Повышение износостойкости двигателя

Повышение износостойкости двигателя

Надежность и целостность двигателя всегда выходили на первый план, когда речь заходила о двигателях с наддувом. Некоторые люди придерживаются крайне оптимистических взглядов по этому вопросу, не допуская мысли о том, что наддув подвергает компоненты двигателя дополнительным нагрузкам. И, когда им говорят, что производители автомобилей при создании двигателя с наддувом всегда тратят большое количество времени и средств на его упрочнение различными способами (несмотря на жесткую экономию на других участках), эти ребята не принимают такие утверждения всерьез, считая производителей автомобилей кучкой консерваторов. К тому же, если максимальное давление вцилиндрах возрастает незначительно, значит, и волноваться не о чем.

Конечно же, оба эти комментария можно аргументировать, однако никуда не денешься от факта, что двигатели с наддувом более склонны квозникновению повреждений на некоторых участках по сравнению с атмосферными двигателями. Иногда и обратное утверждение будет верным: на некоторых участках атмосферные двигатели будут более склонны к повреждению по сравнению с двигателями с наддувом. Это происходит потому, что частота вращения атмосферных двигателей должна быть намного выше, чтобы создать необходимый уровень мощности. Следовательно, чаще всего повреждениям подвергаются шатуны.

Действительно, в двигателях с наддувом мощность при низкой частоте вращения будет намного выше, следовательно, вероятность повреждения шатунов будет меньше, но стоит признать, что в любом случае более высокий уровень мощности на двигателях с относительно небольшим объемом подвергает их большим механическим и термическим нагрузкам. Хотя температура и давление внутри цилиндров будут незначительно выше, они будут приближаться к максимально допустимому значению. Именно таким образом достигается увеличение мощности – не посредством увеличения максимально допустимого значения, а посредством поддержания значения давления в цилиндре на уровне как можно ближе к максимально допустимому значению в течение более длительного промежутка времени. Как следствие, некоторые компоненты двигателя будут иметь более короткий период «покоя» между каждым циклом горения. Поэтому такие детали, как головка блока цилиндров, клапаны, прокладка головки блока цилиндров, поршни и поршневые кольца будут подвергаться большим тепловым нагрузкам, так как времени на удаление тепла будет меньше.

Также те же самые компоненты будут разрушаться под воздействием давления во время процесса горения в течение более длительного промежутка времени, поэтому, вместо того чтобы принять исходную форму, они будут склонны к тому, чтобы оставаться в деформированном состоянии. Это может стать причиной возникновения других проблем. Например, деформированный поршень создает большее трение на стенках цилиндров. Поэтому наряду с увеличением температуры вследствие увеличения времени поглощения тепла горения температура возрастает и вследствие трения. На первый взгляд, эту проблему легко устранить, используя более прочные поршни. Но часто оказывается, что переход на прочные и обычно более тяжелые поршни приводит к возникновению новых проблем. Если мы будем поддерживать ту же предельно допустимую частоту вращения, более тяжелые поршни будут подвергать поршневые пальцы, шатуны и болты крепления (и в меньшей степени коленвал) более серьезным нагрузкам. Следовательно, эти компоненты также будут нуждаться в модификации.

Обычно все признают, что чаще всего причиной повреждения турбированных двигателей является детонация. Часто во всем винят слишком высокое давление наддува или большой угол опережения зажигания, хотя на самом деле всему виной негерметичное уплотнение при использовании неподходящих поршневых колец. С учетом, что высокое давление в цилиндре будет поддерживаться в течение более длительного промежутка времени, необходимо обеспечить практически идеальную герметичность поршневых колец. В противном случае мы будем наблюдать значительные утечки через поршневые кольца в картер и поддон картера. Эти картерные газы вместе с остатками масла, возможно, будут направляться в систему впуска, если вы сохранили заводскую систему вентиляции двигателя. Масло будет в значительной мере снижать октановое число топлива, что в конечном итоге приведет к детонации. Также картерные газы, отталкивая поршневое кольцо от стенки цилиндра, сокращают теплоотдачу днища поршня. Горячий поршень увеличивает температуру топливовоздушной смеси, которая попадает в цилиндр, увеличивая вероятность возникновения детонации.

Этот цилиндр покрыт питтингом вследствие попадания стружки от сверления. Конечно же, затем было выполнено хонингование. В итоге мы получили «модифицированный» турбированный двигатель спосредственной мощностью, плохой герметичностью поршневых колец, высоким расходом масла ипроблемами с детонацией.

К сожалению, высокие технические характеристики часто ассоциируются с давлением наддува, фазами газораспределения и высотой подъема клапанов, а также размерами выхлопных труб. В любом случае скрытую мощность всегда можно найти, если обратить внимание на двигатель. Иеще одно, о чем мы уже говорили: подобные модификации увеличат износостойкость двигателя при условии соответствующего выполнения исохранения всех спецификаций.

Подготовка блока цилиндров и проверка на растрескивание

Естественно, начать стоит с блока цилиндров, так как именно здесь находятся все остальные компоненты двигателя. Прежде всего проверьте каналы системы охлаждения на наличие следов коррозии и налета. При обнаружении таковых придется прокипятить и очистить блок цилиндров вхимической ванне. Это необходимо сделать, предварительно удалив все сферические заглушки и заглушки масляной галереи.

Блок цилиндров со средним уровнем загрязнений можно очистить при помощи пара и промыть при помощи растворителя. В то же время масляные каналы необходимо тщательно очистить при помощи специальных щеток. Установочные отверстия под шпильки также необходимо обработать подобным образом, в особенности это касается шпилек головки блока цилиндров и крышки коренных подшипников. После этого необходимо использовать воздух под высоким давлением для очистки. При этом будьте предельно внимательны, чтобы посторонние частицы не остались вканалах системы охлаждения.

Высушив блок цилиндров, вы можете визуально проверить его на наличие трещин. Блок цилиндров гоночного автомобиля необходимо проверить на наличие трещин под давлением, и это необходимо сделать прежде всего. Вы можете выполнить проверку под давлением самостоятельно, используя только самое основное оборудование. Головка блока цилиндров должна быть прикреплена к нему болтами (для выполнения проверки допускается использование старой прокладки, если только она не повреждена чрезмерно), при этом необходимо удалить все дополнительное оборудование с головки и блока цилиндров, оставив на месте только сферические заглушки. Все отверстия должны быть перекрыты стальными пластинами. Одна пластина должна иметь отверстие под воздушную магистраль. Подсоедините к этому отверстию манометр и вентиль воздушной магистрали. Теперь медленно откройте воздушный клапан и постепенно увеличьте давление до 2,76 бар. Давление не должно подниматься слишком быстро, так как, если сферические заглушки не закреплены должным образом или в блоке цилиндров есть ослабленные участки, они могут вырваться, что приведет к получению серьезных травм.

Если все идет нормально, опять откройте воздушный клапан и увеличьте давление до 3,4 бар. Некоторые считают, что проверку необходимо выполнять под давлением 4,1 бар, однако это может быть довольно опасным делом, если в блоке цилиндров есть слабые участки, и в любом случае большая часть трещин станет очевидной при давлении 3,0–3,4 бар (учтите, что в случае с высокомощными гоночными двигателями с плотными стенками блока цилиндров можно выполнять проверку под давлением до 7 бар). Очень важно быть предельно внимательным во время выполнения этой проверки (проверьте также головку блока цилиндров, а также пространство внутри впускного и выпускного каналов), а слишком высокое давление вам ничем не поможет.

Чтобы сделать трещины еще более заметными, некоторые наносят на внешнюю и внутреннюю поверхности блока цилиндров пропиточный аэрозоль, например WD-40, покрывая им небольшой участок за один подход. Другие предпочитают распылять воду с добавлением небольшого количества чистящего средства. В любом случае вы сможете обнаружить трещины по пузырькам воздуха.

Если вы обнаружили трещину, не спешите выбрасывать блок цилиндров, если только вы не уверены, что ремонту он не подлежит либо потому, что трещина очень большая, либо потому, что она расположена на важном участке. Учтите, что многие трещины можно устранить, при этом обойдется вам подобный ремонт недорого. Блок цилиндров с трещинами, которые были отремонтированы, может быть таким же прочным, как и блок цилиндров без трещин. На самом деле некоторые двигатели постоянно растрескиваются в определенных участках, поэтому, проверив большое количество блоков цилиндров, вы можете увидеть, что многие из них подвергались растрескиванию. После участия в гонках вы также можете обнаружить, что блок цилиндров растрескался, при этом блок цилиндров, который предварительно проверили, устранив все мельчайшие трещины, в определенных участках стал прочнее, поэтому проблем с ним будет намного меньше.

При проверке блока цилиндров на наличие трещин используйте метчик для глухих отверстий, чтобы очистить резьбу на шпильках головки блока цлииндров и крышке коренных подшипников от загрязнений и наплывов. Это очень важно, чтобы обеспечить точную затяжку шпилек. Если вы не сняли фаску с установочных отверстий шпилек, сделайте это, чтобы предотвратить срыв резьбы. Сорванная резьба на шпильке может стать причиной ухудшения герметичности прокладки головки блока цилиндров, а сорванная резьба на крышке коренного подшипника может привести кпроворачиванию подшипника. В завершение проверьте глубину каждого установочного отверстия, чтобы убедиться, что шпилька не достает до дна.

Чтобы избежать растрескивания блока цилиндров в будущем, тщательно проверьте внутреннюю и внешнюю поверхности блока цилиндров иудалите следы нагара. Основными проблемными участками можно считать коренные подшипники, поддон картера и область вокруг возвратных масляных отверстий в V-образных двигателях.

Совмещение коренных подшипников

Затем необходимо проверить геометрические параметры блока цилиндров. Нужно убедиться, что все отверстия коренных опор идеально совмещаются, так как в противном случае подшипники (а в худшем случае и коленвал) могут быть повреждены, не говоря уже о том, что это отрицательно скажется на мощности, так как потери на трение будут выше. Иногда я встречал новые блоки цилиндров, в которых отклонение от необходимого совмещения составляло до 0,18 мм, поэтому не стоит быть уверенным, что оно верно. Такое положение дел можно исправить посредством совместной расточки соосных отверстий. При замене крышек коренных подшипников более прочными компонентами эту процедуру также придется выполнить. Чтобы обеспечить поддержание соответствующего совмещения, крышки коренных подшипников необходимо пронумеровать и отметить положение передней части. Таким образом вы упростите последующую установку в исходное положение.

Когда все отверстия коренных подшипников будут правильно совмещены, необходимо выполнить замер с каждой стороны, чтобы убедиться, что расстояние между верхней частью блока цилиндров и центральной осью коленвала будет одинаковым. В противном случае придется выполнить расточку.