Двигатель 011 какие поршни
Полезные советы: как починить поршень автомобильного двигателя
Самым дорогим ремонт автомобиля становится в тех случаях, когда возникают проблемы с двигателем. Комплектующие для двигателя требуют высокой точности изготовления, потому как даже несовпадения размером в миллиметр могут привести к тому, что детали не будут работать синхронизировано. Отсюда вытекает высокая стоимость комплектующих и внушительная сумма за ремонт двигателя. Особенно если необходим ремонт поршневой группы.
Обзор поршневой группы
В данную группу комплектующих входят такие детали:
- поршень;
- палец поршня;
- поршневые кольца.
По сути если собрать эти комплектующие вместе, получим так называемый поршень в сборе. В каждой легковой машине стандартного типа устанавливается 4-х цилиндровый двигатель, поэтому если поршневая группа выходит из строя, потребуется 4 поршня в сборе, если ни один из элементов группы не пригоден к эксплуатации. Но, чаще всего, из строя выходит только один элемент, который можно приобрести, просмотрев каталог запчастей на сайте автомагазина japan-cars.com.ua.
Из конструктивных элементов чаще всего разрушаются кольца. Именно они проводят через себя тепло от поршня к цилиндру, с которым, к тому же, постоянно находятся в контакте и получают дополнительную нагрузку от трения. Разрушение колец возможно при перегреве двигателя, но если ездить аккуратно, они будут служить долго, пока не истончатся от трения и компрессия в камерах сгорания не упадет ниже допустимой. Что касается самого поршня, то случаи его полного разрушения отмечаются крайне редко. Однако, по причине не качественного топлива или высоких температурных нагрузок, защитный слой рабочей поверхности выгорает. С обугленной рабочей поверхностью он подлежит замене.
Как выполнить замену поршня
Чтобы заменить поршни потребуется полностью вскрывать двигатель. Для этого необходимо снять крышку клапанов, затем распредвал и только после снятия головки цилиндров можно увидеть верхнюю часть поршней с кольцами. При таком вскрытии верхней части двигателя можно заменить только кольца, а чтобы заменить поршни, придется открутить поддон двигателя и каждый шатун коленчатого вала раскрутить для того, чтобы его можно было подать вверх по цилиндру до тех пор, пока поршни полностью не выйдут из цилиндра. Далее идет стандартная процедура извлечения пальца и демонтажа поршня. Монтаж новых комплектующих происходит в обратной последовательности. Рационально будет параллельно с ними заменить кольца, в магазинах, где осуществляется продажа автозапчастей, стоит приобрести подшипники скольжения для шейки коленчатого вала. Другими словами, имеет смысл при монтаже шатунов заменить подшипники скольжения, так как со временем их все равно придется заменить, тогда зачем выполнять работу по вскрытию двигателя дважды?
Превращаем втыковый вазовский мотор в безвтыковый
Чтобы модернизировать вазовский моторDatsun mi-DO, нам понадобится заменить ключевые детали и необходимые прокладки.
Но обо всем по порядку.
Делу крышка
Мы оставляем прежнюю клапанную крышку, а сопутствующие прокладки, в том числе и две втулки, вставляющиеся в отверстия на крышке, понадобились новые. Обратите внимание, что при замене втулок герметик не требуется. Многие герметики со временем отслаиваются, попадают через масляные каналы в поддон, а оттуда — в маслозаборник, забивая систему. Поэтому мы рекомендуем по возможности не использовать герметик.
Всему голова
Переходим к головке блока цилиндров. Меняем все клапаны, оказавшиеся загнутыми, на новые. Для этого притираем их и проверяем на герметичность. Затем ставим маслосъемные колпачки, а после — сами клапаны. При снятии головки блока повреждаются все прокладки, и их также необходимо заменить.
Особенно важна прокладка между головкой и блоком. Она двухслойная, металлическая, с пружинящими «зигами», которые обеспечивают герметичность соединения при меньшем моменте затяжки. Благодаря этой детали существенно сокращается объем газов, попадающих в картер двигателя, — это помогает стабилизировать его работу, а меньший момент затяжки снижает деформацию стенок цилиндров. На нашем моторе используются болты М10, затягивающиеся в три приема: сначала — с моментом 20 Нм, затем они дважды доворачиваются на 90°.
Обратим внимание на распредвал. На его подшипниках есть участки, которые необходимо — без фанатизма! — смазать герметиком, чтобы масло не вытекало по торцевым поверхностям. Притянув головку, при установке толкателей нужно проверить зазоры в клапанах, так как все клапаны у нас новые, а шайбы старые. Последние при необходимости также придется заменить. На шайбах есть маркировка, при установке она должна оказаться внутри толкателя. Шайбы располагают так, чтобы они не протирались при контакте с кулачком распредвала.
Тонкости ШПГ
Переходим к самому интересному — к шатунно-поршневой группе. На нашем втыковом двигателе у поршней нет проточек под клапаны. Мы решили поменять поршни на новые, с проточками, причем вместе с шатунами, так как старые погнулись. Запчасти мы заказали у официального дилера Federal Mogul. В комплект на один цилиндр входят поршень, кольца, палец и собственно шатун вместе с болтами для крепления нижней крышки его головки. На днище поршней видны проточки, а также нанесены номер 11189, стрелка, указывающая направление установки поршня в блок цилиндров, и дата выпуска. Юбка имеет улучшенное покрытие из оксида железа, защищающее ее от повреждений.
Нижняя головка шатуна изготовлена по разрывной технологии, за счет чего место стыка практически не видно. Болты, которыми крепится нижняя крышка шатуна, затягиваются в два приема: сначала — с моментом 20 Нм, затем доворачиваются на 135°. Ориентироваться при сборке помогают выступы на нижней крышке и на теле шатуна. На нижней головке этой запчасти, с двух сторон, есть дублирующаяся в двух местах маркировка: указаны дата выпуска детали и ее номер в партии. Все номера должны совпадать.
По диаметру юбки поршни делятся на три класса. У нас были поршни класса В, поэтому и новые имеют тот же класс, о чем говорит соответствующая маркировка на деталях. Пометка есть и на блоке цилиндров — на привалочной поверхности, рядом с резьбовыми отверстиями, где крепится поддон двигателя.
При покупке запчастей также важно учесть класс шатуна по массе! Эта информация есть на крышке нижней его головки. Таких классов три, и они обозначаются точками — одной, двумя или тремя. В комплекте должны быть шатуны одного класса либо соседних, например первого и второго, но ни в коем случае не первого и третьего.
После установки поршневой группы и затяжки болтов крепления шатунов ставим алюминиевый поддон. Прокладка здесь не нужна — только герметик. Желательно использовать маслобензостойкий состав. Наносить следует совсем немного герметика, чтобы излишки не выдавило во внутреннюю полость.
Новые зубья
Переходим к приводу ремня ГРМ. Мы выбрали комплект Gates, в который входят помпа от Dolz с прокладкой, ремень и ролик с полуавтоматическим натяжителем. К слову, для натяжения используются разные приспособления. Мы подобрали серповидный захват, рассчитанный под ролик. Захват ставится на ролик, к головке последнего прикручивается болт, и ремень натягивается. Мы отдали предпочтение большому набору с помпой, чтобы подстраховаться: пробег у нашего автомобиля 68 тыс. км, и сколько еще проживет установленная на нем помпа, неизвестно.
Ремень привода вспомогательных агрегатов также было решено поменять — на старом появились отслоения. Мы купили ремень Gates 6PK995 и новый ролик INA вместо посвистывающего старого.
Цена вопроса
Что касается стоимости работ, то и здесь разброс очень большой. В Московском регионе в зависимости от сервиса ремонт подобного вазовского двигателя обойдется в сумму от 15 000 до 40 000 рублей.
Чтобы «довести до ума» мотор ВАЗ-21116, придется потратить время на поиск запчастей и приличную сумму. Но если втыковый двигатель уже накрылся — а случиться с ним это может когда и где угодно, — такая доработка гарантированно избавит вас от повторения подобной ситуации и всех возможных последствий.
Все вопросы и предложения по серии выпусков «Техническая среда» присылайте на [email protected] .
Другие выпуски «Технической среды» доступны в нашем спецпроекте, а также на нашем канале в YouTube.
Разбираемся с поршнями Kolbenschmidt
Техническая безопасность и долговечность отремонтированного двигателя зависит в первую очередь от используемых поршней и качества работы монтера. При ремонте должны быть созданы все условия со стороны двигателя, чтобы высокое качество поршней KS Kolbenschmidt проявилось в полной мере.
Поэтому при ремонте двигателя монтаж поршней KS Kolbenschmidt начинается с подготовки или, соответственно, обработки подлежащего ремонту двигателя.
Все оригинальные поршни KS Kolbenschmidt поставляются в готовом к монтажу состоянии, вместе с соответствующими поршневыми кольцами, поршневыми пальцами и фиксаторами поршневых пальцев.
Типы поршней
В процессе разработок поршневых систем фирма Kolbenschmidt сотрудничает со всеми ведущими изготовителями двигателей. Для каждого типа двигателя выбирается наиболее подходящий сплав из программы сплавов KS Kolbenschmidt и самая оптимальная конструкция поршня.
Фирма Motorservice всегда поставляет поршни в сборе с поршневыми кольцами и поршневыми пальцами с соответствующими упорными кольцами.
Поршень для дизельных двигателей с каналом для охлаждения, гильзой пальца и упрочняющей вставкой для кольца.
Составной поршень с кованой стальной верхней частью и алюминиевой юбкой.
Поршень для бензиновых двигателей в оптимальном весовом исполнении LiteKS® с упрочняющей вставкой для кольца
Поршни различаются по следующим признакам:
Литые упрочняющие вставки для кольца из чугуна обеспечивают многократное увеличение срока службы первой кольцевой канавки в поршнях для дизельных двигателей. Фирма Kolbenschmidt занимает ведущие позиции в области разработок соединений с помощью упрочняющей вставки для кольца.
Твердо-анодированные кольцевые канавки предотвращают износ и микро-
сваривание при использовании поршней для бензиновых двигателей.
В стальных поршнях отверждённые лазером канавки обеспечивают оптимальную износостойкость и длительный срок службы.
Юбки поршней фирмы KS Kolbenschmidt имеют специальное покрытие LofriKS®, NanofriKS® или графитовое покрытие. Благодаря этому сокращается трение внутри двигателя и обеспечиваются отличные свойства при
аварийном ходе. Покрытия LofriKS® применяются также из акустических соображений. Благодаря их использованию снижается уровень шумов
при перекосе поршня. Покрытие NanofriKS® является усовершенствованным видом проверенного временем покрытия LofriKS® и отличается содержа-
нием наночастиц, за счет которых повышаются износостойкость и срок службы покрытия.
Юбки поршней с покрытием из железа (Ferrocoat®) обеспечивают надежную работу в случае его использования на алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров (Alusil®).
Отверстия для поршневых пальцев специальной формы (Hi-SpeKS®) увеличивают устойчивость пальцев к динамическим нагрузкам и тем самым продлевают срок службы поршней.
Поршень двигателя: конструктивные элементы, признаки и причины их износа
- Конструкция поршня
- Причины износа поршня
Конструкция поршня
Поршень двигателя внутреннего сгорания представляет собой деталь цилиндрической формы, которая двигается внутри цилиндра и отвечает за преобразование энергии газов в энергию поступательного движения.
Стандартный поршень ДВС состоит из 3 основных элементов: днища, уплотняющей и направляющей частей.
Днище (или головка) служит для восприятия тепловой нагрузки и газовых сил, образующихся вследствие сгорания топливно-воздушной смеси.
Уплотняющая часть, состоящая из нескольких поршневых колец, отводит тепло от поршня к цилиндру и препятствует прорыву газов.
Направляющая часть (юбка) поддерживает положение поршня и передает боковое усилие на стенки цилиндра.
Далее каждая из этих частей будет рассмотрена более подробно.
Днище поршня
Днище поршня может иметь разную форму, что зависит от типа двигателя, особенностей смесеобразования и газообмена в цилиндре, расположения форсунок, свечей и клапанов.
Детали с выпуклым днищем обладают повышенной прочностью, однако они работают в камере сгорания линзовидной формы, что увеличивает теплоотдачу и механические потери.
Поршни с вогнутым днищем используются в дизельных моторах и бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Они образуют компактную форму камеры сгорания, однако более склонны к образованию нагара.
Наиболее простыми и распространенными являются поршни с плоскими днищами. Ими оснащаются многие бензиновые двигатели, а также дизельные ДВС вихрекамерного и предкамерного типа.
Днище поршня принимает на себя основную термическую нагрузку, поэтому толщина поршня в этой части больше, чем в других. Чем днище толще, тем больше масса детали, но меньше ее нагрев.
Стандартная толщина днища поршня в обычных двигателях – 7-9 мм, в турбомоторах – 11 мм, в дизельных ДВС – 10-16 мм.
В целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания некоторые виды поршней в области днища и канавки первого компрессионного кольца подвергаются твердому анодированию. В ходе этой операции верхний тонкий слой алюминия преобразуется в керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.
Уплотняющая часть
Уплотняющую часть поршня составляют поршневые кольца: в современных двигателях используется, как правило, три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.
Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер двигателя. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды таких колец имеют вырез. Наибольшие нагрузки воспринимает первое компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали, ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.
Маслосъемные кольца предназначены для удаления излишков масла и предупреждения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца. Через них масло, удаленное со стенок цилиндра, поступает внутрь поршня, а затем попадает в поддон картера двигателя.
Некоторые виды маслосъемных колец оснащены пружинным расширителем.
Диаметр уплотняющей части поршня меньше, чем направляющей. Это связано с повышенным нагревом детали в районе колец. Жаровый пояс имеет еще меньший диаметр, что позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках после термического расширения поршня.
Для уплотнения поршня наибольшее значение имеет материал и качество колец. Чугунные маслосъемные кольца намного надежнее и проще в установке, чем составные. При перегреве их упругость не снижается, поэтому не возникает таких проблем как выброс масла, пропуск газов в картер и пр.
Направляющая часть
Направляющую (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки (приливы), в которых располагается отверстие под поршневой палец. Для фиксации пальца предусмотрены специальные канавки.
Нижняя кромка юбки снабжена буртиком для последующей механической обработки и подгонки поршня. Буртик растачивается с внутренней стороны в том случае, если поршень слишком тяжелый. В местах расположения отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления. Эти зоны не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».
Чтобы поршень свободно перемещался в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор, величина которого зависит от линейного расширения металла пары «поршень-цилиндр» при нормальной работе ДВС.
Перегрев грозит чрезмерным расширением поршня, образованием на нем задиров и заклиниванием. Однако решать проблему выставлением большого зазора не рекомендуется – это не только снижает уплотняющие свойства поршня, но и грозит выходом двигателя из строя.
Поверхности юбки воспринимают силы бокового давления, в процессе движения поршня испытывают повышенное трение и нагрев. Именно поэтому многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки антифрикционное покрытие (АФП), что позволяет не только защитить детали от усиленного износа, но и облегчить приработку на новом двигателе.
Существуют АФП, которые можно наносить не только в заводских условиях, но и в обычных мастерских, гаражах и прочих помещениях, не оборудованных специальными приспособлениями.
Одним из таких материалов является антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.
Аэрозольная упаковка делает процесс нанесения этого состава простым и удобным. Полимеризация АФП возможна как при комнатной температуре, так и при нагреве.
Опыт использования покрытия показал, что оно эффективно снижает трение, предотвращает скачкообразное движение и задиры, сохраняет работоспособность двигателя даже в режиме масляного голодания.
Материал устойчив к длительному воздействию моторного масла и при правильной предварительной подготовке поверхностей не теряет своих свойств на протяжении долгого времени.
MODENGY Для деталей ДВС доступно в наборе со Специальным очистителем-активатором MODENGY, который не только очищает и обезжиривает, но и гарантирует отличную адгезию покрытия.
Причины износа поршня
Поршень, как и любой другой рабочий элемент двигателя, подвержен механическим повреждениям и износу.
Ежедневная эксплуатация автомобиля способствует выработке ресурса деталей, на что указывает:
- Повышенный расход масла
- Синий дым из выхлопной трубы
- Нагар на свечах зажигания
- Нестабильная работа ДВС на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
- Увеличение расхода топлива в 2 и более раз
- Снижение мощности двигателя и т.д.
Все это свидетельствует о некорректной работе двигателя, в частности, поршневой группы. Далее отметим, какие проблемы для нее наиболее актуальны.
Задиры и нагар на днище поршня
Появляются вследствие перегрева поршня из-за нарушения процесса сгорания, деформации и/или засорения масляной форсунки, несоответствия размера детали рекомендованным, неисправности системы охлаждения, уменьшения зазора в верхней части рабочей поверхности.
Следы от ударов на днище поршня
Свидетельствуют о слишком большом выступе поршня, неверной посадке клапана, слишком малом зазоре в клапанном приводе, отложениях масляного нагара на днище поршня, неподходящем уплотнении ГБЦ, некорректно выставленным фазам газораспределения.
Наплавления и расплавление металла на поверхностях
Указывают на неравномерный впрыск топлива, позднее зажигание, недостаточное сжатие смеси, неверный момент начала впрыска и его количество, неисправность впрыскивающих форсунок.
Трещины на днище поршня и в полости камеры сгорания
Говорят о недостаточной компрессии в цилиндрах, плохом охлаждении поршня, некорректном впрыске смеси. Трещины могут появиться при установке поршней в неподходящей к ним по форме полости камеры сгорания.
Повреждения поршневые колец
Возникают вследствие неправильной установки поршней, избытке топлива в камере сгорания, вибрации самих поршневых колец, сильном осевом износе кольцевой канавки.
Радиальный износ поршня
Наблюдается из-за избыточного количества топлива в камере сгорания. Такая проблема является следствием сбоев в процессе приготовления смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давлении сжатия. Осевой износ возникает в результате загрязнения поршня во время приработки ДВС.
Износ юбки поршня
Повреждения на юбке могут возникать по нескольким причинам. Ассиметричное пятно контакта на боковой поверхности тронка обычно вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, неправильно просверленными отверстиями цилиндра, большим люфтом шатунного подшипника, наклонно просверленными отверстиями в головках шатунов.
Задиры образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом запуске двигателя.
Поверхности трения юбки поршней истираются также из-за попадания топлива в масло, неисправного пускового устройства холодного двигателя, недостаточного сжатия, перебоев в зажигании и работе ДВС на переобогащенной воздушно-топливной смеси.
Кавитация гильз
Кавитация – основная причина выхода гильз из строя. Это явление вызвано недостатком охлаждения, слишком низкой или высокой температурой, применением неподходящей охлаждающей жидкости, неправильной и/или неточной посадки гильз цилиндров, использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.
Масляный нагар на днище цилиндра
Такие отложения возникают вследствие избыточного содержания масла в камере сгорания. Это вызвано, в свою очередь, неисправностью деталей, прорывом газов с проникновением масла во всасывающий тракт, недостаточным отделением масляного тумана от картерных газов.
