Блок цилиндров, без сомнения, можно назвать основой любого двигателя. К нему крепятся головка блока, агрегаты, коробка передач, а внутри расположены поршневая группа и кривошипно-шатунный механизм. Очевидно, каждый из этих узлов испытывает нагрузки, а, значит, на блок цилиндров действуют большие силы, переменные по величине и направлению. И, чтобы противостоять им, блок цилиндров должен быть достаточно жестким, т.е. не деформироваться под действием этих сил.
Однако требование высокой жесткости вступает в противоречие с необходимостью снизить до минимума массу. Это вполне понятно - чем толще стенки блока цилиндров, тем он жестче, но и тяжелее. А тяжелый блок цилиндров - это не только тяжелый автомобиль: материалы, из которых изготавливается блок цилиндров, будь то специальный чугун или алюминиевый сплав, нельзя назвать дешевыми. И даже небольшой выигрыш по весу, к примеру, 100 г, в массовом производстве с его миллионными «тиражами» может дать экономию в сотни и тысячи тонн металла.
С другой стороны, работающий двигатель - основной источник шума в автомобиле. Так вот, еще одна задача блока цилиндров - не только не усилить, а, наоборот, поглотить, свести до минимума все моторные шумы. Эта задача - тоже не из простых: ведь тонкие стенки блока цилиндров сами могут вибрировать, становясь при этом источником шума.
Естественно, выполнить все перечисленные требования одновременно очень непросто, но для современного автомобиля это необходимо. А потому блок цилиндров - это не кусок чугуна, как ошибочно полагают некоторые, а сложная и дорогостоящая деталь, при проектировании которой используются компьютеры и точные математические методы расчетов.
Причины ремонта блока цилиндров.
Список возможных дефектов блоков цилиндров весьма велик и вовсе не ограничивается износом поверхностей цилиндров, как ошибочно полагают некоторые механики. Тем не менее, износ цилиндров действительно есть главный дефект блока цилиндров, и на нем мы остановимся в первую очередь.
Чаще всего встречается так называемый «естественный» износ поверхности цилиндра в результате длительной нормальной эксплуатации автомобиля. Такой износ проявляется обычно в верхней части цилиндра в зоне остановки верхнего поршневого кольца в момент прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Вблизи этого положения на кольцо действуют большие силы давления газов, распирающие его изнутри и прижимающие кольцо к стенке цилиндра. В то же время масляная пленка, расположенная между кольцом и поверхностью цилиндра, при остановке кольца легко продавливается и разрывается. Возникают режим полусухого трения деталей и, как следствие, их повышенный износ. Причем обычно цилиндр максимально изнашивается в плоскости, перпендикулярной оси пальца. Это не случайно - в ВМТ происходит «перекладка» поршня, из-за чего он, не доходя до ВМТ, юбкой прижимается к одной стороне цилиндра, а после прохождения ВМТ - к другой. В момент перекладки появляются дополнительные силы, прижимающие кольца к цилиндру, и, следовательно, увеличивается износ цилиндра в плоскости перекладки (перпендикулярно оси поршневого пальца).
Этот износ весьма велик, и у старых, изрядно походивших моторов достигает 0,1-0,2 мм (встречается даже до 0,4-0,5 мм), хотя нормой с точки зрения надежной работы поршневых колец у практиков считается износ не более 0,05 мм.
Но перекладка поршня неприятна не только этим. Юбка давит на цилиндр в разных местах по-разному, и там, где это давление больше, износ цилиндра тоже будет заметным. Такие зоны образуются на цилиндре ближе к верхней его части справа, если смотреть на мотор спереди, и снизу слева, что связано с перекладкой поршня в ВМТ и НМТ.
В результате цилиндр становится со временем некруглым: в некоторых сечениях он может иметь эллипсность, нередко доходящую до 0,04-0,05 мм (норма - не более 0,02 мм).
В таком кривом цилиндре даже новые поршневые кольца не обеспечат хорошего уплотнения, и двигатель будет чрезмерно расходовать масло.
Встречаются блоки цилиндров с сильным износом цилиндров по направлению оси коленчатого вала. Причина такого износа - большой осевой зазор в упорном подшипнике коленчатого вала. Например, в момент выключения сцепления коленвал смещается вперед, и, если зазор в изношенном подшипнике больше 0,5-1,0 мм, нагрузка передается через сопряжение вала с шатуном и шатуна с поршнем на поверхность цилиндра.
В целом ряде случаев в блоке цилиндров возникает катастрофический износ - задиры, трещины и пробоины. Весьма распространен обрыв шатуна из-за недостаточной смазки и перегрева шатунного подшипника. Обычно это приводит к сколам и пробоинам в нижней части цилиндра. Разрушение седла или обрыв клапана вызывают, напротив, повреждение верхней части цилиндра в виде забоин и задиров. Возможен задир и в средней части цилиндра: после некачественного ремонта нередко нарушается посадка поршневого пальца в шатуне, и тогда палец легко сдвигается до упора в стенку цилиндра. Кстати, задиры на поверхности цилиндра - прямое следствие перегрева двигателя.
Из более редких дефектов отметим трещины в гильзе цилиндра. Иногда они появляются из-за перегрева, но причиной может стать и чрезмерная затяжка болтов головки блока цилиндров. Гидроудар в цилиндре вследствие попадания охлаждающей жидкости или воды вызывает значительное повышение давления, и если гильза тонкая, то она тоже может треснуть.
Перечисленные выше дефекты можно назвать явными - подавляющее большинство их можно замерить с помощью приборов, увидеть невооруженным глазом или даже просто пощупать рукой. Однако бывает так: дефекты вроде бы устранены, а двигатель после ремонта через несколько десятков тысяч километров вышел из строя. И явная причина не обнаружена. В чем же дело?
Очень часто - в деформации самого блока цилиндров, при которой искривляются не только цилиндры, но и другие рабочие поверхности блока. Например, после литья на стадии изготовления блока цилиндров в нем всегда остаются внутренние напряжения. Со временем это приводит к деформациям, избежать которых помогает искусственное старение - нагрев и выдержка блока цилиндров в печи при определенной температуре. Только после этого блок цилиндров можно механически обрабатывать - фрезеровать плоскости, растачивать цилиндры, постели коленчатого вала. Но полностью деформацию искусственным старением не устранить: при работе двигателя блок цилиндров нагревается неравномерно, да еще и нагружается переменными силами (совсем не те условия, что были в печи). И, как следствие, блок цилиндров постепенно коробится уже на автомобиле, т.е. происходит так называемое естественное старение.
В итоге картина безрадостная - деформируются не только плоскости, включая привалочную плоскость под головку. Нарушается соосность коренных опор коленчатого вала.
С некоторой деформацией плоскости (в пределах 0,05-0,07 мм) еще можно смириться (в конце концов, прокладка головки блока цилиндров обладает некоторой пластичностью). Но вот несоосность опор может привести к заметному снижению ресурса и даже к новому капитальному ремонту уже через несколько десятков тысяч километров.
Искривлением опор больше страдают рядные многоцилиндровые моторы с числом цилиндров 5-6. Но и обычные четырехцилиндровые от беды не застрахованы. Особенно это касается отечественных моторов, потому что на некоторых заводах операция искусственного старения блока цилиндров отсутствует - со всеми вытекающими для механиков последствиями. А тогда традиционными операциями - расточкой и хонингованием - блок цилиндров, да и весь мотор в целом, качественно не отремонтировать. Нужно дополнительно обработать плоскости блока цилиндров и постели подшипников коленчатого вала, иначе отремонтированный мотор долго не проходит. Кстати, естественное старение блока цилиндров - одна из причин того, почему старый блок лучше нового. Ведь старый уже состарен, нужно только грамотно его отремонтировать, - и тогда ресурс мотора может быть заметно увеличен даже по сравнению с аналогичным новым двигателем.
Постели подшипников коленчатого вала в блоке цилиндров часто требуют ремонта не только по причине естественной деформации. Встречаются повреждения опор из-за недостатка смазки и перегрева коренных подшипников. В подобных случаях нередко вкладыши проворачиваются в постели и задирают ее поверхность. Но, даже если проворота не случилось, без ремонта постелей уже не обойтись - перегретые коренные крышки блока цилиндров, как правило, сжимаются по плоскости разъема с блоком так, что отверстие постели становится эллипсным, причем эта эллипсность достигает 0,1 мм и более при норме не выше 0,02 мм.
Иногда нерадивые мастера крышки теряют. Даже если постараться их подобрать от аналогичного блока цилиндров, они не подойдут, поскольку обрабатываются за одно целое со «своим» блоком и невзаимозаменяемы. Тогда без ремонта постелей опять ничего не поправить.
У двигателей с нижним расположением распределительного вала в блоке цилиндров установлены подшипники, которые тоже изнашиваются, причем весьма существенно. Обычно втулки подшипников распредвала можно менять на новые - у большинства моторов это не бог весть какая сложная операция. И тут опять отличились наши моторостроители - в свое время из «волговских» моторов втулки убрали, и теперь распредвал вращается непосредственно в блоке цилиндров. А блок-то нежесткий, его «корежит» в процессе эксплуатации, и опорные поверхности подшипников изнашиваются стремительно. Оставить их без ремонта при этом никак нельзя - двигатель будет стучать, давление масла упадет, да и новый распредвал долго не проходит. Кстати, ремонт блока цилиндров в такой ситуации довольно трудоемок: надо растачивать отверстия и устанавливать втулки. Короче, без специального оборудования, что называется, врукопашную, здесь не справиться.
Возможны и другие, более мелкие, дефекты блока цилиндров. Например, срыв резьбы под болт или шпильку крепления головки блока цилиндров. Чаще это случается у того же «волговского» мотора. Когда-то проектировщиками был выбран (да так и остался на десятки лет) слишком мелкий шаг резьбы. Когда резьба сорвана, приходится ремонтировать гнездо - не менять же блок цилиндров из-за одной шпильки?
Иногда в блоке цилиндров повреждаются поверхности упорного подшипника коленвала. Если изношенные упорные полукольца проворачиваются, а затем выпадают из блока цилиндров, коленчатый вал может сильно повредить торцевые поверхности соответствующей коренной опоры. Ремонт в этом случае сложен и, скорее всего, потребует индивидуального подхода.
Как видим, судя по перечню дефектов, блок цилиндров становится деталью для сборки ремонтируемого двигателя только в том случае, если его грамотно восстановили по всем тем рабочим поверхностям, которые в этом нуждаются. Практика показывает, что замена блока цилиндров, особенно для иномарок - занятие малоперспективное в первую очередь из-за его высокой цены. Тем более что в подавляющем большинстве случаев дефект можно исправить.
