Піддається ремонту поршнева група в різних випадках: при значному зносі деталей, що труться, внаслідок чого знижується тиск в циліндрах, при руйнуванні поршнів (наприклад, після обриву ременя газорозподільного механізму), а також при плановому обслуговуванні - після досягнення певного пробігу. Виявити несправність нескладно, досить орієнтуватися на зовнішні ознаки або на характеристики двигуна. Але необхідно знати основні симптоми поломок, щоб своєчасно їх виявити і виправити.
З чого складається двигун?
Основа будь-якого двигуна внутрішнього згоряння - це блок, масивний і важкий, в ньому є безліч отворів, через які циркулює охолоджуюча рідина, масло, а також проводиться рух механізмів, зокрема, поршнів. Між ними і блоком встановлені сталеві гільзи, які мають дзеркальну поверхню. Поршні передають поступальний рух під час займання палива через шатун колінчастого валу. Останній обертається за рахунок того що має особливу конструкцію.
Впуск паливо-повітряної суміші в камеру згоряння, а також випуск відпрацьованих газів відбувається через отвори в верхній частині мотора. Це головка блоку циліндрів. Щоб збільшити потужність двигуна, ці отвори закриваються клапанами, які приводилися в рух розподільчим валом. Останній має кулачки, які максимально синхронізовані і дозволяють проводити відкриття своєчасно. Між розподільним і колінчастим валами натягнутий гнучкий ремінь або металевий ланцюг. Перед установкою цих елементів необхідно провести синхронізацію всіх валів - виставити їх по мітках.
Що таке поршень?
Можна навіть сказати, що це основа всієї системи. Саме з його допомогою створюється тиск в циліндрах, а під час вибуху паливо-повітряної суміші він зміщується в нижнє положення і приводить в рух колінчастий вал. Виготовляються поршні зі сплавів на основі алюмінію. У верхній частині є канавки для кілець - компресійних і маслос'емного. Призначення їх зрозуміло з назв: перші необхідні для створення тиску, а другі - для зняття масляної плівки з внутрішньої поверхні циліндра. Саме з їх допомогою циліндро-поршнева група нормально функціонує.
Приблизно в середині, трохи нижче кілець, знаходиться палець, за допомогою якого проводиться установка поршня на шатун. У деяких автомобілях з метою безпеки двигуна під час обриву ременя ГРМ застосовуються поршні, у верхній частині яких, зверненої в бік клапанів, зроблені виїмки. При розриві ременя колінчастий вал продовжує переміщати все поршні, а клапани падають в нижнє положення. Результат - сильні удари тарілок клапанів об поверхню поршнів. Виїмки дозволяють уникнути цього.
Колінчастий вал двигуна
Колінвал - це суцільнометалева конструкція, що має своєрідну форму. З його допомогою здійснюється згладжена робота всіх циліндрів. Наприклад, при положенні одного у верхній мертвій точці інший знаходиться в нижній, а третій з четвертим - на підході до ВМТ і НМТ відповідно. Між поршнем і колінчастим валом встановлений шатун. Він рухомий закріплений з обох країв. Коли проводиться ремонт поршневої групи, обов'язково замінюються вкладиші на місці з'єднання шатуна з колінчастим валом.
Ковзання шатуна на колінчастому валу забезпечують вкладиші з канавками. За ним надходить масло, яке змащує поверхні і зменшує тертя. Колінвал з одного боку має маховик - важкий збалансований металевий диск, який дозволяє позбутися від незначних вібрацій, що виникають при роботі. З іншого боку встановлюються шківи для приводу газорозподільного механізму і додаткового обладнання (ГУР, компресор кондиціонера, електричний генератор, та ін.).
Розподільчий вал і ГБЦ
Ці вузли впливають на те, наскільки правильно буде здійснюватися подача паливної суміші і відведення газів після згоряння. При русі поршня вгору відбувається відкривання випускних клапанів, під нинішнім тиском згорілі гази йдуть в випускний колектор. Незадовго до досягнення ВМТ відбувається закривання випускних і відкривання впускних клапанів. У момент, коли поршень знаходиться в крайньому верхньому положенні, пробиває іскра, суміш з бензину і повітря вибухає. Так як на цей момент всі отвори герметично закриті, йому нікуди подітися - доводиться тільки йти вниз. І в підсумку шатунно-поршнева група здійснює обертання коленвала.
І така робота відбувається постійно. Для правильного функціонування необхідно встановлювати распредвал і колінвал синхронно. В іншому випадку робота всього двигуна виявиться неправильною: в момент, коли клапан повинен відкриватися для подачі палива, він буде закритий. Отже, займання суміші не відбудеться, а це головна умова стабільної роботи будь-якого двигуна внутрішнього згоряння. Встановлено распредвал в ГБЦ, виготовленої з алюмінієвих сплавів. Кріплення проводиться після кожної пари кулачків. По краях валу є підшипники для забезпечення плавного обертання.
Ознака зносу поршневої групи
Проведіть виміри тиску в кожному циліндрі. Воно повинно бути скрізь однаково. Причому відмінностей від даних, зазначених в технічні характеристики, Не повинно спостерігатися. Падіння компресії в двигуні можна виявити і під час руху. Так, автомобіль стає менш прийомистим, насилу перевозить декількох пасажирів. Це говорить про те, що циліндро-поршнева група має дефекти, зокрема більше вироблення. Зверніть увагу на те, що всі системи повинні функціонувати стабільно.
Аналогічні симптоми присутні і в разі порушень в системі запалювання або подачі палива. Тому для вірності необхідно упевнитися в тому, що тиск дійсно нижче норми. Найчастіше причиною такого є надмірний перегрів, коли охолоджуюча рідина закипає, а двигун працює без додаткового теплообміну. Кільця в порушених залягають і не стикаються з поверхнею циліндрів. Допоможе в цьому випадку лише капітальний ремонт.
проведення тюнінгу
При удосконаленні вузлів і агрегатів двигуна необхідно проводити їх полегшення. Але потрібно і враховувати те, що слід робити це розумно, без фанатизму, щоб не погіршити міцність і надійність механізмів. Наприклад, у поршнів сточують спідницю з внутрішньої сторони, що дозволяє зменшити вагу на кілька грам, але крутний момент помітно збільшується. Вся поршнева група двигуна потребує значного полегшення її елементів. Аналогічно проводиться зменшення маси колінчастого вала: з його поверхні забирається шар металу. Маховик, розташований на валу, теж піддається обробці: з внутрішньої частини знімається зайвий метал. Аналогічні дії виконати потрібно і з шатунами.
Варто зауважити, що при удосконаленні (тюнінгу) таких агрегатів, як маховик, колінвал, распредвал, обов'язково необхідно проводити після закінчення центрування і балансування. Оскільки це елементи, які обертаються навколо осі, якщо точка тяжкості виявиться зміщена, то з'явиться биття. І якщо воно занадто сильне, то руйнування агрегатів чекати залишиться не дуже довго. Ще простіше, але з фінансової сторони не надто вигідний, можна застосувати, якщо провести установку вузлів для конкретного двигуна, що вже пройшли процедуру полегшення. У них і форма дещо інша, і використовуваний матеріал за міцністю не поступається стандартному, зате маса його набагато менше. Зверніть увагу на пізні модифікації моторів. Наприклад, поршнева група "ВАЗ-2101" може бути замінена на більш досконалі елементи моделі 2103 або 2106.
Що ще врахувати при проведенні тюнінгу
Не потрібно зупинятися на досягнутому. Так як ви збільшили потужність і крутний момент, потрібно передбачити і більш ефективну мастило. Без модернізації масляного насоса нікуди не дітися. Систему мастила найкраще доповнити канавками з внутрішньої сторони вкладишів. Заняття не з легких, так як ці елементи з працею піддаються будь-якій обробці. Але виконати всі можна, хоч і витратите час. Також подбайте про систему охолодження. Режим роботи мотора істотно змінився, тому зі стандартним теплообмінником він може перегріватися.
Застосування зчеплення посиленого типу обов'язково, так як крутний момент вийшов в плюс. Стандартні диски можуть просто не витримати зрослих навантажень. Вижимний підшипник також підбирається, виходячи з нових характеристик. Але найголовніше - це модернізація гальм. Збільшення площі зіткнення колодки з диском - це ефективне рішення для забезпечення гальмування. На колесах ззаду слід відмовитися від застосування барабанних механізмів, віддавайте перевагу дисковим. Будь легковий автомобіль можна переобладнати таким чином. І якщо змінюються розміри поршневої групи, проводиться полегшення, то в обов'язковому порядку потрібне вдосконалення всіх агрегатів автомобіля.
розточування циліндра
Якщо вирішите під час ремонту зробити тюнінг, то намагайтеся враховувати всі вимоги, викладені вище. Але навіть заміна всіх агрегатів на стандартні дасть результат. Не варто забувати, що при зменшенні компресії в циліндрах падає потужність ДВС. Якщо з поршнями все гранично зрозуміло (досить придбати наступний ремонтний розмір), то з блоком все виявляється трохи складніше. Гільзи, розташовані в ньому, потрібно піддати проточці на спеціальному токарному верстаті. І є два варіанти проведення такої процедури.
Перший полягає лише в тому, що вся поверхня зменшується, їй надається форма правильного кола. Якщо поглянути на неї до ремонту, то вона виявиться швидше овальної. Другий спосіб - те ж саме, тільки після обробки наноситься на поверхню дрібна сітка. Називається ця процедура хонингованием. Існує думка, що такий спосіб збільшує потужність. Насправді ж, рифлена поверхня сильно зношує кільця. А через 10-20 тис. Км пробігу гільза і зовсім стає дзеркальною, хонінговка зникає. Якщо вирішите заощадити на ремонті так, щоб не нашкодити двигуну, то вибирайте перший спосіб розточування. Подібним чином ремонтується поршнева група "Камаз", а також всіх інших двигунів внутрішнього згоряння.
Головна рекомендація полягає в наступному: не намагайтеся проводити тюнінг або ремонт двигуна, якщо не впевнені в своїх силах або взагалі не розумієте, для чого потрібні ті або інші вузли. Віддайте все в руки професійних майстрів, які зроблять роботу максимально якісно.
Якщо ви бажаєте провести ремонт, то оціните і свої фінансові можливості. Навіть самостійне його проведення виллється в копієчку. Часом вигідніше виявляється придбати двигун з невеликим пробігом, ніж відновлювати свій. А так як мотор - це запчастина, а не номерний агрегат, то реєстрація в ГИБДД не потрібно (якщо він встановлений з автомобіля тієї ж моделі).
У неї входять поршень з поршневими кільцями, поршневий палець і шатун. Поршень 9 (рис. 8) сприймає зусилля від розширюються газів і через шатун 5 передає їх колінчастого валу. Поршні відливають з алюмінієвого сплаву.
Верхня частина поршня - головка - має днище. На голівці поршня проточені три кільцеві канавки для двох компресійних кілець 10 і одного маслос'емного. Від канавки масло-знімного кільця до внутрішньої порожнини йдуть дві щілиноподібні прорізи, за якими зайве масло, що знімається маслос'емниє кільцем з циліндра, скидається в картер двигуна.
Мал. 8. Шатунно-поршнева група:
а - поршень з шатуном, б - установка поршневих кілець; 1 - кришка шатуна, 2 - шатунні вкладиші, 3 - гайка, 4-болт, 5 - шатун, 6 - втулка верхньої головки шатуна, 7 - стопорне кільце, 8 - поршневий палець, 9 - поршень, 10 - компресійні кільця, 11 - кільцеві диски маслос'емного кільця, 12- осьової розширювач, 13 - радіальний розширювач; А -виступи
Зовнішня поверхня поршня луджена. Спідниця поршня в поперечному перерізі овальна, а по висоті має конічну форму: у верхній частині діаметр менше, ніж у нижній. У бобишках поршня зроблені отвори Для проходу масла до поршневого пальця. Отвір під поршневий палець зміщений від осі симетрії на 1,5 ... 2 мм в праву сторону двигуна. для правильної установки поршня в циліндр близько отвори під поршневий палець є мітка П або стрілка (на рис. не показано), яка повинна бути звернена в сторону передньої частини двигуна.
По зовнішньому діаметру поршні підрозділяються, як правило, на п'ять класів з різницею 0,01 мм, а по діаметру отвору під поршневий палець - на три-чотири категорії з різницею 0,004 мм. Така розбивка поршнів на класи і категорії допомагає під час збирання двигунів при підборі поршнів за відповідними класами гільз циліндрів і поршневих пальців за категоріями поршнів. Клас поршня (буква) і категорія отвори під поршневий палець (цифра) клеймуються на днище поршня.
Для створення ущільнення між стінками циліндра і рухається поршнем передбачені поршневі кільця.
Компресійні кільця 10 виготовляють зі спеціального чавуну. Верхнє компресійне кільце для збільшення зносостійкості покривається по зовнішньому діаметру шаром хрому, нижнє - для поліпшення підробітки - шаром олова. Для більш щільного прилягання кілець до стінок циліндра і канавок поршня на деяких компресійних кільцях роблять фаски або виточки на зовнішньої або внутрішньої поверхні.
Маслос'емниє кільця виготовляють сталевими у вигляді комплектів, що складаються з чотирьох елементів (двох дисків 11, радіального 13 і осьового 12 розширювачів), або чавунними - з прорізами для зйомок зі стінок циліндра масла.
Поршневі пальці 8 - сталеві, пустотілі. Зовнішня поверхня їх піддається загартуванню. У поздовжньому напрямку пальці фіксуються в поршні стопорними кільцями 7 з пружною дроту, розміщеними в канавках бобишек поршнів. Робоча поверхня пальців ретельно шліфується і полірується.
Шатун 5 - сталевий, кований. Стрижень шатуна двотаврового перетину. Нижня головка шатуна роз'ємна, в ній встановлюються вкладиші 2 шатунного підшипника. Шатун обробляється разом з кришкою 1, і тому вона невзаємозамінні з кришками інших шатунів.
Щоб при зборці не переплутати кришки шатунів, на кожному шатуне і відповідної йому кришці (збоку) ставлять клеймо - номер цього циліндра, в який вони встановлюються. При складанні цифри на шатуне і кришці повинні знаходитися з одного боку. Там, де нижня головка шатуна переходить в стрижень, передбачено отвір, по якому проходить масло, що змазує стінки циліндра.
Поршнева група складається з поршня в зборі, ущільнювачів і маслоз'ємних кілець, поршневого пальця. За конструктивними ознаками розрізняють поршні тронкових, для двигунів крейцкопфний типу і двосторонньої дії.
Тронкових поршні з'єднуються з шатуном поршневим пальцем. Для забезпечення газонепроникності порожнин циліндра поршень постачають кільцями ущільнювачів, а для запобігання потрапляння масла в камеру згоряння - маслос'емниє кільцями. Матеріалом для поршнів служить чавун марок СЧ24-44 і СЧ28-48 і сталь. Поршні невеликого діаметра швидкохідних двигунів можна виготовляти з алюмінієвих сплавів (АЛ1, АЛ2, АК2, АК4). Такі поршні мають малу вагу і невеликі температурні напруги в днище; недоліки поршнів - незначна зносостійкість і великий коефіцієнт теплового лінійного розширення.
Поршень (рис. 139) складається з нижньої напрямної частини - трійка або спідниці1 і верхньої частини - головки поршня3 з поршневими кільцями 2. Конфігурація камери згоряння двигуна, тип продувки, розташування в кришці клапанів і форсунки визначають форму днища поршня 4. Днище поршня може мати увігнуту, двояковогнутого, опуклу і іншу форми. Деякі форми днищ поршнів показані на рис. 140. При діаметрі поршня більше 400 мм головку поршня виконують знімною. Рознімна конструкція дозволяє зменшити вартість поршня, так як тільки головку виготовляють з дорогого жароміцного матеріалу, і полегшує ремонт поршня. Головку кріплять до трійки болтами або шпильками.
У деяких конструкціях поршня внутрішню поверхню днища для запобігання від нагарообразования і захисту головного підшипника від теплового випромінювання закривають мембраною; для збільшення жорсткості днище знизу підкріплюють ребрами, які одночасно покращують його охолодження.
поршневий палець1 (Рис. 141) розміщений в припливах (бобишках) 2 і фіксується від осьового зсуву пружинними кільцями3 . Пальці закріплюються стопорним болтом 6 або вільно обертаються - пальці плаваючого типу. Пальці плаваючого типу більш поширені у швидкохідних двигунів. Бронзові втулки 4, запресовані в бобишки чавунного поршня, є підшипниками для поршневого пальця плаваючого типу. Пальці виготовляють з маловуглецевої сталі 15 або 20 з подальшою цементацією і шліфуванням або з легованої сталі 15ХМА, 12МХ2А, 18ХНМА, 20Х та ін. З наступним загартуванням. У деяких конструкціях поршнів з метою запобігання зіткнення пальця з дзеркалом циліндра ставлять алюмінієві заглушки 5 грибовидной форми.
Поршневі кільця розташовують в канавках, проточенной в тілі поршня. Поршневі кільця діляться на ущільнювальні і маслознімні. Ущільнювальні кільця 2 (див. Рис. 139) забезпечують щільність поршня в циліндрі, запобігають прорив газів в картер двигуна і сприяють відведенню тепла від головки поршня через втулку циліндра охолоджуючої води. Маслос'емниє кільця 6 і 7 (див. Рис. 139) служать для видалення зайвого масла з дзеркала циліндра, що зменшує нагарообразование в циліндрі, і не допускають проникнення масла в камеру згоряння. Матеріалом для виготовлення кілець служить чавун СЧ24-44, рідше сталь. Кільця виготовляють самопружінящімі з розрізом-замком, що забезпечує заведення кільця в канавку поршня і можливість теплового розширення кільця. Число кілець ущільнювачів шість-три, маслоз'ємних три-одно. Ущільнювальні кільця, як правило, прямокутного перетину, робоча поверхня кільця і \u200b\u200bповерхню дзеркала циліндра паралельні.
На відміну від ущільнювачів (компресійних) маслознімні кільця мають скіс (рис. 142, а), за допомогою якого масло видаляється з дзеркала циліндра і через спеціальні канали 5 (див. Рис. 139) в поршні стікає в картер. Необхідно особливо бути уважним при монтажі маслоз'ємних кілець, не допускаючи установки кільця скосом вниз, так як тоді масло буде потрапляти в камеру згоряння. Зазори між поршневими кільцями і стінками канавки в радіальному напрямку рівні 0,5-1,0 мм, по висоті 0,15-0,066 мм.
Типи замків поршневих кілець показані на рис. 142,б . При установці кілець на поршень необхідно стики (замки) розташовувати в різних положеннях по колу, щоб уникнути витоку газів. Поршневі кільця поршнів двотактних двигунів для запобігання від провертання і попадання замку в район розташування окоп стопорять фіксаторами.
Поршень крейцкопфний двигуна з'єднується з шатуном, штоком і крейцкопфом. В цьому випадку поршень кріплять до штоку жорстко спеціальним фланцеве з'єднання (рис. 143). Поршень крейцкопфний двигуна розвантажений від бічних зусиль і не має тронка.
На рис. 144 показаний складовою охолоджуваний поршень крейцкопфний двигуна, що має штамповану вставку з алюмінієвого сплаву АК6. Поршень складається з трьох основних частин: головки1 , Відлитими з високоміцного жаростійкого чавуну, корпуса 3 з перлітного чавуну і вставки 2. У порушених новітньої конструкції пази (канавки) під кільця ущільнювачів хромують або завальцьовують чавунними протизношувальними кільцями. Загальний вигляд поршня, крейцкопфа і шатуна з підшипником наведено на рис. 145.
Для досягнення нормальних умов роботи поршня необхідно забезпечити його охолодження і перш за все головки. Найбільш надійним засобом зниження температури головки є штучне охолодження. При діаметрах циліндра в двотактних двигунах понад 250 мм, а в чотиритактних понад 400 мм застосовують масляне охолоджування поршня. Охолодження водою використовують рідко, так як потрібне ретельне герметизуюче пристрій, що запобігає потраплянню води в масло картера. Найбільш поширена телескопічна і шарнирная системи подачі охолоджуючої рідини під тиском в закриту порожнину поршня.
Штоки крейцкопфних двигунів виконують сталевими кованими, круглого перетину, Часто порожнистими. У верхній частині вони мають фланці для кріплення з поршнем, а нижній п'ятою або хвостовиком 4 (рис. 146) з'єднуються з поперечиною 7 і фіксуються гайкою 2. До складу крейцкопфа входять: сталевий або чавунний повзун, опорні робочі поверхні а й б якого покриті тонким шаром антифрикційного сплаву. Повзун, ковзаючи по паралелі картера, передає останньої бічні зусилля і таким чином розвантажує поршень. Поверхня а передає бічні зусилля при роботі двигуна на передній хід, поверхняб , Значно менша за площею, - на задній хід. Повзун кріплять болтами до сталевої поперечини3 . Поперечина має цапфи1 , Які охоплюються головним підшипником шатуна. У двигунах, довгий час працюючих на задній хід (буксири, криголами), повзуни виконують двосторонніми. Каналом 5 масло надходить на охолодження поршня, а по каналу 6 - на мастило робочих поверхонь повзуна.
На рис. 147 показана паралель крейцкопфний двигуна.