Восстановление головки блока цилиндров дизельного двигателя

ГлавнаяСтатьи → Восстановление головки блока цилиндров дизельного двигателя

Основные сведения

 Дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. В 1893 году этот метод запатентовал Рудольф Дизель.   
 В течение долгих лет для запуска и работы двигателя использовались разнообразные методы, такие как форкамеры, воздушные камеры, свечи накаливания, а также метод, при котором двигатель заводился на бензине, а затем переключался на дизельное топливо.
 Если вы когда-нибудь пытались завести двигатель в холодную погоду, вы знаете, что для этого требовался обогреватель двигателя или вспомогательная жидкость для запуска. Те двигатели в основном не были оснащены компьютерами, и давление топлива варьировалось в пределах 3000 - 6000 psi (фунтов на квадратный дюйм). Для сегодняшних двигателей с компьютерными системами управления расходом топлива и давлением топлива от 12000 до 20000 psi холодный запуск уже не проблема, и необходимость в тех традиционных вспомогательных средствах исчезла. 
Принцип воспламенения топлива от сжатия, используемый в дизельном двигателе, - это процесс, при котором топливо впрыскивается в цилиндр после того, как воздух в цилиндре сжимается, вызывая самовоспламенение топлива.  
 Степень сжатия в дизельном двигателе выше, чем в газовом. Большинство дизельных двигателей имеют степень сжатия от 14:1 до 25:1.
До 1970-х дизельные двигатели были по большей части безнаддувными. Затем для достижения большей  мощности и эффективности на двигатель был установлен турбокомпрессор.
 Большинство современных дизельных двигателей имеют систему прямого впрыска, что способствует повышению КПД топлива на 25 % по сравнению с газовыми двигателями, а также  сокращает выбросы загрязняющих веществ. В Европе доля дизельных автомобилей составляет около 60% от всего автотранспорта, в Соединенных Штатах, где дизель не пользуется такой популярностью, - приблизительно 30%.  Однако, среди грузовых автомобилей этот показатель составляет 94 %!
 Сегодня в дизельных двигателях используется топливная система высокого давления (HPCR - High-Pressure  Common Rail) и электронная система управления впрыском топлива (EUI - Electronic Unit Injection). Эти дизели имеют турбонаддув и промежуточные охлаждение или турбокомпрессоры с изменяемой геометрией, радиаторы охлаждения наддувочного воздуха потоком встречного воздуха и системы рециркуляции отработавших газов.
Головка блока цилиндров, как правило, изготавливается из чугуна, самого распространенного материала, используемого для этой цели.
Не так давно были времена, когда для ремонта головки блока цилиндров было достаточно отнести ее в небольшую мастерскую и почистить клапаны.  Если требовалось что-то посложней, например, замена седел клапанов, шлифовка поверхностей или чистка форсунок, можно было обратиться в ближайший механический цех. Некоторые из этих двигателей даже не имели технических требований для максимальной и минимальной глубины установки клапанов! Дизельные двигатели, которые мы тогда использовали, были преимущественно отечественного производства, такие как Caterpillar, Cummins, Detroit, John Deere и International. 
Много воды утекло с тех пор!
 Благодаря наплыву производителей со всего мира - Komatsu, Volvo, Yanmar, Sisu, Kubota, Shilbura и др. - автомеханики обязаны иметь все данные и технические спецификации, какие только можно найти для ремонта двигателя. К тому же, всегда есть смысл в том, чтобы обратиться в механический цех или к производителю за любой дополнительной информацией, которая может пригодиться.    
 Иногда в головку блока цилиндров заводского изготовления устанавливаются распылители  форсунок. Для них используется специальный клей, и их поверхность невозможно отполировать, так как они выступают над поверхностью прокладки головки. Эти распылители  форсунок и клей не доступны в розничной продаже, их можно приобрести только вместе с новой головкой блока цилиндров.

Восстановление головки блока цилиндров дизельного двигателя.

 Для начала, как известно, первое, что нужно сделать после разборки двигателя - это очистить головку блока цилиндров; для этого мастерская должна быть оснащена подъёмником. Например, двигатель Cat C-15 весит более 400 фунтов!
Если вы не собираетесь менять подшипники распредвала в двигателе с верхним распределительным валом, для этой работы нельзя использовать вашу кабину для мойки или ванну горячей очистки. К тому же, сегодня во многих  дизельных двигателях имеются внутренние и обратные каналы подачи топлива - для их чистки необходим особый подход; возможно, вам придется удалить и заменить пробки с кольцевым уплотнением.
 Для успешного техосмотра или проверки на наличие трещин цилиндр должен быть чистым и сухим. Производя техосмотр определенной модели, механик обязан знать ее слабые места. При обработке головки цилиндра лучше использовать более темный порошок, на фоне которого лучше видно трещины. Сухой метод все же кажется самым лучшим и наиболее эффективным для быстрой и точной обработки. Не спешите на этом этапе, сконцентрируйтесь на том, что делаете - это поможет избежать неприятных сюрпризов. 
 С помощью маленького зеркальца можно осмотреть отверстия и область втулки форсунки. Если вы действительно обнаружите трещины в цилиндре, это не обязательно означает, что головку блока придется выбросить. Существуют сварочные мастерские, которые в некоторых случаях могут заварить и восстановить вашу чугунную головку блока цилиндров на профессиональном уровне, и обойдется вам это гораздо дешевле, чем покупка новой головки.  
 Эти сварочные мастерские принимаются за сварку головок цилиндров, блоков, картеров трансмиссии и картеров главной передачи - то есть практически всего, что изготовлено из чугуна. Помните, что если в головке цилиндров оказалась трещина, то вам, скорее всего, будет довольно трудно найти хорошую замену, так как некоторые модели предрасположены к трещинообразованию.
Но есть и утешительный момент: те сварочные автомастерские, которые еще действуют на сегодняшний день, имеют уже очень большой опыт в области авторемонта, и на результат их работы можно положиться.


В компании Midwest Cylinder Head (Невада, штат Айова) используется уникальный метод сварки трещин в головке блока цилиндров. Для такой работы необходимы ацетиленовая горелка, чугунные стержни и флюс для сварки чугуна. После очистки и проведения дефектоскопии для обнаружения поверхностных трещин, головку блока цилиндров помещают в печь и подогревают до 1300°F.
Затем участки с трещинами вырезают наконечником ацетиленовой горелки, в которую подается кислород для образования подогревающего пламени. Трещина выглядит как белая линия в центре наплыва расплавленного металла. Сварщик продолжает удалять металл до тех пор, пока белая линия не исчезнет, или пока он не достигнет водяной рубашки. После этого можно начать процесс сварки.
Процесс сварки должен происходить в нижнем положении, поскольку нужно расплавить основной материал, прежде чем использовать чугунный присадочный стержень. Сварщик должен быть внимательным, чтобы не сделать врезной шов до того, как основной материал расплавится при надлежащей температуре. После завершения сварки необходимо довести температуру головки цилиндров до отметки в 2000°F, а затем остудить головку до комнатной температуры и выключить печь.  


Втулки/трубки форсунок


Большинство головок цилиндров дизельных двигателей имеют втулки форсунок, которые ведут в головку блока. Одно из назначений втулки состоит в том, чтобы изолировать компрессию от цилиндра между втулкой и форсункой.
Участок герметизации внутри втулки обычно подвергается механической обработке за заводе, и от него зависит глубина, на которую наконечник форсунки будет вдаваться в цилиндр. Внешняя поверхность втулки также имеет два или три участка герметизации. Эти участки изолируют воду на верхней и нижней или на нижней и средней части втулки.  В головках блоков с внутренними каналами подачи топлива верхнее уплотнительное кольцо также изолирует топливо от масла, а среднее уплотнительное кольцо предотвращает попадание топлива в систему охлаждения. 
Прежде чем пытаться заменить эти втулки, убедитесь, что у вас есть для этого необходимое оборудование. Вам понадобятся специальные инструменты, чтобы удалить и заменить трубку, а также обработать внутреннюю поверхность втулки. Втулки форсунок установлены в головке блока цилиндров, чтобы облегчить прохождение охлаждающей жидкости через головку блока. Помните, что вне зависимости от того, будете вы менять втулку или нет, вам также необходимо проверить под давлением топливную систему и систему охлаждения на наличие утечек.
Втулки форсунок изготавливаются из различных материалов, согласно техническим условиям изготовителя; они могут быть выполнены из латуни, меди, нержавеющей стали или чугуна. Будьте готовы к разнообразию, ведь втулки и уплотнительные кольца регулярно совершенствуются.

Клапаны и седла клапанов

Именно в клапанах и седлах происходит самая тяжелая, активная работа внутри головки блока цилиндров. БУДЬТЕ ОСОБО ВНИМАТЕЛЬНЫ К ИХ ПРОВЕРКЕ! Помните, что при условии надлежащего обслуживания современные дизельные двигатели могут исправно функционировать даже после 1 миллиона миль пробега.
Советую заменить все клапаны, седла и направляющие клапанов, если двигатель "набегал" более 5000 часов, или 500 000 миль. Вы можете сэкономить, приобретя на вторичном рынке запчасти, которые по своим техническим характеристикам намного превосходят запчасти оригинального изготовителя.
Часто прайс-листы производителей не включают все клапаны, седла и пружины клапанов. Вы обнаружите, что некоторые изготовители выпускают бюллетени на определенные модели, например, на D8K Cat с двигателем D342, согласно которым при восстановлении головки блока необходимо заменить все выхлопные седла.
Не забывайте, что ваша цель - исправная работа головки блока цилиндров в течение всего времени, на которое она рассчитана. Для каждой из упомянутых деталей существуют спецификации; удостоверьтесь, что они непрекословно соблюдены. Вам необходимо проверить на соответствие нормам такие показатели, как высота седла клапана, ширина кромки тарелки клапана, зазор между направляющей втулкой и стержнем клапана. 
Сколько раз мы уже слышали от наших клиентов, что они поверить не могут, как хорошо запускается и звучит двигатель после коррекции глубины клапанов. Глубина посадки клапанов, а также толщина головки блока цилиндров являются важнейшими параметрами клапанного механизма, влияющими на продолжительность его работы.
При необходимости заменить седла клапанов, удобнее всего будет с помощью сварочной горелки TIG сделать бороздку вокруг седла без использования присадочного стержня, позволить ей остыть, и седло выйдет само. Такой способ никоим образом не повлияет на диаметр глухого отверстия, в отличие от других методов.
Для большей части современных дизельных двигателей используются заменяемые направляющие клапанов, но некоторые двигатели имеют направляющие, встроенные в головку блока цилиндров. В таком случае механик должен располагать необходимыми инструментами, чтобы обработать и установить тонкостенную направляющую втулку в головку блока. Мы рекомендуем чугунную сменную направляющую с внешним диаметром 1/2?. Обточите верхнюю и нижнюю части втулки и при необходимости рассверлите отверстия до нужного размера.
Для замены клапанных направляющих больше всего подойдет пневматический молоток. Удалите втулку, очистите отверстие гнезда клапана и установите втулку на необходимую высоту. При необходимости рассверлите, чтобы зазор между направляющей втулкой и стержнем клапана отвечал норме.

Шлифование поверхностей

Одним из наиболее эффективных методов механической обработки чугунной головки цилиндров на сегодняшний день являются диски с кубическим нитридом бора (КНБ).
Если вы когда-нибудь пытались обработать таким методом поверхность цилиндра с предкамерой сгорания (например, цилиндры в 6,5-литровом дизеле GM), то вы знаете, что распылитель форсунки должен быть неподвижным в головке цилиндра. После каждого хода режущей части инструмента приходится проверять, не сместился ли распылитель форсунки.
Прежде чем принять решение о фрезеровке головки блока цилиндров, вам необходимо учесть многие факторы. Во-первых, нужно выяснить минимально допустимую толщину, сверившись с техническими требованиями. Если головка искривлена, то придется либо выбросить ее, либо найти мастерскую, где ее смогут выпрямить таким проверенным методом, как наш. Дерзайте.



← все статьи