Ремонт блока цилиндров двигателя своими руками

Как проводится гильзовка?

Гильзовка цилиндра двигателя – это достаточно сложная процедура. Она требует не только специального оборудования, но и высокой квалификации специалиста и наличия у него большого опыта выполнения таких операций. Решение о замене гильзы принимается по результатам специальной диагностики, которая проводится при помощи специального аппарата – нутрометра.

Если блок цилиндра изначально гильзованный (как правило, при этом используется «мокрая» гильза), такой вид ремонта подразумевает замену гильзы на готовую ремонтную.

Если речь идет об установке «сухой» гильзы в негильзованный блок, то это более сложное мероприятие. Один из его возможных вариантов – это горячее гильзование.

Сначала производится расточка цилиндра

При этом чрезвычайно важно обеспечить правильную геометрическую форму и соблюдение точности всех размеров посадочного гнезда. Затем блок цилиндров нагревается, а гильза, наоборот, охлаждается в жидком азоте

Проводится ее обработка средством, препятствующим появлению конденсата. После этого втулка занимает свое место в посадочном гнезде.

Описанный способ гильзовки считается одним из самых лучших. Он позволяет достичь высокого качества установки, а именно плотной посадки и необходимого натяга в месте соприкосновения гильзы с блоком.

Если рассматривать ситуацию, когда блок изготовлен из алюминия и не подлежит расточке, гильза устанавливается методом запрессовки.

Причины износа постели распредвала

Вроде бы никаких видимых дефектов: шейки в норме, блок двигателя в порядке, вкладыши заменены. Паниковать нет причин. Проведем дефектовку постели распредвала.

Ремонт или восстановление постели распредвала своими силами возможно лишь в части, касающейся выявлению неисправностей и съёму постели. Ремонт, восстановление постели придётся выполнять на станке. Такова особенность этой детали. Но, давайте по порядку.

Причины выхода из строя постели распредвала, напрямую влияют и на возникновение неисправностей шеек распредвала.

• относительно долгий срок службы двигателя;
• «масляное голодание». Проще говоря, работа двигателя определенное время с недостаточным уровнем моторного масла;
• отсутствие определенного масляного давления в двигателе;
• двигатель работает со старым или засорившимся масляным фильтром;
• разжижение масла, происходящее из-за попадания в него топлива;
• перегрев двигателя, и не обязательно он может быть явным (когда пар над капотом до неба).

Для того, чтобы принять решение о том, что нужно: замена, ремонт, восстановление постели распредвала, необходимо провести элементарную проверку состояния постели.

Проверка диаметров производится при помощи индикаторного нутромера, который настроен на определенный размер.

Полученные результаты вы сравниваете с теми параметрами, которые указаны в мануале от производителя. Кстати, данную операцию очень желательно выполнять и тогда, когда вы решили произвести замену штатного распредвала на тюнинговый распредвал.

После получения результатов и сравнения их с требуемыми, нужно принимать решение. Вариантов всего два: замена постели и ремонт (восстановление) постели распредвала. Третьего не дано. Мы не станем вам описывать последствия того, как неисправная постель распредвала, в итоге, приводит к необходимости капитального ремонта двигателя или замене головки блока цилиндров.

Основные дефекты и неисправности блока цилиндров двигателя

Начнем с того, что существует два вида блоков цилиндров:

• чугунные БЦ;
• блоки из алюминиевых сплавов;

Как правило, блоки из чугуна  дополнительно упрочнены при помощи графита, а облегченные изделия из алюминия делают гильзованными (в блок вставляется гильза из чугуна). Также существуют алюминиевые блоки цилиндров без гильз. В состав сплава включен кремний, который значительно упрочняет блок.

Что касается гильзованных блоков, гильзы бывают «мокрыми» и «сухими». В первом случае охлаждающая жидкость напрямую контактирует с гильзой, тогда как во втором гильза плотно запрессована в тело блока  во время изготовления.

Так или иначе, каждое решение имеет свои плюсы и минусы, а также в процессе эксплуатации возникают различные повреждения и дефекты блока цилиндров или дефекты гильз блока (в зависимости от типа БЦ).

Ремонт блока цилиндров необходимо начинать с установления причины неисправностей и дефектовки. Зачастую основной проблемой на моторах с большим пробегом является износ поверхности цилиндра или гильзы. На поверхности (зеркале) цилиндра появляются задиры, могут образоваться трещины, раковины и т.д.

Также нередко возникает износ цилиндров по направлению оси коленвала. Как правило, к повреждениям цилиндров на «свежем» моторе приводит перегрев двигателя или гидроудар, а также снижение уровня или значительная потеря свойств моторного масла.

Реже причиной дефектов блока становится неожиданное разрушение поршневых колец и другие непредвиденные поломки. Еще добавим, что в БЦ часто происходит деформация постели подшипников коленвала и т.п.

• Что касается износа поверхностей цилиндров,  в этом случае такой износ зачастую является «естественным», то есть становится результатом эксплуатации двигателя в нормальных рабочих режимах. Сам ремонт цилиндров в этом случае зачастую предполагает расточку и хонингование цилиндра (нанесение хона). Это позволяет убрать эллипсность цилиндра, удалить царапины и задиры на зеркале.
• Более сложным случаем можно считать обрыв шатуна,
  так как повреждения обычно более серьезные. Также причиной возникновения дефектов блока является и обрыв клапана, разрушение седла клапана и т.д. Результат — задиры на поверхности цилиндра и другие повреждения. Также в списке частых неисправностей следует выделить трещины блока или гильзы.
• Еще добавим, что существуют так называемые «скрытые» проблемы, то есть определить дефекты визуально в рамках поверхностного осмотра может быть затруднительно. При этом неквалифицированный ремонт, который ограничен банальной  заменой изношенных частей, все равно приведет к тому, что двигатель потребуется разбирать повторно через несколько сотен или тыс. километров  пробега.

К указанным «скрытым» дефектам, прежде всего, следует отнести деформацию блока цилиндров. Зачастую такая деформация является следствием нарушения технологии в процессе изготовления блока. Простыми словами, если в блоке не снять внутреннее напряжение, возникнет деформация.

Кстати, данная проблема больше присуща блокам из чугуна. Также к деформации блока (как чугунного, так и алюминиевого) может привести перегрев двигателя или его неравномерный нагрев во время эксплуатации.

Устройство блока цилиндров

Внутри блока располагают сквозные отверстия с отшлифованными стенками, внутри которых перемещаются поршни. В нижней части имеется специальная постель, на которой, посредством подшипников, закрепляются концы коленчатого вала. Там же находится поверхность, предназначенная для крепления поддона, в сборе с которым он представляет собой картер для смазывающего вещества.

Верхняя часть блока имеет идеально ровную поверхность, к которой с помощью болтов крепится головка блока цилиндров. То, что сейчас все привыкли называть цилиндрами, образуются из головки и самого блока. Сбоку же, блок имеет специальные кронштейны для крепления к кузову автомобиля.

Внутри цилиндров могут располагаться специальные гильзы, которые запрессовываются внутрь с использованием специальных механизмов. Гильзы нашли широкое применение в блоках цилиндров, изготовленные из алюминия.

Все детали, которые крепятся к двигателю, имеют специальные уплотнительные прокладки, которые не допускают утечку масла через места соединений. При ремонте ГБЦ, рекомендуется все эти прокладки заменить. 

Предварительный этап

Выполнить все необходимые операции прямо на автомобиле при открытом капоте не представляется возможным, за редким исключением. И как раз заменить, к примеру, маслосъемные колпачки можно прямо на месте.

Стоит заметить, что большую часть технологического процесса ремонта головки блока цилиндров автолюбители способны выполнить самостоятельно и без привлечения со стороны профессионалов. При этом все зависит от того насколько сложно устроен силовой агрегат, а также навыком и умений самого ремонтника.

До того как снимать ГБЦ, нужно для начала заняться сверкой положение обоих валов — коленчатого и распределительного по соответствующим меткам. И если в отношении автомобилей российского производства такую процедуру можно опустить. Однако в отношении некоторых зарубежных силовых агрегатов желательно даже нанести несколько дополнительных меток.

Сама технология демонтажа во всех подробностях приведена в руководстве по ремонту каждого конкретного автомобиля. Однако можно привести ряд общих примеров. До того как начинать отворачивать болты крепления, их нужно предварительно поочередно ослабить на пол или целый оборот, начиная с середины. И только после этого вывернуть полностью. Это обусловлено тем, что может возникнуть коробление ГБЦ по причине неравномерного усилия, когда одно из креплений затянуто сильно, а другой слабо.

У большинства двигателей зарубежного производства к головке подключено несколько вакуумных трубок. Если нет конкретной схемы, какая из них куда ведет, следует все магистрали разметить, схематично разрисовать либо сфотографировать. Главное не полагаться на собственную память даже при минимальном количестве трубок. Хоть и многие уверены в ней ведь она имеет свойство подводить в самые неподходящие моменты. Если будет допущена ошибка, то ремонт затянется на неопределенный срок.

Разборка

После того как механизм будет снята с блока двигателя ее саму нужно разобрать, вынуть клапаны. Чтобы снять пружины удобнее воспользоваться приспособлением рычажного типа. Они позволяют нажимать на тарелку с пружинами и одновременно толкать закрывающий и открывающий шток в другом направлении. Однако, когда таковых нет в наличии, подойдет традиционный съемник.

Ряд «мастеров» приноровились разбирать ГБЦ сугубо «народной» методикой — сильный удар через стальную трубу по тарелке. Только так делать ни в коем случае не стоит! Особенно в тех случаях, когда шток не планируется менять. «Ударная» разборка оставляет засечки на стержнях клапанов от тарелок. А ведь именно в этом месте двигается маслосъемный колпачок.

К тому же легко просто согнуть шток, в особенности те, у которых тонкий стержень. Да и сухари в ходе такой манипуляции разлетаются в разные стороны, и их вряд ли потом отыщешь. А после того, как узел будет разобран, его нужно очистить и хорошо промыть. После этого стоит переходить к анализу объема предстоящих работ.

Удаление накипи

Накипь в водяной рубашке ухудшает охлаждение двигателя, вызывает его перегрев и потерю мощности. Для удаления накипи все круглые отверстия водяной рубашки закрывают деревянными пробками, а к фасонным отверстиям привертывают пластины с резиновыми прокладками. Затем в рубашку заливают раствор следующего состава:

• Каустическая сода: 50 г.
• Керосин: 10 г.
• Вода: 1 л.

Через 6—8 час. раствор выпускают и рубашку промывают водой.

Блоки с алюминиевыми головками (автомобилей М-20 «Победа», ГАЗ-51) промывают 3%-ннм раствором соляной кислоты, который заливают на 30—40 мин.; после этого раствор выпускают и рубашку цилиндров промывают чистой водой.

Устранение трещин цилиндров и водяной рубашки

Трещины на стенках цилиндров и водяной рубашки являются следствием замерзания воды в блоке, заливки холодной воды в перегретый двигатель, неосторожного обращения с блоком при ремонте, запрессовки гильз с большим натягом. Наличие трещин на стенке цилиндра сопровождается попаданием в него воды, что влечет за собой перебои в работе двигателя и падение мощности

При наличии трещин на стенке водяной рубашки получается подтекание воды по наружной поверхности двигателя. Трещины можно обнаружить путем испытания цилиндров и рубашки подкрашенной водой под давлением в течение 1—2 час. Цилиндры испытывают под давлением 20—25 ат, а водяную рубашку — под давлением 2—3 ат

Наличие трещин на стенке цилиндра сопровождается попаданием в него воды, что влечет за собой перебои в работе двигателя и падение мощности. При наличии трещин на стенке водяной рубашки получается подтекание воды по наружной поверхности двигателя. Трещины можно обнаружить путем испытания цилиндров и рубашки подкрашенной водой под давлением в течение 1—2 час. Цилиндры испытывают под давлением 20—25 ат, а водяную рубашку — под давлением 2—3 ат.

Место и размер трещины определяются отложением красящего вещества.

Иногда удается установить наличие трещины и более простым способом. Для этого предполагаемое место трещины смачивают керосином, а затем насухо вытирают и посыпают сухим порошком мела. Через 1—2 часа керосин, проникший в трещину, выйдет на поверхность и даст отчетливую желтую полоску, по которай легко определить наличие и границы трещины.

Трещины цилиндра устраняют установкой гильз или газовой заваркой со стороны водяной рубашки (для этого специально вырезают кусок стенки водяной рубашки против трещины цилиндра); при этом подогревают весь блок цилиндров на древесном угле.

Операция заварки — сложная и ответственная и поэтому применяется редко.

Трещины водяной рубашки заделывают штифтовкой, наложением заплат, металлизацией, замазкой и реже сваркой.

Штифтовка производится в следующем порядке:

1. Засверливают концы трещины сверлом 4,8 мм и просверливают отверстия по всей длине трещины на расстоянии 8 мм.
2. Нарезают резьбу в отверстиях метчиком 6 мм, затем завертывают в отверстия стержни из красной меди и обрезают их ножовкой так, чтобы они выступали на 1,5—2 мм.
3. Просверливают отверстия посредине между стержнями и нарезают в них резьбу, затем завертывают стержни, которые должны захватывать ввернутые раньше.
4. наложить заплату на место трещины, легкими ударами пригнать ее по месту, пользуясь заплатой как шаблоном, накернить, просверлить отверстия в блоке сверлом 4,8 мм и нарезать в них резьбу метчиком 6 мм;
5. смазать заплату суриком, наложить на место и привернуть ее стальными винтами; при наложении заплаты на головку блока под заплату нужно установить свинцовую прокладку;
6. расчеканить края заплаты и опробовать блок водой под давлением 2—3 ат.

Металлизацией заделывают небольшие трещины, которые предварительно разделывают крейцмейселем, обезжиривают, после чего металлизируют посредством металлизатора.

Замазкой заделывают только небольшие трещины, причем замазку соответствующего состава наносят на подготовленную трещину и в течение 1—2 час. просушивают. Подготовка трещины заключается в зачистке ее и в обезжиривании.

Мелкие волосяные трещины можно заливать соляной кислотой в смеси с нашатырем; при этом трещина затягивается отлагающейся ржавчиной.

Заварку трещины производят в следующем порядке:

1. расфасовывают трещину для получения скоса стенок под углом 45°;
2. медленно нагревают блок до температуры 650—700° в термической печи;
3. прогретый блок закрывают листовым асбестом, оставляя открытыми только места сварки;
4. заваривают трещины чугунными электродами;
5. помещают блок в печь и медленно его охлаждают (6—8 час);
6. производят механическую обработку шва, затем испытывают блок водой.

Немного о гильзах

Гильза цилиндра – это съемная металлическая вставка или втулка для блока цилиндров, заменяющая собой его стенки. В ней располагается поршень. Рабочий объем цилиндра прямо пропорционален объему этой вставки.

Гильзы бывают двух типов – мокрые и сухие. Первые с одной стороны контактируют с охлаждающей жидкостью. Они дополнительно снабжаются прокладками или уплотнителями. Их предназначение заключается в том, чтобы предотвратить переход охлаждающей жидкости из системы в цилиндр, а газов из него в охлаждающую систему. Такие гильзы легче всего ремонтируются. Вторые из упомянутых контакта с антифризом не имеют.

Втулки блока двигателя должны обладать определенными качествами, а именно прочность, надежность, стойкость к коррозийным процессам, механическим и температурным влияниям. Большое значение имеет форма и толщина стенок детали. Так, показатели эллипсности и конусности элемента не должны быть больше двух сотых миллиметра, а разница в толщине стенок не может быть выше одной сотой миллиметра. Гильзовая поверхность должна отвечать восьмому-десятому классу. Наличие запаса для последующей дополнительной расточки детали после ее установки в блок также является важным фактором.

Блоки, изготовленные из чугуна, требуют чугунных вставок, алюминиевые блоки подразумевают установку алюминиевых вставок.

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.

ПРАЙС-ЛИСТ

Зачем нужно растачивать блок цилиндров

В настоящее время расточка блока цилиндров делается чаще из желания увеличить мощность двигателя, тогда как раньше к подобным работам приступали чаще с целью ремонта силового агрегата.

Как известно, в процессе работы все элементы мотора испытывают серьезные нагрузки. Особенно это касается цилиндров и поршней. В процессе работы поршень постоянно трется о стенки цилиндра с огромной скоростью. Несмотря на то, что стенки цилиндров выполнены из прочной стали, она все равно стирается в процессе работы поршней, а сам цилиндр деформируется, переставая быть идеальной округлой формы. Из-за изменения формы цилиндров в сторону овала, ухудшается прилегание поршневых колец, вследствие чего при детонации топливовоздушной смеси отработавшие газы попадают в картер, как и сама горючая смесь. Отсюда сразу начинает снижаться общая мощность двигателя, а мотор начинает активно потреблять масло.

Важно: Основным симптомом, указывающим на «овализацию» цилиндров и попадание отработавших газов в картер, является сизый дым из выхлопной трубы в процессе работы двигателя. Также данный симптом характерен при залегании компрессионных колец

Причиной того, что раньше более часто к расточке блока цилиндров прибегали при необходимости ремонта, а сейчас из-за тюнинга, кроется в шагнувших вперед технологиях. Дело в том, что до конца 1990-х годов сложно было найти в продаже хорошее масло или охлаждающую жидкость. Вернее, они были хороши для тех времен, тогда как сейчас они значительно лучше и сложнее. Каждое моторное масло – это настоящий «склад химии», равно как и охлаждающая жидкость. Различные присадки позволяют значительно продлить жизнь мотора до капитального ремонта. Если раньше капитальный ремонт двигателя, в том числе и расточка блоков цилиндров по причине их «овализации», мог потребоваться уже через 50-60 тысяч пробега, то сейчас современные моторы при правильном уходе за ними достигают подобного износа к 200-250 тысячам километров пробега.

Если проводится расточка блока цилиндров с целью реанимации двигателя, здесь все довольно просто. На специальных станках избавляются от овальной формы цилиндров, стачивая «лишнее». Далее устанавливаются новые поршни большего размера, и после этого можно проехать на автомобиле еще десятки тысяч километров.

Если же проводится расточка блока цилиндров с целью тюнинга автомобиля, все проходит точно также, но изначально цилиндры имеют правильную форму, соответственно, можно выбрать степень, до которой они будут растачиваться, поскольку здесь нет необходимости избавляться от «овализации». Расточив цилиндры и установив поршни большего размера, можно добиться увеличение мощности. Это происходит, поскольку, чем больше поршень, тем больше топливовоздушной смеси удастся засосать, а чем больше сгорит топлива в процессе работы, тем больше давление при воспламенении на поршень и отсюда возникает увеличение мощности.

Ремонт клапанных седел

Небольшой износ клапанного седла устраняют притиркой к нему клапана. При значительном износе клапанное седло фрезеруют конусными фрезами, вначале черновой фрезой с углом 45° (седло выпускного клапана двигателя ЗИС-120 фрезеруют фрезой с углом 30°), затем фрезой с углом 75° (снимают нижнюю фаску) и, наконец, фрезой с углом 15° (снимают верхнюю фаску). После этого седло окончательно обрабатывают чистовой фрезой с углом 45°.

Фрезерование можно производить только в том случае, если направляющие втулки клапанов мало изношены или они новые и обеспечивают плотную посадку стержня фрезы. При фрезеровании не следует снимать излишний слой металла, чтобы не уменьшить срок службы седла.

После фрезерования седло шлифуют конусным камнем при помощи электродрели и притирают клапан. При большом износе седла или после неоднократного фрезерования, когда верхняя кромка головки клапана опускается ниже кромки седла на 0,5 мм, гнездо растачивают на сверлильном станке торцевой фрезой и впрессовывают в него чугунное кольцо с натягом 0,12—0,2 мм, которое затем обрабатывают коническими фрезами в последовательности, указанной выше. Если же в блоке предусмотрена установка сменных седел, то изношенное седло заменяют новым ремонтного размера.

Для замены седла клапана необходимо:

1. Выпрессовать изношенное седло из блока, пользуясь специальным съемником; съемник установить в седло так, чтобы его рычажки были ниже кольцевого пояска седла; затем подвернуть винт разжимного конуса и натяжной гайкой выпрессовать седло.
2. Расточить гнездо в блоке торцевой фрезой, учитывая посадку седла с натягом 0,12—0,2 мм.
3. Запрессовать новое седло и расчеканить его края оправкой.
4. Прошлифовать седло и притереть к нему клапан.

Заводы выпускают седла ремонтных размеров с наружным диаметром, увеличенным на 0,05 и 0,25 мм для двигателей ГАЗ-51 и М-20 «Победа» и на 0,5 мм — для двигателя автомобиля «Москвич».