ћосква +7 495 545 6936
E-mail: написать
YouTube Instagram
Ќаш опыт в двигател€х Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя

–емонтируем блок цилиндров (архив)


јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬, кандидат технических наук

 апитальный ремонт двигател€ - тема дл€ нашего журнала традиционна€. ¬ прошлых публикаци€х мы уже рассказывали о ремонте головок блока цилиндров (см. ЂјЅ—-автої, єє 4,5,7 за 1998 г., є 5 за 1999 г.) и коленчатых валов (є 6, 1999 г.). —егодн€ речь пойдет о блоке цилиндров и тех его основных дефектах, о которых нужно знать, прежде чем начинать ремонт.

Ѕлок цилиндров, без сомнени€, можно назвать основой любого двигател€.   нему креп€тс€ головка блока, агрегаты, коробка передач, а внутри расположены поршнева€ группа и кривошипно-шатунный механизм. ќчевидно, каждый из этих узлов испытывает нагрузки, а, значит, на блок действуют большие силы, переменные по величине и направлению. », чтобы противосто€ть им, блок должен быть достаточно жестким, т.е. не деформироватьс€ под действием этих сил.

ќднако требование высокой жесткости вступает в противоречие с необходимостью снизить до минимума массу. Ёто вполне пон€тно - чем толще стенки блока, тем он жестче, но и т€желее. ј т€желый блок - это не только т€желый автомобиль: материалы, из которых изготавливаетс€ блок цилиндров, будь то специальный чугун или алюминиевый сплав, нельз€ назвать дешевыми. » даже небольшой выигрыш по весу, к примеру, 100 г, в массовом производстве с его миллионными Ђтиражамиї может дать экономию в сотни и тыс€чи тонн металла.

— другой стороны, работающий двигатель - основной источник шума в автомобиле. “ак вот, еще одна задача блока цилиндров - не только не усилить, а, наоборот, поглотить, свести до минимума все моторные шумы. Ёта задача - тоже не из простых: ведь тонкие стенки блока сами могут вибрировать, станов€сь при этом источником шума.

≈стественно, выполнить все перечисленные требовани€ одновременно очень непросто, но дл€ современного автомобил€ это необходимо. ј потому блок цилиндров - это не кусок чугуна, как ошибочно полагают некоторые, а сложна€ и дорогосто€ща€ деталь, при проектировании которой используютс€ компьютеры и точные математические методы расчетов.

 акие бывают блоки

“радиционным материалом дл€ блоков цилиндров издавна считаетс€ специальный чугун, содержащий так называемый пластинчатый графит. »менно така€ структура обеспечивает высокую износостойкость поверхности цилиндров, выполненных как одно целое внутри блока (моноблок).

“ака€ конструкци€ примен€етс€ на легковых автомобил€х уже более полувека и продолжает оставатьс€ наиболее распространенной и в наши дни, несмотр€ на существенный недостаток моноблока - большую массу. ƒело в том, что если попытатьс€ увеличить долговечность цилиндров, использовав более износостойкий материал, то стоимость блока сразу заметно возрастет (не будем забывать, что любое удорожание единицы продукции в массовом производстве надо сразу умножить на программу ее выпуска - тогда, к примеру, один лишний доллар обернетс€ миллионами дополнительных затрат).

Ќо износостойкость дл€ блока важна не в каждой точке, а только в узком по€се вокруг каждого цилиндра. ¬от почему в разные годы конструкторы пытались улучшить указанные свойства блоков цилиндров. “ак, в 50-60-х годах по€вились алюминиевые блоки цилиндров со вставными (Ђмокрымиї, т.е. омываемыми снаружи охлаждающей жидкостью) гильзами из чугуна. Ёта конструкци€ была заимствована из авиации, где требовани€ к снижению массы моторов, пожалуй, самые жесткие. “ак, кстати, были сконструированы блоки у наших Ђмосквичейї и Ђволгї.

¬ 70-х годах эта конструкци€ получила дальнейшее развитие: вместо Ђмокрыхї гильз стали примен€ть заливку их в алюминиевый блок на стадии его изготовлени€. “акие гильзы получили название Ђсухихї (одной из первых конструкцию с Ђсухимиї гильзами применила фирма Honda). “ем самым удалось совместить преимущество моноблока (высока€ жесткость) с низкой массой конструкции и высокой износостойкостью цилиндров.

Ќе остались без изменени€ и традиционные чугунные блоки у некоторых моторов. “ак, на дизельных двигател€х, где при высоких нагрузках износостойкость цилиндров особенно важна, в чугунные блоки стали устанавливать Ђсухиеї гильзы из специальных дорогосто€щих чугунов.

ƒальнейшее совершенствование конструкции и технологии привело к по€влению цельноалюминиевых блоков цилиндров. —одержание кремни€ в алюминиевом сплаве пришлось резко увеличить - до 18-20%. ћера, надо сказать, не случайна€. ѕосле химического травлени€ рабочих поверхностей таких цилиндров на них остаетс€ тончайший слой кремни€. Ќа поршни, работающие с такими цилиндрами, при этом нанос€т специальное железное покрытие - иначе работоспособность трущейс€ пары Ђпоршень-цилиндрї не обеспечить (см. ЂјЅ—-автої є 6 за 1999 г.).

¬ результате вс€ конструкци€ оказываетс€ довольно дорогой и примен€етс€, как правило, на автомобил€х представительского класса (двигатели Mercedes V8 и V12, Audi V8, BMW V12, Porsche L4, V8).

ƒальнейшим развитием цельноалюминиевой схемы стали блоки цилиндров с твердыми покрыти€ми типа ЂЌикасилї (никель с частицами карбида кремни€). Ёто покрытие пришло в массовое автомобилестроение из гонок Ђ‘ормулы-1ї и обладает, пожалуй, наивысшей износостойкостью. ќднако пока эта технологи€ остаетс€ дорогой и еще не получила широкого распространени€, хот€ примеры ее использовани€ на автомобил€х среднего класса (Nissan) уже известны.

Ћюба€ конструкци€ блока цилиндров нас интересует с точки зрени€ ее ремонта.

ј здесь, как говор€т, двух мнений быть не может: с развитием двигателестроени€ и внедрением новых технологий ужесточаютс€ требовани€ к способам ремонта. »з-за чего, к примеру, дл€ некоторых цельноалюминиевых блоков обычные расточка и хонингование могут оказатьс€ неприемлемы. Ќо, прежде чем рассматривать технологии, желательно вы€снить, что конкретно нужно ремонтировать в блоках цилиндров.

„то произошло с блоком?

—писок возможных дефектов блоков весьма велик и вовсе не ограничиваетс€ износом поверхностей цилиндров, как ошибочно полагают некоторые механики. “ем не менее, износ цилиндров действительно есть главный дефект блока, и на нем мы остановимс€ в первую очередь.

„аще всего встречаетс€ так называемый Ђестественныйї износ поверхности цилиндра в результате длительной нормальной эксплуатации автомобил€. “акой износ про€вл€етс€ обычно в верхней части цилиндра в зоне остановки верхнего поршневого кольца в момент прихода поршн€ в верхнюю мертвую точку (¬ћ“). ¬близи этого положени€ на кольцо действуют большие силы давлени€ газов, распирающие его изнутри и прижимающие кольцо к стенке цилиндра. ¬ то же врем€ масл€на€ пленка, расположенна€ между кольцом и поверхностью цилиндра, при остановке кольца легко продавливаетс€ и разрываетс€. ¬озникают режим полусухого трени€ деталей и, как следствие, их повышенный износ. ѕричем обычно цилиндр максимально изнашиваетс€ в плоскости, перпендикул€рной оси пальца. Ёто не случайно - в ¬ћ“ происходит Ђперекладкаї поршн€, из-за чего он, не доход€ до ¬ћ“, юбкой прижимаетс€ к одной стороне цилиндра, а после прохождени€ ¬ћ“ - к другой. ¬ момент перекладки по€вл€ютс€ дополнительные силы, прижимающие кольца к цилиндру, и, следовательно, увеличиваетс€ износ цилиндра в плоскости перекладки (перпендикул€рно оси поршневого пальца).

Ётот износ весьма велик, и у старых, изр€дно походивших моторов достигает 0,1-0,2 мм (встречаетс€ даже до 0,4-0,5 мм), хот€ нормой с точки зрени€ надежной работы поршневых колец у практиков считаетс€ износ не более 0,05 мм.

Ќо перекладка поршн€ непри€тна не только этим. ёбка давит на цилиндр в разных местах по-разному, и там, где это давление больше, износ цилиндра тоже будет заметным. “акие зоны образуютс€ на цилиндре ближе к верхней его части справа, если смотреть на мотор спереди, и снизу слева, что св€зано с перекладкой поршн€ в ¬ћ“ и Ќћ“.

¬ результате цилиндр становитс€ со временем некруглым: в некоторых сечени€х он может иметь эллипсность, нередко доход€щую до 0,04-0,05 мм (норма - не более 0,02 мм).

¬ таком кривом цилиндре даже новые поршневые кольца не обеспечат хорошего уплотнени€, и двигатель будет чрезмерно расходовать масло.

¬стречаютс€ блоки с сильным износом цилиндров по направлению оси коленчатого вала. ѕричина такого износа - большой осевой зазор в упорном подшипнике коленчатого вала. Ќапример, в момент выключени€ сцеплени€ коленвал смещаетс€ вперед, и, если зазор в изношенном подшипнике больше 0,5-1,0 мм, нагрузка передаетс€ через сопр€жение вала с шатуном и шатуна с поршнем на поверхность цилиндра.

¬ целом р€де случаев в блоке цилиндров возникает катастрофический износ - задиры, трещины и пробоины. ¬есьма распространен обрыв шатуна из-за недостаточной смазки и перегрева шатунного подшипника. ќбычно это приводит к сколам и пробоинам в нижней части цилиндра. –азрушение седла или обрыв клапана вызывают, напротив, повреждение верхней части цилиндра в виде забоин и задиров. ¬озможен задир и в средней части цилиндра: после некачественного ремонта нередко нарушаетс€ посадка поршневого пальца в шатуне, и тогда палец легко сдвигаетс€ до упора в стенку цилиндра.  стати, задиры на поверхности цилиндра - пр€мое следствие перегрева двигател€, о чем журнал уже рассказывал в прошлых публикаци€х (см. ЂјЅ—-автої, 1999, є 4).

»з более редких дефектов отметим трещины в гильзе цилиндра. »ногда они по€вл€ютс€ из-за перегрева, но причиной может стать и чрезмерна€ зат€жка болтов головки блока. √идроудар в цилиндре вследствие попадани€ охлаждающей жидкости или воды вызывает значительное повышение давлени€, и если гильза тонка€, то она тоже может треснуть.

„его не заметил механик

ѕеречисленные выше дефекты можно назвать €вными - подавл€ющее большинство их можно замерить с помощью приборов, увидеть невооруженным глазом или даже просто пощупать рукой. ќднако бывает так: дефекты вроде бы устранены, а двигатель после ремонта через несколько дес€тков тыс€ч километров вышел из стро€. » €вна€ причина не обнаружена. ¬ чем же дело?

ќчень часто - в деформации самого блока, при которой искривл€ютс€ не только цилиндры, но и другие рабочие поверхности блока. Ќапример, после лить€ на стадии изготовлени€ блока в нем всегда остаютс€ внутренние напр€жени€ (что особенно характерно дл€ чугунных блоков). —о временем это приводит к деформаци€м, избежать которых помогает искусственное старение - нагрев и выдержка блока в печи при определенной температуре. “олько после этого блок можно механически обрабатывать - фрезеровать плоскости, растачивать цилиндры, постели коленчатого вала. Ќо полностью деформацию искусственным старением не устранить: при работе двигател€ блок нагреваетс€ неравномерно, да еще и нагружаетс€ переменными силами (совсем не те услови€, что были в печи). », как следствие, блок цилиндров постепенно коробитс€ уже на автомобиле, т.е. происходит так называемое естественное старение.

¬ итоге картина безрадостна€ - деформируютс€ не только плоскости, включа€ привалочную плоскость под головку. Ќарушаетс€ соосность коренных опор коленчатого вала.

— некоторой деформацией плоскости (в пределах 0,05-0,07 мм) еще можно смиритьс€ (в конце концов, прокладка головки обладает некоторой пластичностью). Ќо вот несоосность опор может привести к заметному снижению ресурса и даже к новому капитальному ремонту уже через несколько дес€тков тыс€ч километров.

»скривлением опор больше страдают р€дные многоцилиндровые моторы с числом цилиндров 5-6. Ќо и обычные четырехцилиндровые от беды не застрахованы. ќсобенно это касаетс€ отечественных моторов, потому что на некоторых заводах операци€ искусственного старени€ блока отсутствует - со всеми вытекающими дл€ механиков последстви€ми. ј тогда традиционными операци€ми - расточкой и хонингованием - блок цилиндров, да и весь мотор в целом, качественно не отремонтировать. Ќужно дополнительно обработать плоскости блока и постели подшипников коленчатого вала, иначе отремонтированный мотор долго не проходит.  стати, естественное старение блока - одна из причин того, почему старый блок лучше нового. ¬едь старый уже состарен, нужно только грамотно его отремонтировать, - и тогда ресурс мотора может быть заметно увеличен даже по сравнению с аналогичным новым двигателем.

 акие еще бывают дефекты

ѕостели подшипников коленчатого вала в блоке часто требуют ремонта не только по причине естественной деформации. ¬стречаютс€ повреждени€ опор из-за недостатка смазки и перегрева коренных подшипников. ¬ подобных случа€х нередко вкладыши проворачиваютс€ в постели и задирают ее поверхность. Ќо, даже если проворота не случилось, без ремонта постелей уже не обойтись - перегретые коренные крышки блока, как правило, сжимаютс€ по плоскости разъема с блоком так, что отверстие постели становитс€ эллипсным, причем эта эллипсность достигает 0,1 мм и более при норме не выше 0,02 мм.

»ногда нерадивые мастера крышки тер€ют. ƒаже если постаратьс€ их подобрать от аналогичного блока, они не подойдут, поскольку обрабатываютс€ за одно целое со Ђсвоимї блоком и невзаимозамен€емы. “огда без ремонта постелей оп€ть ничего не поправить.

” двигателей с нижним расположением распределительного вала (OHV) в блоке цилиндров установлены подшипники, которые тоже изнашиваютс€, причем весьма существенно. ќбычно втулки подшипников распредвала можно мен€ть на новые - у большинства моторов это не бог весть кака€ сложна€ операци€. » тут оп€ть отличились наши моторостроители - в свое врем€ из Ђволговскихї моторов втулки убрали, и теперь распредвал вращаетс€ непосредственно в блоке. ј блок-то нежесткий, его Ђкорежитї в процессе эксплуатации, и опорные поверхности подшипников изнашиваютс€ стремительно. ќставить их без ремонта при этом никак нельз€ - двигатель будет стучать, давление масла упадет, да и новый распредвал долго не проходит.  стати, ремонт в такой ситуации довольно трудоемок: надо растачивать отверсти€ и устанавливать втулки.  ороче, без специального оборудовани€, что называетс€, врукопашную, здесь не справитьс€.

¬озможны и другие, более мелкие, дефекты блоков. Ќапример, срыв резьбы под болт или шпильку креплени€ головки блока. „аще это случаетс€ у того же Ђволговскогої мотора.  огда-то проектировщиками был выбран (да так и осталс€ на дес€тки лет) слишком мелкий шаг резьбы.  огда резьба сорвана, приходитс€ ремонтировать гнездо - не мен€ть же блок из-за одной шпильки?

»ногда в блоке повреждаютс€ поверхности упорного подшипника коленвала. ≈сли изношенные упорные полукольца проворачиваютс€, а затем выпадают из блока, коленчатый вал может сильно повредить торцевые поверхности соответствующей коренной опоры. –емонт в этом случае сложен и, скорее всего, потребует индивидуального подхода.

 ак видим, суд€ по перечню дефектов, блок цилиндров становитс€ деталью дл€ сборки ремонтируемого двигател€ только в том случае, если его грамотно восстановили по всем тем рабочим поверхност€м, которые в этом нуждаютс€. ѕрактика показывает, что замена блока, особенно дл€ иномарок - зан€тие малоперспективное в первую очередь из-за его высокой цены. “ем более, что в подавл€ющем большинстве случаев дефект можно исправить.  ак это сделать, на каком оборудовании - читайте в наших следующих публикаци€х.

ƒругие наши статьи...


фото

»з-за удара шатуна на гильзе образовалась трещина

фото

–азрушившийс€ шатун легко пробивает стенку любого блока цилиндров

фото

 рышка коренного подшипника, вз€та€ от другого аналогичного двигател€, без ремонта к блоку не подойдет



—ћ÷ "јЅ-»нжиниринг"© 2001. ¬се права защищены