


Отправлено 07 Сентябрь 2017 - 10:34

  • 0

    Специалист

      Визит: Сегодня, 11:03

  • samos
  • Модераторы
  • 8 186 сообщений
  • 249 Благодарностей
  • Авто:ААВ 93г. ACV 99г.
  • Страна:
180

На неделе, заезжал в сервис, к знакомому.

Стоит на ремонте 2.4 AJA, проскочил ремень на два зуба.

Так там в хлам демпфер, реально на две половинки разобрался по резине.


Отправлено 09 Сентябрь 2017 - 11:23

  • 0

…And Justice For All.....
"1993 г., ААВ, long avtomatgetriben", "1999 г., ACV, Мульти-Каравел,long avtomatgetriben "

Мастерская имени Бертольда Шварца.






Читать еще на тему: советую

4 посетителей читают эту тему

0 пользователей, 4 гостей, 0 скрытых