Блок цилиндров и шатунно-поршневая группа, основные неисправности блоков цилиндров и способы их устранения

Дефектовка клапанов, основные требования.

Реализовать оптимальную производительность клапанного механизма не так сложно, следует учитывать некоторые особенности о которых поговорим ниже. Клапанный механизм выполняет функцию регулирования фаз газораспределения, для наиболее эффективной работы двигателя нужно стремиться к наиболее гладкому беспрепятственному проходу топливовоздушной смеси в цилиндр, быстрому сжиганию и так же гладко отвести выхлопные газы. Клапаны осуществляют эту функцию в двигателях по-разному, имеются четкие различия между клапанами для спортивных двигателей и обычных городских. Во всяком случае некоторые стандарты в конструкции и качестве сохраняются. Для начала разберем каким требованиям должны соответствовать клапаны, а потом уже о том какие технологии применяются для гоночных моторов.

Дефектовка клапана

Современные высокопроизводительные впускные и выпускные клапаны, выполненные из различных материалов, имеющие различные покрытия и обработку поверхности. При осмотре клапана особенно бывшего в работе, проверьте диаметр ножки в трех местах: около 3 см ниже кончика, в центре ножки, и в нижней части примерно 1.5см от выемки(сужения) на ножке. Таким образом проверяются все клапаны и делается запись. Проверьте каждый клапан на биение или изгиб. Если тарелка клапана имеет более 0.025 мм биение, его следует заменить. Даже не пытайтесь выпрямить его. Биение можно проверить, поставив клапан на пару небольших V- образных блоков или специальным инструментом.

Проверка биения фаски тарелки с помощью циферблатного индикатора, клапан устанавливается на крестообразные опоры (можно изготовить из шариков подшипника) обязательно должен быть жесткий упор торца клапана, медленно вращаем клапан, наблюдаем показания индикатора. Проверяем биение самого стержня, на длине 100мм биение не должно превышать 0.015мм.Проверяется зазор в направляющей клапана, для этого необходим нутромер. Замер проводится по краям (наибольший износ именно там) примерно 3-4мм от кромки снизу и сверху, также замеряем повернув на 90 градусов. Проверяем наличие трещин и дефектов клапанов. Осматриваем визуально, для обнаружения микротрещин пользуемся методом магнитопорошковым (выпускные клапаны могут изготавливаться из специальных сталей с очень низкой магнитопроводностью) или проникающей краской. Особо внимательно следует осматривать выпускные клапаны, они постоянно находятся под действием высокой температуры, не имеют охлаждения свежей топливовоздушной смесью как у впускных клапанов, поэтому больше подвержены износу и появлению дефектов.

Чаще всего причиной ремонта клапанного механизма является плохая герметичность клапан/седло и в большей степени на выпускных. Можно обнаружить прогар в рабочей поверхности тарелки, его хорошо заметно, обычно место прогара имеет не металлический цвет или из-за деформации, или нарушенного зазора, возможно появление черных точек, мелкие раковины очаги прогара, в том числе и на седле клапана. Для восстановления посадочного места клапана, поверхность заново шлифуется под углом обычно в 45 градусов, хотя возможны и другие углы посадочного места, почитайте Тюнинг ГБЦ часть 2.При шлифовке посадочного места клапанной тарелки следует учитывать, что теперь клапан будет глубже садится в седле и это увеличит объем камеры сгорания, уменьшит тепловой зазор, что потребует других регулировочных шайб в некоторых случаях.

И так как проводится шлифовка, возможны два метода. В первом случае клапан зажимается в патроне станка и вращается, стачивая поверхность об шлифовальный круг. Во втором случае клапан зажимается в патрон и вращается, стачиваясь об противоположно вращающийся шлифовальный круг. Оба этих метода обеспечивают достаточную точность, но чаще предпочтение отдается последнему.

Головка двигателя Pontiac, прошла проверку глубину посадки клапана в седле. На головке нанесена маркировка в дюймах относительно первого цилиндра глубина в пределах -0.001 +0.005 дюйма

Это не последняя тема о клапанах, невозможно описать все моменты в одной статье. Общие требования к клапанам считаю достаточно раскрыты, Седло клапана в этой теме о том как заменить седла и подробнее о посадке клапана в седле. Производительность и технологии клапанов

Дефектовка коленчатых валов

Перед замерами коленчатого вала его поверхности (особенно коренные и шатунные шейки) тщательно протирают и наружным осмотром устанавливают наличие трещин, задиров, забоин, глубоких рисок и т. п. Характер и место расположения обнаруженных дефектов записывают в журнал (тетрадь) работ. Для выполнения дальнейших операций коленчатый вал устанавливают и закрепляют в центрах приспособления. При этом его вращение должно быть легким, но без заметного люфта. Если коленчатый вал не имеет центровых отверстий, его укладывают крайними коренными шейками на призмы, установленные на поверочной плите. Затем проверяют установку микрометра на «Нуль». После этого приступают к измерению диаметров коренных и шатунных шеек.

Измерение каждой шейки производят в двух поясах, расположенных на 1/4 длины шейки от щек (рис. 17). Счет поясов ведут от переднего конца коленчатого вала. В каждом поясе измерения производят: для коренных шеек — в плоскости кривошипа первой коренной шейки и перпендикулярно к ней; для шатунных шеек — в плоскости кривошипа измеряемой шейки и перпендикулярно к ней. Ориентировка замера коренных шеек по первому кривошипу необходима для того, чтобы оценить особенно опасную в отношении нарушения соосности (смещения осей симметрии) разносторонность износа этих шеек. Замер шатунных шеек в плоскости кривошипа и перпендикулярно к ней производится потому, что в этих плоскостях в результате износа диаметры шеек будут иметь между собой наибольшие отклонения.

дефектация цилиндр вал двигатель

Рис. 17. Схема измерений диаметров шеек и прогиба коленчатого вала

I — I и II —II —пояса измерений; АА и ББ —плоскости измерений.

На основании полученных измерений находят конусность, овальность и наибольший износ шеек вала. Конусность шейки определяется как разность ее диаметров, измеренных в разных поясах, но в одной плоскости, а овальность — как разность диаметров, измеренных в одном и том же поясе, но в разных плоскостях. Наибольший износ шатунной или коренной шейки устанавливается как разность диаметра предыдущего ремонтного размера шейки и наименьшего диаметра, полученного при ее измерении. Далее определяют биение коренных шеек вала и радиусы кривошипов. Наибольший прогиб вала находится по биению средних коренных шеек.

Для определения биения и прогиба вала индикатор со стойкой устанавливают так, чтобы наконечник измерительного стержня упирался в середину средней коренной шейки вала. Медленно поворачивая коленчатый вал, наблюдают за отклонениями большой стрелки индикатора и при наибольшем отклонении устанавливают стрелку на «Нуль». При дальнейшем вращении коленчатого вала записывают максимальные отклонения стрелки индикатора. При такой настройке индикатора его показания непосредственно дают величину биения ускоренной шейки. Прогиб вала численно равен половине величины биения С. Место наибольшего отклонения стрелки индикатора, а следовательно и наибольшего прогиба, отмечается мелом и краской. Однако в данном случае необходимо учитывать, что замечаемое по индикатору биение включает не только прогиб, но и овальность шейки.

Для определения радиуса кривошипа (рис. 18) шатунную шейку коленчатого вала ставят в верхнее положение 1 и замеряют штангенрейсмусом расстояние Н от плиты до шейки. Затем поворачивают коленчатый вал так, чтобы эта шейка встала в нижнее положение 3, и измеряют расстояние hот плиты до шейки.

Рис. 18. Измерение радиуса кривошипа коленчатого вала штангенрейсмусом

1— шатунная шейка в верхнем положении; 2— ось коренных шеек; 3— шатунная шейка в нижнем положении.

Измерения делают для каждой шатунной шейки в средней ее части. На основании измерений определяют величины радиусов кривошипов Rпо формуле

мм.

Гильзовые двигатели

Силовые агрегаты со съемными гильзами обработать при помощи хона несколько сложнее, поскольку их проблематично вертикально закрепить на станке.

Поставщики готовых гильз уверяют, что их товар успешно прошел процесс хонингования и не требует никакой дополнительной обработке. Верить этому нежелательно, поскольку если окажется, что обработка не была проведена, силовой агрегат не сможет полноценно работать и быстро выйдет из строя. Чтобы этого избежать, рекомендуется хонинговать даже новые гильзы.

Чтобы равномерно прижать гильзы, обеспечив их строгое вертикальное положение, применятся толстая прокладка, которая по форме напоминает головку блока. В ней есть необходимые отверстия, поэтому использование прокладки нисколько не мешает хонингованию.

Пластина крепится к блоку после монтажа гильз и зажимается, как и полноправная головка блока цилиндров, в строгой последовательности и с соблюдением моментов затяжки. После чего проводится обработка хоном, как и в случае с безгильзовым блоком цилиндров.

Применение имитирующей пластины позволяет минимизировать несоблюдение размеров. Хонингование в данном случае можно разделить на четыре этапа:

1. Грубая обработка. Этот процесс предусматривает снятие большей части металла. Им можно заменить процесс расточки. Для его проведения потребуется много смазывающе-охлаждающей жидкости, а также алмазные хоны.
2. Обработка хоном зернистостью 150.
3. Обработка хоном зернистостью 300-500.
4. Крацевание. Этот процесс не предусматривает снятие металла и изменение обрабатываемого диаметра, а используется лишь для очистки поверхности от абразивных остатков. В качестве инструмента крацевания применяют нейлоновые щетки с добавлением кремниевых кристаллов.

Некоторые автомобилисты уверены, что хонингование можно выполнить дома самостоятельно, используя лишь дрель или перфоратор. Это ошибочное заблуждение, поскольку обеспечить необходимую точность и шероховатость в домашних условиях вряд ли получится — обработанные таким способом цилиндры не смогут проработать долго, что приведет к быстрому выходу мотора из строя.

Процесс хонингования следует выполнять только на определенных станках специалистами, имеющими опыт и необходимое оборудование. Только тогда вы получите качественно обработанные цилиндры, которые смогут прослужить достаточный период времени.

Что такое детонация

Детонация — это нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При этом скорость распространения взрывной волны увеличивается со стандартных 30…45 м/с до сверхзвуковых 2000 м/с (превышение скорости звука взрывной волной в том числе является причиной возникновения хлопка). При этом топливовоздушная смесь взрывается не от искры, идущей от свечи, а самопроизвольно, от высокого давления в камере сгорания.

Естественно, что мощная взрывная волна очень вредит стенкам цилиндров, которые перегреваются, поршням, прокладке ГБЦ. Последняя страдает больше всего и в процессе детонации взрыв и высокое давление ее банально сжигают (на сленге называется «выдувает»).

Детонация свойственна двигателям, работающим на бензине (карбюраторным и инжекторным), в том числе, оснащенных газобаллонным оборудованием (ГБО), то есть, работающих на метане или пропане. Однако чаще всего она возникает именно у карбюраторных машин. Дизельные моторы работают по иной схеме, и там другие причины возникновения этого явления.

Как появляется детонация

Наверняка каждый автолюбитель знает, что для процесса горения, который происходит внутри камеры сгорания мотора, требуется два основных условия. Это создание смеси из топлива и кислорода, а также искра от свечи зажигания. Детонацией называют ситуацию, когда смесь сгорает самопроизвольно, не дожидаясь момента активации свечи.

Если двигатель работает нормально, никаких сбоев не наблюдается, то скорость распространения горючего составляет порядка 20-30 метров за секунду. Когда же происходит детонация, этот показатель может увеличиваться в десятки раз. Распознать появление такого явления довольно просто, поскольку возникает соответствующий металлический звук со стороны ДВС. Среди автомобилистов используется довольно распространенное понятие стук пальцев. Причина такого шума обусловлена тем, что взрывные волны контактируют со стенками внутри камеры сгорания. Это способствует падению мощности ДВС с параллельным стремительным ростом расхода.

Детонация может происходить и в ситуации, когда мотор уже заглушили и зажигание выключили. Мотор не сразу останавливается, а все еще работает около 20-25 секунд, и только потом глохнет. В такой ситуации ждать, пока двигатель сам остановиться, не стоит. Нужно помочь уменьшить температуру внутри, подав дополнительное количество топлива. Для этого достаточно просто нажать на педаль газа.

Блок цилиндров. Осмотр, дефектовка и ремонт

После разборки тщательно очистите, промойте и просушите все детали.

ПредупреждениеРасточку и хонингование цилиндров обязательно проводите в специализированных

Примечание 1 Предусмотрены два ремонтных размера цилиндров. Первый ремонтный размер:диаметр цилиндров увеличен на 0,4 мм. Второй ремонтный размер:диаметр увеличен на 0,8 мм. Даже если дефекты обнаружены только в одном цилиндре, необходимо расточить все четыре цилиндра под один ремонтный размер. Примечание 2Для измерения цилиндров существует специальный прибор – нутромер. 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ   1. Тщательно очистите с поверхностей блока цилиндров остатки старых уплотнительных прокладок. Внимательно осмотрите блок, особенно в местах отверстий под болты крепления головки блока. Если на блоке появились трещины, его надо заменить.

2. Проверьте герметичность рубашки охлаждения блока цилиндров. Для этого заглушите отверстие под водяной насос и залейте керосин в рубашку охлаждения. Если заметна течь керосина, значит блок не герметичен и его надо заменить.

3. Осмотрите цилиндры. Если на зеркале цилиндров есть царапины, задиры, раковины и другие дефекты, расточите цилиндры под ремонтный размер (см. примечание 1) или замените блок цилиндров. При дефектах глубиной более 0,8 мм блок ремонту не подлежит и его надо заменить. Очистите нагар в верхней части цилиндров. Если там образовался поясок вследствии износа цилиндров, снимите его шабером.

4. Замерьте диаметры цилиндров в двух перпендикулярных плоскостях (вдоль и поперек блока цилиндров) и четырех поясах (см. примечание 2). Если полученный результат хотя бы в одном цилиндре превышает номинальный более чем на 0,15 мм, надо расточить цилиндры под следующий ремонтный размер.

5. Проверьте зазоры между вкладышами коренных подшипников и шейками коленчатого вала. Номинальный зазор должен быть в пределах 0,026–0,073 мм. Предельно допустимый зазор составляет 0,15 мм. Если полученный результат превышает 0,15 мм, коленчатый вал надо прошлифовать под следующий ремонтный размер и установить вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Завод-изготовитель рекомендует проверять зазоры с помощью пластмассовой калиброванной проволоки следующим образом:1). Тщательно очистите постели и крышки от масляных отложений.2). Очистите шейки коленчатого вала и вкладыши подшипников.3). Уложите коленчатый вал на постели коренных подшипников с установленными вкладышами.4). Положите на шейки коленчатого вала обрезки калиброванной пластмассовой проволоки.5). Установите крышки коренных подшипников с установленными в них вкладышами, заверните болты крепления крышек и затяните моментом 82 Н·м (8,2 кгс·м), не проворачивая коленчатый вал.6). Снимите крышки коренных подшипников. Зазор определяется по степени сплющивания проволоки с помощью шкалы, нанесенной на упаковку проволоки.

6. Тщательно прочистите и промойте маслянные каналы коленчатого вала. Не выпрессовывайте заглушки самостоятельно, при необходимости обратитесь на станцию техобслуживания.

7. Если на коренных и шатунных шейках есть незначительные задиры, риски, царапины или износ шеек превышает 0,03 мм либо овальность шеек больше 0,03 мм, то нужно прошлифовать шейки до ближайшего ремонтного размера. Затем отполируйте шейки и притупите острые кромки фасок масляных каналов абразивным конусом. Промойте коленчатый вал и продуйте сжатым воздухом масляные каналы. Овальность и конусность всех шеек не должна превышать 0,005 мм. После шлифовки шеек установите вкладыши соответствующих ремонтных размеров. Если на коленчатом валу есть трещины, замените его.

8. Осмотрите вкладыши коренных подшипников. Если на них есть риски, задиры, отслоения, вкрапления твердых частиц и т.п., замените вкладыши.

1Сущность процесса дефектации и сортировки деталей

Основными задачами
дефектации и сортировки деталей являются:
контроль деталей для определения их
технического состояния; сортировка
деталей на три группы: годные для
дальнейшего использования, подлежащие
восстановлению и негодные;

накопление
информации о результатах дефектации и
сортировки с целью использования ее
при совершенствовании технологических
процессов и для определения коэффициентов
годности, сменности и восстановления
деталей; сортировка деталей по маршрутам
восстановления.

Результаты
дефектации и сортировки фиксируют путем
маркировки деталей краской. Количественные
показатели дефектации и сортировки
деталей фиксируют также в дефектовочных
ведомостях.

Годные детали
после дефектации направляются на
комплектовочный участок предприятия
и далее на сборку агрегатов и автомобилей,
а негодные — на склад утиля. Детали,
требующие восстановления, после
определения маршрута ремонта поступают
на склад деталей, ожидающих ремонта, и
далее на соответствующие участки
восстановлении.

Состав ремкомплекта

Состав ремкомплекта главного тормозного цилиндра отличается в зависимости от нескольких факторов:

• модели автомобиля, для которого предназначен набор;
• производителя;
• состава комплекта (полный или неполный).

Так, комплекты отличаются между собой не только наличием тех или иных расходников, но и их количеством. В полные комплекты входят перечисленные ниже элементы, а в неполные — лишь манжеты. Итак, в большинстве случаев в состав ремкомплекта входят следующие расходные материалы:

Ремкомплект ГТЦ к ВАЗ-2109

• разделительная манжета камер;
• главная манжета поршня цилиндра;
• наружная манжета цилиндра;
• уплотнительная манжета для ГТЦ;
• защитный колпачок для ГТЦ;
• уплотнитель для головки поршня;
• колпачок для штуцера шланги прокачки от цилиндра выключения сцепления;
• поршни (первичный и вторичный);
• возвратные пружины для поршней;
• уплотнительные кольца для поршней;
• седло для поршней;
• держатель пружины поршня и винт держателя.

Использовать ремкомплект главного тормозного цилиндра следует при появлении неисправностей в его работе. О них далее.

Как выполняется дефектовка силового агрегата

Разобравшись с тем, зачем нужно дефектовать двигатель, давайте теперь рассмотрим саму процедуру. Как правило, дефектовку двигателя можно разделить на несколько основных этапов.

1. В самом начале дефектовка различных деталей начинает осуществляться параллельно процессу разборки силового агрегата. Специалист по ремонту ДВС визуально оценивает состояние каждой детали, которая снимается с мотора, после чего на основании такой предварительной оценки уже можно сделать определенные выводы.
2. Затем мастер откладывает в одну сторону детали, которые сильно повреждены или не подлежат восстановлению. После эти детали нужно по списку заменить на новые. Рядом формируется еще одна группа, в которую попадают детали, еще пригодные для восстановления или не имеющие заметных повреждений.
3. Детали, которые собраны во второй группы, являются элементами для второго этапа дефектовки. Далее производится тщательный замер их размеров и параметров, после чего полученные данные сравниваются с номиналом. Опытные мастера специально ведут так называемый дефектовочный лист, в котором сформирован список восстановленных деталей и тех элементов, которые вообще не менялись в рамках текущего ремонта. Такой список при наступлении необходимости следующего ремонта облегчает задачу для последующей дефектовки деталей.

Дефектовка блока цилиндров двигателя

Как известно, блок цилиндров фактически является основной деталью всего двигателя. Более того, БЦ представляет собой номерную деталь, так как номер двигателя выполнен именно на блоке. Другими словами, блок нужно дефектовать особенно тщательно, так как его полная замена предполагает в дальнейшем определенные сложности по юридической части.

• Дефектовка двигателя предполагает осмотр блока цилиндров. В самом начале осуществляется визуальная проверка блока для выявления задиров, трещин на зеркале цилиндров, между резьбовыми отверстиями в местах крепления ГБЦ.
• Если было отмечено попадание моторного масла в антифриз или антифриза в масло, тогда производится дополнительная опрессовка блока, чтобы выявить трещины в масляных каналах или каналах охлаждения;
• Затем проверяются температурные и масляные заглушки на предмет их целостности, также проверка затрагивает постель коленвала, коренные крышки (бугеля) и т.д.
• Следующим шагом становится замер цилиндров при помощи специальных инструментов (нутромера и т.д.). Благодаря таким замерам оценивается выработка, что позволяет определить, пригоден ли цилиндр для дальнейшей работы.
• Гильзованные блоки, которые имеют сменные гильзы, подлежат проверке в области посадочного пояса гильзы, параллельно оценивается состояние креплений шпилек для установки ГБЦ и т.д.

Как видно, специалисты по ремонту ДВС уделяют максимум внимания блоку цилиндров. Блок тщательно осматривается на наличие трещин и глубоких задиров в области зеркала цилиндра, также проверяются масляные и другие каналы.

Если блок имеет такие повреждения, тогда принимается решение о возможности и целесообразности ремонта тех или иных дефектов, расточке цилиндров, гильзовке блока и т.д. Подлежащий ремонту блок затем отмывается, производится вскрытие масляных полостей с последующей промывкой.

Далее БЦ шлифуется в ремонтные размеры или гильзуется для восстановления необходимых параметров (в зависимости от типа блока, материала его изготовления, степени повреждений и т.д)

При этом очень важно провести все операции правильно, а также соблюдать особенности техпроцесса

Например, специалисты особое внимание уделяют хону в цилиндрах. Хонингование позволяет добиться правильной работы поршневых колец, избавиться от повышенного расхода масла и т.д

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что только после проведения дефектовки можно реально оценить состояние двигателя. На основании полученных результатов становится возможным составить предварительную смету, то есть более точно определить, сколько стоит капремонт двигателя или переборка того или иного мотора.

При этом до принятия самостоятельного решения о покупке контрактного двигателя в ряде случаев рекомендуется сначала проводить дефектовку, чтобы иметь четкое представление о степени износа, серьезности повреждений и возможности ремонта применительно к тому или иному ДВС.

Например, сегодня специалисты успешно восстанавливают даже блоки из алюминия, причем изначально возможность ремонта таких БЦ не была предусмотрена самим заводом-изготовителем. Другими словами, заводская технология для проведения капремонта отсутствует, сами блоки являются неремонтопригодными, официальных заводских решений для капитального ремонта таких двигателей с алюминиевыми блоками попросту нет.

Не вдаваясь в подробности, на практике вопрос решается при помощи гильзовки алюминиевого блока. Во многих случаях грамотно выполненная операция обеспечивает двигателю достаточно большой «запас» прочности, то есть силовой агрегат способен выходить после ремонта, как минимум, еще около 100 тыс. км.

С учетом того, что речь идет о двигателях на достаточно дорогих авто (Range Rover, BMW и т.д.), дефектовка и капремонт такого мотора по не заводской технологии может оказаться более выгодным и надежным решением, чем свап двигателя на такой же контрактный б/у агрегат. Дело в том, что устанавливая мотор с пробегом, нужно быть готовым к тому, что его состояние  достоверно неизвестно.

Также аналогичная силовая установка ничем не отличается от старого мотора, то есть в обозримой перспективе могут возникнуть те же самые проблемы, которые привели к выходу из строя уже имеющийся двигатель.