Ремонт блока цилиндров двигателя: пошаговая инструкция с описанием, устройство, принцип работы, советы мастеров

Блок – это основная часть практически любого двигателя внутреннего сгорания. Именно к блоку цилиндров (далее по тексту БЦ) крепятся все прочие детали, начиная от коленвала и заканчивая головкой. Изготавливают БЦ сейчас преимущественно из алюминия, а ранее, в более старых моделях авто, они были чугунными. Поломки блоков цилиндров – отнюдь не редкость. Поэтому начинающим автовладельцам будет интересно узнать о том, как ремонтировать данный узел. Давайте узнаем о типичных поломках, а также о способах и технологиях ремонта блока цилиндров двигателя. Эта информация будет интересна для каждого, кто владеет автомобилем.

Краткое устройство

Непосредственно внутри блока имеются сквозные отверстия со шлифованными стенками – внутри этих отверстий двигаются поршни. В нижней части БЦ сделана постель, на которой через подшипники закреплены концы коленвала. Там же сделана специальная поверхность для закрепления поддона.

На верхней части блока имеется тоже идеально ровная шлифованная поверхность. К ней при помощи болтов прикрепляется головка. То, что многие сегодня называют цилиндрами, образуется из блока и головки. Сбоку на БЦ имеются кронштейны для крепежа двигателя к кузову автомобиля.

Внутри цилиндра могут быть установлены гильзы. Они широко применяются в алюминиевых блоках. Каждая деталь, которая крепится к мотору, оснащена уплотнительными прокладками, которые не допускают возможные утечки двигателя. Благодаря данным элементам антифриз не смешивается с маслом и наоборот. Прокладки всегда должны быть целыми, иначе это плохо влияет на работу ДВС.

Типичные неисправности

Прежде чем заниматься темой ремонта блока цилиндров двигателя, необходимо ознакомиться с наиболее частыми неполадками данного узла. Какие-то неполадки можно устранить своими силами в гаражных условиях, для устранения других понадобится специальное оборудование.

В процессе работы двигателя в блоке цилиндров ДВС могут образоваться следующие виды дефектов. Это естественный износ стенок цилиндра, задиры и риски на стенках. Также нередко образуются трещины как цилиндров, так и водяной рубашки или ГБЦ. Подвергаются износу и клапанные седла. Также на них могут образоваться трещины или раковины. Ломаются шпильки, а также болты, крепящие головку блока цилиндров к самому блоку.

Есть и менее серьезные проблемы – это накипь в рубашке системы охлаждения, а также нагар в ГБЦ. Из-за коррозионных процессов, работы блока в условиях повышенных температур, трения поршней и коленвала о стенки цилиндра они со временем приобретают эллипсность в плоскости, где качается шатун. Также образуется конусность по длине цилиндров.

Причины износа

Когда топливо сгорает в камере сгорания, газы попадают в канавки поршневых колец и сильно отжимают их к зеркалу цилиндра. Сила давления по мере того, как поршень движется вниз, становится меньше. Поэтому цилиндры изнашиваются в верхней части больше, чем в нижней. Что касается смазки, то в верхней части цилиндров она хуже из-за воздействия высоких температур. Сила, которая действует на поршень в двигателе при его рабочем ходе, делится на две важные составляющие.

Первая часть этой силы направлена вдоль шатунов. Вторая часть направлена перпендикулярно оси цилиндров. Она прижимает поршни к левой стороне стенки. Когда сжатие передается от коленвала к шатуну, то сила также разлагается на две части – одна работает вдоль шатунов и сжимает топливную смесь, а вторая жмет поршень к правой стенке цилиндров. Боковые силы работают также на тактах впуска и выпуска, однако в значительно меньшей мере.

В результате действия боковых сил цилиндры имеют износ в плоскости работы шатуна и получается овальность. Значительнее износ левой стенки, так как боковая сила при рабочих ходах поршней самая высокая.

Кроме образования овальности, воздействие боковых сил также вызывает конусность. По мере того как поршень движется вниз, воздействие боковых сил уменьшается.

Задиры на стенках цилиндра образуются из-за перегревов, масляного голодания, загрязненности масла, недостаточных зазоров между стенками цилиндра и поршнем, плохо закрепленных поршневых пальцев, по причинам поломки поршневых колец. То, насколько сильно изношен цилиндр, можно определить при помощи индикатора или нутромера.

Как правильно измерить износ?

Овальность или эллипсность нужно измерять в поясе, который расположен на 40-50 мм ниже от верхней части камеры сгорания. Измерять нужно в плоскостях, которые взаимно перпендикулярны. Износ будет минимальным по оси коленвала, а максимальным – в той плоскости, которая перпендикулярна оси коленвала. Если есть разница размеров, то это и будет величиной овальности.

Чтобы определить конусность, индикатор следует индикатор установить вдоль камеры сгорания. Плоскость выбирают перпендикулярной оси коленвала. Если в показаниях индикатора имеется разность размеров, то это и есть размер конусности. При этом нужно измерять нижнюю и верхнюю часть цилиндра. Индикатор опускают строго вертикально, чтобы он не отклонятся ни в одну из сторон.

Если размер эллипсности выше, чем допустимые 0,04 мм, а конусность более 0,06 мм, на стенках имеются задиры и риски, тогда необходим ремонт блока цилиндров двигателя.

Под ремонтом нужно понимать увеличение диаметра до ближайшего ремонтного размера, установку новых поршней и других сопутствующих элементов. В зависимости от того, насколько изношены цилиндры, их шлифуют, растачивают и затем доводят, устанавливают гильзы.

Шлифование БЦ

Эту операцию выполняют преимущественно на внутришлифовальных станках. Камень на этом оборудовании имеет значительно меньший диаметр, чем размер цилиндра. Камень может двигаться вокруг оси, по окружности цилиндра, а также вдоль оси камеры сгорания.

Процесс ремонта блока цилиндров двигателя, таким образом выполняемый, очень длительный и сложный, особенно если нужно снимать большой слой металла. Поверхность камеры сгорания становится волнистой и может забиваться пылью. Последняя проникает в поры в чугуне – после ремонта в дальнейшем это может вызывать интенсивный износ колец и поршней. Шлифовка цилиндров сейчас применяется крайне редко.

Растачивание

Ремонт чугунных блоков цилиндров двигателя может выполняться и таким образом. Используют расточные стационарные и мобильные станки. Мобильные вертикально-расточные агрегаты крепят в процессе непосредственно к блоку. При этом для обработки первого и третьего цилиндров станок закрепляют сверху болтами, которые пропускаются через второй цилиндр. Перед тем как окончательно закрепить станок, шпиндель его тщательно центрируется с помощью кулачков. Резец настраивают на необходимый размер при помощи микрометра или нутромера.

Минусом растачивания считается необходимость последующей доводки – на поверхности без доводки остаются следы работы режущего инструмента. Доводку при ремонте блока цилиндров дизельного двигателя, бензиновых агрегатов выполняют в специальных или сверлильных станках. В более простых случаях можно обойтись электродрелью и доводочной головкой с абразивными камнями. В процессе любой доводки обрабатываемый цилиндр обильно поливают керосином.

В конце обработки конусность, а также эллипсность не должны быть более 0,02 мм. Алмазное растачивание выполняют твердосплавными резцами на малых подачах и больших скоростях. Лучше работать на специальных расточных станках.

Гильзование

Такая технология ремонта блока цилиндров двигателя выбирается, когда износ цилиндра больше, чем последний ремонтный размер. Также гильзование выбирают, если на поверхности имеются очень глубокие задиры и риски.

Цилиндр необходимо расточить до такого диаметра, который позволит установить гильзу с толщиной стенок до 2-3 мм после растачивания. В верхней части камеры сгорания нужно сделать специальную выточку под буртик для гильзы.

Гильзу изготавливают из материалов, которые близки по свойствам к материалу цилиндров. Наружный диаметр должен иметь припуск под запрессовку. Гильзу, а также стенки цилиндра смазывают маслом и гидравлическим прессом запрессовывают. Если пресса нет, гильзы можно установить при помощи ручного приспособления.

Ремонт седел клапанов

Наряду с БЦ может понадобиться и ремонт головки блока цилиндров двигателя. Если износ седел клапанов небольшой, то это можно устранить простой притиркой клапана к седлу. Если износ значительный, тогда седло фрезеруется конусной фрезой. Первым делом обрабатывают фрезой черновой с углом 45 градусов. Далее выбирают фрезу с углом 75 градусов. После берут деталь углом в 15 градусов. Затем можно обрабатывать седло чистовой фрезой.

Фрезеровка будет эффективная только тогда, если направляющие клапанов имеют минимальный износ или вообще новые.

В процессе ремонта блока цилиндров 406 двигателя после фрезеровки седло шлифуется конусными камнями дрелью и притирается клапан. Если износ седел большой, то гнездо нужно расточить на станке торцевыми фрезами и запрессовать туда чугунное кольцо, которое затем нужно обработать в вышеописанной последовательности.

Если есть возможность замены сменного седла, то для облегчения ремонта головки блока цилиндров 406 двигателя просто меняют старое седло на новое.

Ремонт втулок клапанов

Если изношены направляющие втулки клапанов, тогда их можно восстановить развертыванием длинной разверткой под ремонтный размер. Если износ втулки значительный, то их следует удалять под прессом и менять на новые. При запрессовывании новых втулок натяг должен быть 0,03 м. Затем диаметр втулки развертывают под номинальный размер.

Ремонт направляющих толкателей

Эти элементы, изготовленные в блоке в отдельных частях в процессе ремонта головки блока цилиндров 402 двигателя, обрабатываются развертыванием под ремонтные размеры стержня толкателя или посредством замены стержней толкателей.

Заключение

Как видно, выполнить капитальный ремонт двигателя без специальных станков и специального инструмента нельзя. Но если повреждения незначительные, особо отчаянные мастера растачивают цилиндры обыкновенной электрической дрелью с наждачной бумагой. На самом деле страшного в капитальных ремонтах ничего нет – в большинстве случае цены на расточку и другие операции невысоки. Ремонт головки блока цилиндров дизельного двигателя можно выполнить в гараже своими руками по аналогии с бензиновыми ГБЦ.

Надежность автомобиля

Ремонт блока цилиндров двигателя

Ответственный элемент блока цилиндров — опорные поверхности под бурты гильз. От точности выполнения их размеров в значительной степени зависит работа деталей цилиндро-поршневой группы дизеля. В исходном технологиче­ском процессе опорные поверхности под опорные бурты, а также верхние и нижние посадочные пояски под гильзы обрабатывались перемещением резцов с осевой подачей за две операции с разных установок. При таком методе требования плоскостности опорных поверхностей и перпендикулярности их общей оси посадочных поясков под установку гильз выдерживались нестабильно. Это отрицательно сказывалось на деформации последних, повышались контактные напряжения и износ опорных поверхностей блока и бурта гильзы. При новом методе обработки подрезается торец под упорный бурт гильзы цилиндров резцом с радиальной подачей одновременно с растачиванием внутренних посадочных отверстий рис. 9. Радиальная подача резца при подрезке торца осуще­ствляется через реечную зубчатую пару, которая смонтирована и расточной оправке. При такой схеме обработки не плоскостного торца по диаметру получается в пределах 0,02 мм и по его ширине до 0,01 мм, неперпендикулярность торца к оси отверстия под гильзы на диаметре 160 мм— в пределах 0,025 мм. Это значит, что нужно уменьшить зазор в нижнем пояске между гильзой и блоком цилиндров до 0,05—0,09 мм, что положительно отразится запасе по кавитационному разрушению, улучшилась герметичность стыка гильзы блоком цилиндров. Раньше наблюдалось разрушение блока и гильзы цилиндров после 6000 ч. работы двигателя . Оно происходило в результате вибрации гильзы от ударов при перекладке поршня в области нижнего уплотнительного пояска.. При этом вода из системы охлаждения попадала в картерное масло, из-за чего снижалась надежность двигателя. В настоящее время в этом месте установлено резиновое уплотнительное кольцо. При проработке узла кавитационной защиты был выбран технологически оптимальный вариант конструктивного выполнения уплотнения, не потребовавший изменения блоков цилиндра. Плоское резиновое кольцо цилиндра с натягом надевают на гильзу, после чего устанавливают ее в расточке блока. Дополнительно ужесточили испытание блоков на герметичность водяной полости и масляных каналов путем увеличения давления на стендах соответственно с 4 до 6 кгс/см а и с 12 до 16 кгс/см 2 .

В целях повышения надежности работы коленчатого вала, вкладышей коренных подшипников, привода масляного насоса и других деталей, сопрягаемых с блоком, у шести- и восьми цилиндровых двигателей повышена структурная жесткость картерной части блока за счет введения поперечных стяжек болтов связывающих крышки коренных опор с его боковыми стенками. С переходом на усиленный блок цилиндров со стяжными болтами были проверены раз­личные варианты материала крышки. В случае применения стали весьма за­труднительным оказалось выполнить тех­нические условия по чистоте и точности растачивания отверстий в чугунном блоке и стальной крышке. Исследования пока­зали технологическую приемлемость в ка­честве материала крышки ковкого чугуна КЧ 35-10. Для выявления геометрии ин­струмента, оптимальной марки твердого сплава и технологических режимов про­веряли обрабатываемость материалов на образцах — спаренных крышках, одну из которых отливали из чугуна блока, дру­гую— из ковкого чугуна. Образец, ими­тирующий блок, изготавливали из серого перлитного чугуна и подвергали отжигу: микроструктура материала — феррит с участками зернистого и пластинчатого перлита и графита, залегающего в виде пластин прямолинейной и завихренной формы НВ 170-241. Микроструктура крышки ковкого чугуна состоит из участков феррита и перлита. Графит залегает в виде гнезд углерода отжига, НВ 155—163.

По установленной на автоматической линии технологии раста­чивание в однородном материале (блок-крышка) ведется при:

t = 0,2-0,3 мм — глубина подачи,

s = 0,14 мм/об — подача,

V = 100 м/мин — скорость резанья,

Частота вра­щения — 275 об/мин.

Геометрия резца из сплава ВК4: φ = 75°, φ 1= 15°; α = α1 = 8°; γ = 5°; γ = 0; r = 0,5ч-0,8 мм. В ходе испытаний, проводимых на алмазно-расточном станке, установ­лена новая геометрия резца: φ= 60°; φ1 = 15°; γ = 5°; γ = —5°; α = α1 = 6°; r = 1,0- 1,2 мм.

Материал — твердый сплав ВКЗМ, стойкость которого в 1,5 раза выше стойкости сплава ВК4.