Маховик

Маховик

Маховик подсоединен к другому краю коленвала. Чтобы убедиться, что он останется подсоединенным, два установочных штифта и болты крепления были покрыты герметиком Loctite, а затем затянуты необходимым моментом затяжки. Чтобы сократить затраты, производители редко используют установочные штифты, поэтому придется подготовить маховик и коленвал к их установке.

На протяжении многих лет велись жаркие дискуссии относительно полезности снижения веса маховика. Некоторые утверждали, что легкий маховик оптимизирует ускорение посредством снижения инерционности, другие говорили, что единственным преимуществом подобной модификации является увеличение срока службы коленвала, так как скручивающая нагрузка на краю коленвала снижается, следовательно, риск повреждения маховика вследствие инерционной нагрузки в центральной части ниже. В данный момент мы можем смело говорить о том, что сокращение поступательно-движущейся массы двигателя улучшает технические характеристики ускорения. Поэтому более легкие поршни, шатуны, коленвал, сцепление и маховик будут способствовать улучшению технических характеристик автомобиля.

Для автомобилей, использующихся в условиях городского движения, не рекомендуется использовать слишком легкий маховик, так как это может стать причиной нестабильной работы двигателя на холостом ходу и вибрации при низкой частоте вращения двигателя. Причина, по которой производители используют относительно тяжелые маховики, заключается прежде всего в том, что они поглощают неравномерные крутильные колебания, которые проходят через коленвал, позволяя двигателю работать плавно при низкой частоте вращения. В условиях городского движения автомобиль с относительно тяжелым маховиком будет намного приятнее в управлении, чем автомобиль с легким маховиком.

Если вы решили использовать более легкий маховик, не всегда необходимо покупать новый. Некоторые производители сконструировали большое количество двигателей различных моделей с различными возможностями. Поэтому маховик, изначально установленный на двигатель объемом 1000 см³, можно установить на двигатель объемом 1500 см³, что позволит снизить вес на 2–3 кг. Поэтому, если вы собираетесь модифицировать двигатель объемом 1500 см³, используйте маховик двигателя меньшего объема.

Более легким маховик должен становиться только с внешней стороны. Удаление металла с центральной части маховика может иметь фатальные последствия, так как, скорее всего, приведет к повреждению. При удалении металла с внешней поверхности значительно снижаются инерционные нагрузки на центральную часть. Это очень важно, так как не все маховики достаточно прочные. Чтобы предотвратить повреждения под воздействием тепла, не удаляйте слишком большое количество металла в боковой части со стороны сцепления так, чтобы осталась только тонкая полоса металла, достаточная для посадки фрикционного диска сцепления. Если сцепление используется очень активно, эта полоска может разрушиться под воздействием тепла, что приведет к проскальзыванию сцепления.

Подготовка контактной поверхности блока цилиндров

Конечно же, износостойкость и надежность двигателя во многом зависят от того, какие модификации мы выполним на участке непосредственно над блоком цилиндров. Контактная поверхность блока цилиндров должна быть идеально плоской, при этом необходимо удалить с нее все посторонние частицы и отложения (коррозия, нагар, остатки старой прокладки головки блока цилиндров), прежде чем установить головку блока цилиндров. Вы можете избавиться от всех посторонних отложений, используя плоский скребок. Если блок цилиндров оснащен установочными штифтами или шпильками, очень осторожно обработайте их у самого основания. Лично я предпочитаю использовать сапожный нож на этом участке. Во время очистки контактной поверхности блока цилиндров будьте предельно внимательны и осторожны, чтобы отложения не попали вмасляные каналы, поддон картера и другие компоненты. Ни при каких обстоятельствах не используйте наждачную бумагу, так как абразивные частицы обязательно попадут в цилиндры, а в двигателях со штанговыми толкателями в приводе клапанов также на распредвал и толкатели. Не думайте, что сможете удалить их при помощи сжатого воздуха: скорее всего, эти частицы только окажутся еще глубже в двигателе.

Выбор прокладки головки блока цилиндров

Конечно же, все эти подготовительные работы были призваны обеспечить абсолютно плоскую установочную поверхность для прокладки иголовки блока цилиндров. В гоночных двигателях с нагнетателем прокладка головки блока цилиндров должна выдерживать давление до 124 бар, поэтому, конечно же, нам не подойдет заводская прокладка, если двигатель изначально был атмосферным. Однако стоит отметить, что нагрузка на прокладку обеспечивается не за счет нагнетателя. Основной причиной является детонация, поэтому, если нам удастся предотвратить ее возникновение, мы, скорее всего, не столкнемся с проблемой прогорания прокладки головки блока цилиндров.

Определенно, медно-асбестовые прокладки нам не подойдут, так как тонкая медная пластина раскалится и будет слишком мягкой. С другой стороны, прокладки из нержавеющей стали будут слишком твердыми и не будут деформироваться, чтобы повторять форму уплотнительной поверхности, на которой могут остаться изъяны, так что это тоже не вариант. Стальные/медные/асбестовые прокладки головки блока цилиндров иногда подходят больше, чем заводские прокладки. Эти прокладки оснащены мягкой стальной поверхностью и огнеупорным кольцом с медной пластиной с другой стороны и пластиной асбеста между ними. Некоторые высококачественные прокладки из композитных материалов оснащены специальным огнеупорным кольцом, которое эффективнее противостоит детонации, чем низкоуглеродистая сталь или огнеупорное кольцо из нержавеющей стали. Стальное огнеупорное кольцо отлично сочетается с чугунными головками блока цилиндров, однако это не лучший вариант в случае с алюминиевыми головками блока цилиндров, поэтому прокладки с плоским стальным огнеупорным кольцом или твердым медным кольцом будут более эффективны.

Теперь мы поговорим о более специализированных методах герметизации – иногда в сочетании с заводскими прокладками из композитных материалов, а иногда с медной прокладкой головки блока цилиндров. В последнем случае толщина прокладки может быть намного больше, чем обычно (0,9–1,1 мм). Как правило, подобные прокладки имеют толщину 1,5 мм, но можно использовать прокладки толщиной до 2,4 мм при специальной термической обработке. Подобные плотные прокладки снижают степень сжатия и обеспечивают герметичность. Кроме плоской прокладки может использоваться что-то вроде уплотнительного кольца на каждой гильзе цилиндра, чтобы обеспечить большую сжимающую нагрузку прокладки. В случае с заводскими прокладками головки блока цилиндров из композитных материалов лучше использовать кольцо с W-образным сечением из нержавеющей стали, а затем медное уплотнительное кольцо, хотя уплотнительное кольцо из низкоуглеродистой стали также подойдет. Однако в последнем случае оно, скорее всего, будет использоваться с твердой медной прокладкой.

Усилие зажима прокладки головки блока цилиндров

Кроме детонации фактором, приводящим к повреждению головки блока цилиндров, является недостаточное усилие зажима между головкой иблоком цилиндров, что позволяет огнеупорному кольцу прокладки колыхаться под воздействием пламени горения в камере сгорания. Мы уже обсуждали необходимость сохранения чистоты и плоскостности контактной поверхности головки и блока цилиндров, позже мы поговорим осоответствующей затяжке элементов крепления головки блока цилиндров. Остается обсудить механическую зажимную проблему, вызванную некачественной конструкцией блока и/или головки блока цилиндров, а также недостаточным количеством или никой эффективностью зажимных устройств, то есть шпилек или болтов крепления головки блока цилиндров. При установке шпилек затяните их предварительно моментом затяжки 40 Н•м. Запомните: если шпильки установлены на V-образные двигатели, часто вы не сможете снять головки блока цилиндров, если только двигатель не был предварительно извлечен из моторного отсека.

В некоторых двигателях на заводе-производителе были удалены болты крепления, установить которые было слишком сложно. Однако в гоночных автомобилях с высокими техническими характеристиками мы можем разработать метод установки этих недостающих болтов крепления, и вы удивитесь, но четыре дополнительных болта с укрепленной резьбой, затянутые моментом затяжки 24–27 Н•м могут устранить проблемы сгерметичностью в мощных двигателях автомобилей Chevrolet.

После этого необходимо обсудить целостность контактной поверхности головки блока цилиндров. Если контактная поверхность головки блока цилиндров настолько тонкая, что деформируется под воздействием давления и не прижимает плотно прокладку, необходимо что-то делать. Если вналичии есть головки с рынка послепродажного обслуживания, они могут быть плотнее и прочнее. Если такой возможности нет и вам придется использовать заводскую головку блока цилиндров, подумайте, что вы можете сделать, чтобы упрочнить ее. Возможно, придется пробить несколько отверстий в рубашке охлаждения в верхней части головки блока цилиндров и установить два болта с укрепленной резьбой, чтобы прижать ее плотнее и избежать деформации.

Если деформации подвергается контактная поверхность блока цилиндров, вы можете сделать ее более прочной, используя конструкцию без каналов охлаждения. Все каналы системы охлаждения и возвратные масляные каналы в блоке цилиндров необходимо герметично закрыть при помощи заглушек с резьбой, а все отверстия, которые не удается закрыть при помощи заглушек, придется заварить. Таким образом вы сможете сделать контактную поверхность блока цилиндров более прочной. После этого контактную поверхность необходимо отшлифовать, чтобы сделать ее идеально плоской. Естественно, при использовании подобной конструкции необходимо установить внешний патрубок охлаждения, который будет доставлять охлаждающую жидкость от блока цилиндров к головке, а в случае использования мокрого картера в системе смазки потребуется также возвратный патрубок от головки блока цилиндров к картеру.

Вы также можете сделать контактную поверхность блока цилиндров более прочной посредством стальной пластины толщиной 8–12 мм, которую необходимо закрепить при помощи винтов и герметика на контактной поверхности. После вулканизации герметика и надежного крепления пластины необходимо отшлифовать контактную поверхность, а гильзы цилиндров подвергнуть хонингованию. Дополнительная высота контактной поверхности блока цилиндров также позволяет использовать более длинные шатуны и увеличить ход коленвала. При этом необходимо использовать поршни такой конструкции, которая не допускает перемещения верхнего поршневого кольца по пластине на контактной поверхности.

Болты крепления головки блока цилиндров и затяжка

Даже если во время эксплуатации двигателя у вас не возникало проблем с герметичностью прокладки головки блока цилиндров, вы можете легко их создать. Многие производители используют удлиняющиеся болты крепления головки блока цилиндров. Эти болты крепления можно использовать только один раз, а затем их необходимо заменить. При повторном использовании они продолжат удлиняться и не будут обеспечивать достаточное усилие зажима, чтобы головка блока цилиндров выполняла все необходимые функции. Следовательно, если вы решили использовать этот тип болтов крепления, необходимо четко следовать всем рекомендациям и использовать их однократно. То же самое касается тех случаев, когда производитель использовал нестандартный метод затяжки болтов крепления. Если при этом необходимо прогреть двигатель, а затем дотянуть болты крепления, сделайте это.

Теперь, когда мы разобрались с прокладкой головки блока цилиндров, самое время приступить к установке головки блока цилиндров. Резьбу болтов крепления головки блока цилиндров необходимо смазать (также смажьте поверхность под головкой болта крепления), а затем затянуть вуказанной последовательности, рекомендованной производителем. Типичная последовательность затяжки болтов крепления головки блока цилиндров показана на рис. 19.11. Необходимо выполнить эту процедуру в обратном порядке при отворачивании болтов крепления, чтобы снять головку блока цилиндров. Я всегда затягиваю головку блока цилиндров за четыре-пять последовательных этапов, чтобы избежать ее деформации. Поэтому, если момент затяжки болтов крепления головки блока цилиндров составляет 108,5 Н•м, первый этап составит 40,7 Н•м, второй этап – 67,8 Н•м, третий этап – 81 Н•м, четвертый этап – 95 Н•м, ну а пятый этап будет завершающим. После того как прокладка головки блока цилиндров усядется (примерно через 10–15 минут), проверьте момент затяжки болтов крепления. Это необходимо сделать в том случае, если ваш автомобиль оснащен головкой блока цилиндров из алюминиевого сплава. Если головка блока цилиндров изготовлена из чугуна, двигатель необходимо запустить и прогреть до нормальной рабочей температуры, затем болты крепления нужно дотянуть. Окончательную затяжку болтов крепления головки блока цилиндров необходимо произвести после того, как вы проехали 450 км.

Рис. 19.11. Чтобы избежать деформации головки блока цилиндров и повреждения прокладки, необходимо соблюдать последовательность затяжки болтов крепления, указанную производителем. Выполняйте затяжку болтов крепления за четыре этапа, а при снятии головки блока цилиндров используйте обратную последовательность, предварительно дав двигателю остыть.

Во время затяжки шпилек или болтов крепления головки блока цилиндров стоит помнить о том, что с одной стороны головки установлены более короткие шпильки, а с другой – длинные, при этом длинные шпильки будут удлиняться больше, чем короткие. Поэтому с одной стороны головка блока цилиндров не будет закреплена так надежно, как с другой. Чтобы устранить эту проблему, необходимо увеличить момент затяжки длинных шпилек примерно на 10%. Например, если рекомендованный момент затяжки составляет 88 Н•м, затяните этим моментом затяжки короткие шпильки, а затем затяните длинные шпильки моментом затяжки 98 Н•м.

Предотвращение повреждения головки блока цилиндров вследствие теплового воздействия

Во многих случаях повреждение головки блока цилиндров происходит не из-за использования неподходящей прокладки, несоответствующей затяжки или неплоскостности блока цилиндров. Проблема в том, что, если головка блока цилиндров изготовлена из сплава алюминия, она могла раскалиться вследствие перегрева, что привело к прогоранию прокладки головки блока цилиндров. Если это произошло, горячие газы уничтожат термостойкое покрытие, и головка блока цилиндров станет менее прочной. Следовательно, она не будет удерживать прокладку головки блока цилиндров, а также седла клапанов. В подобном состоянии головка блока цилиндров может деформироваться: она будет короче и уже. Поэтому головка блока цилиндров, которая не садится без труда на установочные штифты блока цилиндров или заедает на шпильках, скорее всего, раскалилась. Если вы используете болты крепления вместо шпилек, вам, скорее всего, будет сложно наживить болты крепления в блок цилиндров. Это можно проверить при помощи тестера для проверки твердости Brinell или Rockwell. По шкале Brinell показания головки блока цилиндров будут составлять 95 в положительном диапазоне. Если показания будут меньше 75, значит, головка блока цилиндров слишком мягкая. При проверке по шкале Роквэлла диапазон нормальной твердости оставляет 48–60 единиц. Если показания составляют 38 и менее, значит, головка блока цилиндров слишком мягкая. Конечно же, проверку стоит проводить в местах прогорания прокладки головки блока цилиндров. Не стоит довольствоваться проверкой только на двух участках. Дефект литья может повлиять на показания тестера, поэтому на площади 2,5 см³ стоит выполнить проверку в 10–12 местах.

Если головка блока цилиндров мягкая, а вы потратили на нее много денег, возможно, стоит повторно нанести термостойкое покрытие. Это, конечно, стоит недешево, к тому же иногда это невозможно. Проконсультируйтесь с квалифицированными специалистами или, если вы приобрели головку блока цилиндров на рынке послепродажного обслуживания, попросите поставщика вернуть вам потраченные средства. Обычно седла инаправляющие выпрессовываются, а затем нагреваются в печи при температуре 520°С в течение примерно пяти часов (некоторые производители указывают цифру до 20 часов). Затем эти компоненты охлаждаются в воде при температуре 80°С и затем закаляются при температуре 200°С в течение еще четырех часов (до 20 часов). После этого компоненты медленно остывают на воздухе. Конечно же, после этого придется расточить головку блока цилиндров для направляющих и седел больших размеров. Все это стоит дорого, но, если у вас качественная головка блока цилиндров с отличной конструкцией каналов, вы не захотите ее выбрасывать. Учтите также, что при выполнении сварочных работ около прокладки головки блока цилиндров или седел клапанов термостойкое покрытие также придется восстанавливать.