Важный этап восстановительного ремонта двигателя - его разборка и обследование с целью определения технического состояния узлов и деталей. При осмотре головки блока цилиндров обычно первоочередное внимание обращают на степень износа деталей газораспределительного механизма. Чаще этим и ограничиваются, забывая о том, что при эксплуатации возможны повреждения корпуса головки. Его участки, непосредственно образующие камеры сгорания двигателя, испытывают высокие нагрузки, механические и тепловые. Одним из последствий их совместного воздействия является то, что с течением времени в теле головки могут образовываться трещины.
Бомба замедленного действия.
Образование трещин в ГБЦ - явление не экзотическое, а, напротив, довольно распространенное. Наиболее подвержены ему головки дизельных двигателей, поскольку они работают в условиях наибольших нагрузок.
В первую очередь, это головки, изготовленные из чугуна, уступающего алюминиевым литьевым сплавам в пластичности. Но и в алюминиевых ГБЦ трещины не редкость. Поэтому некоторые автопроизводители (например, VW) даже допускают наличие трещин на корпусе головок дизельных двигателей при условии, что они не сквозные и их размеры не превышают установленных пределов.
Обычно трещины появляются в местах, которые характеризуются наибольшими градиентами температур: в районе форкамеры, между седлами впускных и выпускных клапанов и так далее. ГБЦ бензиновых двигателей, алюминиевые и чугунные, повреждаются реже, и в основном по причине нарушения теплового режима двигателя, перегрева или наличия внутренних дефектов литья в виде раковин или скрытой пористости.
Любая трещина в теле головки, даже небольшая, представляет собой потенциальную опасность. Являясь концентратором напряжений, она с течением времени развивается. Увеличиваясь в размерах, трещина опасна не только уменьшением механической прочности головки. В зависимости от характера и места положения она может привести к ослаблению посадки запрессованных в головку деталей: клапанных седел, форкамер, направляющих втулок клапанов. Но наиболее угрожающие последствия для работоспособности двигателя возможны в тех случаях, когда развитие трещины приводит к нарушению герметичности проходящих внутри головки каналов систем смазки и охлаждения.
Недаром в «правильных» руководствах по эксплуатации автомобилей приводится разумный совет: почаще обращать внимание на состояние охлаждающей жидкости в расширительном бачке системы охлаждения. Присутствие в ней следов моторного масла или запаха отработавших газов - верные приметы, указывающие автовладельцу на грядущие проблемы и неминуемую потерю денег. Если причина не в поврежденной прокладке головки блока, то, скорее всего, - в скрытой в головке трещине. Причем первая «примета» - следствие того, что трещина соединяет каналы смазки и охлаждения друг с другом. Поскольку давление в системе смазки выше, происходит просачивание масла в охлаждающую жидкость. Последствия - скрытые, неконтролируемые утечки моторного масла и снижение эффективности охлаждения двигателя вследствие образования эмульсионной смеси антифриза и масла.
Вторая, более распространенная «примета» говорит о проникновении в систему охлаждения отработавших газов и пророчит более серьезные последствия. В этом случае трещина соединяет рубашку охлаждения с камерой сгорания двигателя, и процесс развивается в двух направлениях. Под действием высокого давления, создающегося в камере сгорания при воспламенении смеси, система охлаждения через трещину надувается горячими выхлопными газами. После остановки двигателя, когда давление в цилиндре становится меньше чем в системе охлаждения, в него тем же путем просачивается охлаждающая жидкость. Обладающая неплохими моющими свойствами, она вычищает внутренности камеры сгорания, заодно смывая со стенок цилиндра смазку. Часть охлаждающей жидкости на неработающем двигателе поступает в картер и смешивается с моторным маслом, ухудшая его смазывающие свойства. Помимо этого наличие трещины приводит к падению компрессии, снижая способность топливной смеси к воспламенению. В результате в двигателе наблюдаются пропуски воспламенения, он быстро перегревается и работает буквально «на износ».
Упомянутые явные симптомы разгерметизации каналов смазки и охлаждения, становятся заметными, когда трещина достигает внушительной величины. В то же время она начинает свою жизнь с микроскопических размеров и до поры никак себя не проявляет. Это означает, что отсутствие на момент ремонта двигателя внешних проявлений, говорящих о наличии трещин во внутренних полостях головки, не может служить гарантией того, что механизм «бомбы замедленного действия» уже не запущен.
Стоит отметить, что не всегда в разгерметизации рубашки охлаждения головки виноваты высокие нагрузки и температуры. Довольно часто ее причиной является коррозия. Она повреждает посадочные поверхности технологических отверстий системы охлаждения, в которые запрессовываются заглушки. Со временем коррозия приводит к образованию сквозных отверстий по периметру заглушек и утечкам теплоносителя. Неисправность очень коварна, так как обнаружить причину потери охлаждающей жидкости непросто.
Визуальное обследование головки не всегда позволяет обнаружить трещины в ее корпусе. Во первых, они хорошо замаскированы слоем нагара и могут иметь незначительные размеры. Во вторых, часто трещины открываются не на внешнюю поверхность головки, а в ее внутренние полости (каналы системы смазки и охлаждения) или же могут скрываться под седлами клапанов, форкамерами, направляющими втулками. В таких случаях не поможет и применяющийся иногда метод «проявления» трещин пескоструйной обработкой поверхности головки.
Как быть в таком случае? Ограничиться внешним осмотром и далее положиться на удачу? Это очень рискованный путь. Известно немало случаев из практики, когда только что восстановленный двигатель, ремонт которого стоил клиенту многих десятков тысяч рублей, оказывался неработоспособным. Авторемонтные предприятия, которые не радует перспектива за свой счет переделывать дорогостоящую работу и терять авторитет в глазах своих клиентов, давно включили в перечень обязательных работ, выполняющихся при ремонте двигателя или ГБЦ, операцию проверки скрытых полостей на герметичность. При наличии специализированного оборудования она выполняется быстро и стоит клиенту не очень дорого.
Разминирование.
Прежде чем рассказывать о технологии проверки герметичности внутренних полостей ГБЦ, еще раз напомним, в каких случаях ее следует выполнять. В идеале - во всех без исключения, когда выполняется ремонт двигателя или головки. Особенно в следующих:
- если при эксплуатации двигателя отмечались симптомы, указывающие на нарушение целостности внутренних каналов ГБЦ;
- если поводом для ремонта послужил перегрев двигателя, как правило, чреватый образованием трещин;
- когда ремонтируется дизельный двигатель, особенно с ГБЦ, изготовленной из чугуна;
- после заварки трещин в легкосплавнной головке для проверки качества выполненных сварочных работ.
- при приобретении бывшей в употреблении головки взамен вышедщей из строя.
О последнем случае следует сказать особо. Приобретение новой головки блока нередко оказывается экономически нецелесообразным, так как цена ГБЦ может быть сравнимой с остаточной стоимостью автомобиля. Одно из возможных решений - покупка «бэушной» головки.
Идя таким путем, нужно помнить, что качество головок для автомобилей производства конца 80-х-начала 90-х годов, предлагаемых на разборках, очень низкое. Даже если внешний вид головки не вызывает подозрений, устанавливать ее на двигатель без проверки герметичности - опасное занятие. Еще свеж в памяти пример, когда клиент, искавший ГБЦ для «опелевского» дизеля, намаялся вдоволь: ему пришлось привезти в моторный центр ни много ни мало пять головок! В четырех из них были обнаружены скрытые трещины. Потеря клиентом времени на их поиски - ничто в сравнении с экономией денег, которые ему пришлось бы заплатить за то, чтобы демонтировать головку, собрать и трегулировать следующую, а затем установить ее на место. И так пять раз! Согласитесь, убедительный пример важности контроля герметичности ГБЦ.
Наиболее удобно и быстро его можно осуществить, используя специально предназначенные для этого установки. Они разрабатываются и изготавливаются рядом зарубежных фирм. Принцип действия установок основан на опрессовке внутренних полостей головки с помощью сжатого воздуха. Предварительно исследуемая полость, например, рубашка охлаждения, заглушивается. С этой целью привалочная плоскость головки герметизируется с помощью резиновых прокладок и плиты, выполненной из оргстекла большой толщины. На отверстия охлаждающего контура, выходящие на боковые поверхности головки, также ставят заглушки. Через одну из них, снабженную штуцером, внутрь испытуемой полости подается сжатый воздух при давлении 4- 6 бар.
Головка погружается в воду, которой наполнена термоизолированная ванна. В воде, температура которой поддерживается около 70°С, головка нагревается до ее рабочей температуры. Благодаря тепловому расширению металла, вскрываются все трещины, даже те, что были закрыты при комнатной температуре. Местоположение трещин определяется визуально, по истечению сжатого воздуха из полости головки, сопровождающемуся образованием «волшебных пузырьков». Для удобства поиска мест утечки установка позволяет вращать головку вокруг оси на 360°С.
Габаритные размеры ванны некоторых моделей установок, позволяют проводить опрессовку не только головок, но и блоков, включая и V- образные. Появление сквозных трещин в блоках - явление более редкое, но и не менее опасное для работоспособности двигателя. Не составит труда определить место течи в радиаторе. Опрессовкой можно не только проверить герметичность контура охлаждения или смазки, но и установить характер видимых трещин, сквозные они или нет. С помощью установки можно проконтролировать герметичность посадочных поверхностей направляющих втулок клапанов. Случается, что масло попадает в камеру сгорания именно этим путём, а не по стержню клапанов, через изношенные маслосъёмные колпачки и отверстия втулок. Во всех случаях «волшебные пузырьки» гарантированно покажут наличие и место неисправности.
Нельзя не упомянуть о другом аспекте применения установки, экономическом. Установка для опрессовки относится к категории технологического оборудования, которое характеризуется минимальным сроком окупаемости. Действительно, стоимость оборудования - доступная эксплуатационные затраты - минимальные, производительность - очень высокая. К этому можно прибавить существующий дефицит подобных услуг на рынке авторемонта. Все факторы говорят за то, что с помощью установки можно не только эффективно решать проблемы ремонта двигателей, но и зарабатывать деньги, предоставляя услуги по опрессовке автомобильных агрегатов. Опять же, благодаря «волшебным пузырькам».
кандидат технических наук
