Рядная «четверка» 3,2 TD серии 4M41 – далеко не худший представитель семейства современных турбодизелей. Оттаскав за 10 лет две с половиной тонны японского железа в лице Mitsubishi Pajero Wagon 2006 года выпуска, этот мотор «набегал» 500 000 километров. Очень неплохой результат, но при вскрытии мы ожидали увидеть нечто страшное…
«Подопытный» Pajero подарил нам фактуру для целой серии увлекательных практических статей о капремонте современного турбодизеля. Начнем мы сверху, то есть с головки блока цилиндров, сокращенно (ну вдруг кто-то не знал) – ГБЦ.
Примечание: если вы хорошо «прокачаны» в теории и хотите побыстрее узнать, что же оказалось внутри «головы», смело проматывайте примерно на середину статьи, до главки «Снятие и разборка ГБЦ».
Есть сомнения в своей подкованности? Пугает термин «рассухаривание»? Не понимаете, что общего между маслосъемными колпачками и сальниками клапанов (вопрос с подвохом)? Тогда лучше читайте статью целиком. Да, она длинная, зато ее можно сохранить в закладки и вернуться позже. Приятного чтения!
Что вообще такое капитальный ремонт?
Если по-умному, то это процесс, результатом которого должно стать полное восстановление эксплуатационных характеристик двигателя с его снятием (при необходимости) с автомобиля и последующей его полной разборкой.
Разбирают, в первую очередь, для выполнения замеров: начиная от длины болта крепления головки блока цилиндров и заканчивая измерением овальности и конусности шеек коленчатого вала. Получив все эти параметры, мы поймем, насколько все плохо. Об измерениях будет поподробнее чуть ниже.
В принципе, если после полной разборки двигателя вам заменили только сальники и поршневые кольца, а все остальное оказалось в номинальных размерах, то это тоже можно назвать капитальным ремонтом, ведь по сути эксплуатационные показатели ДВС восстановлены. Но в этот раз все серьезно.
Что внутри ГБЦ?
В головке блока цилиндров находятся элементы газораспределительного механизма. Проще говоря, клапаны и распредвалы, при помощи которых эти самые клапаны открываются. Открытие и закрытие клапанов происходит в строго определенное время, чтобы вовремя впустить свежий воздух и выпустить отработанные газы. Это азы, которым учат в автошколе.
Закрываются клапаны, возвращаясь в исходное положение, благодаря пружинам. Закреплены пружины на клапанах с помощью сухарей. Такой себе замок, который «работает», пока пружина прижимает клапан к головке.
У сегодняшнего нашего турбодизельного героя, да и в большинстве современных двигателей и распредвал, и клапаны находятся сверху, в головке блока цилиндров, и приводится все это в движение цепью или ремнем от коленвала. Кое-где остались еще нижневальные моторы – на старых советских грузовиках да редких современных V8 «заряженных» Jeep Grand Cherokee SRT8, но о них как-нибудь в другой раз.
Также за основу возьмем и то, что ГБЦ у нас не какая-нибудь чугунная, а алюминиевая, если точнее – из алюминиевого сплава. Он легкий и прочный, его несложно обрабатывать при изготовлении. Но клапаны остаются стальными. Сталь тверже алюминия, значит клапан из-за постоянного перемещения быстро разобьет отверстие в такой головке. Чтобы этого не было, в ГБЦ впрессовали стальные направляющие втулки клапанов.
Клапан перемещается именно в этой втулке, между ним и втулкой существует зазор, благодаря которому клапан смазывается. Чтобы масло через этот зазор не попадало в цилиндр, на втулку установлен маслосъемный колпачок. Но есть еще одна нагруженная часть – это место прилегания плоской части клапана (т. н. тарелки) к ГБЦ. Здесь клапан вообще все время с большой силой и частотой бьется о поверхность головки. Сюда также впрессовано стальное или чугунное кольцо, называемое седлом клапана.
 |
 |
На головке, как говорилось выше, установлены распределительные валы. Из самого названия этого вала понятно его назначение: именно в его ведении, когда и какой клапан откроется или закроется в данный момент времени. Непосредственные исполнители – кулачки распредвала, имеющие особую форму и расположенные друг относительно друга под углом. Кстати, сама форма кулачка непростая и делается не по шаблону, а максимально точно рассчитывается, чтобы задать время начала открытия клапана, высоту открытия клапана и длительность пребывания клапана в открытом состоянии. Счет идет на доли секунд, поэтому и точность высочайшая.
Вообще, распредвалам, формам кулачков и вариантам их доработки можно посвятить целую огромную статью, но сейчас наша задача в целом представить себе устройство ГБЦ, так что пойдем дальше. Распредвалы могут быть закреплены по-разному. В нашем случае они опираются на разборные постели, которые изготовлены из алюминия. Сами валы могут быть цельными, как на нашем примере, или составными – в таком случае кулачки напрессовывают на вал (так делают, в частности, BMW).
Кулачки на клапаны воздействуют не напрямую, а через толкатели или коромысла (их иногда называют рокерами). Сделано это по двум причинам. Первая: проще и дешевле заменить износившийся толкатель или коромысло, чем весь распредвал. Вторая: регулировка клапанного зазора, который называют тепловым. На нашем примере применяется именно коромысло, но существуют толкатели в виде чашки и устанавливаются непосредственно на клапан.
Переместить промежуточное звено (коромысло) проще, чем весь распредвал. Процесс регулировки теплового зазора же подробно описан недавно в отдельной статье. Чтобы избавить людей от процесса регулировки, конструкторы придумали гидрокомпенсаторы, благодаря которым толкатель, или коромысло, подводится к кулачку распредвала и тем самым исключается удар кулачка о толкатель при увеличении теплового зазора.
Сама головка блока, как корпусная деталь, с виду несложная, но внутри в ней есть каналы масляные, водяные и впуска/выпуска отработанных газов. Для простоты же доступа к распределительным валам и клапанам головка блока накрыта сверху клапанной крышкой (не путать с декоративным пластмассовым кожухом!).
Что может выйти из строя в ГБЦ?
Если появляется какой-нибудь посторонний стук, исходящий от двигателя, то вероятность, что он доносится от головки блока цилиндров – выше, чем от других элементов. Ведь в ГБЦ сконцентрировано столько движущихся деталей, что нет-нет, да и начнет что-то стучать. Например, клапаны или распределительные валы.
ГБЦ – одна из наиболее нагруженных частей двигателя, так как нагревается отработанными газами до предельно высоких температур. Все трущиеся детали изнашиваются, несмотря на смазку моторным маслом. Поэтому рано или поздно износятся шейки распределительного вала, и придется заменить либо вал, либо головку блока в сборе.
Клапаны могут прогореть в буквальном смысле слова, опять же от температуры. Клапанная пружина, не выдержав нагрева и усилия, может лопнуть. Износ кулачков распредвала – хоть и не поломка, но если они стерлись основательно, то отрегулировать тепловой зазор может и не получиться.
Еще могут износиться направляющие втулки клапанов. И, пожалуй, самые незащищенные детали – это маслосъемные колпачки, они же сальники клапанов. Как только этот колпачок изнашивается или рвется, резко повышается расход масла и появляется характерный сизый дым из выхлопной трубы. К счастью, колпачки обычно дешевы и просты в замене.
А еще может деформироваться и сама ГБЦ. Вовсе необязательно для этого стучать по ней молотком – виной опять-таки будет слишком сильный нагрев – например, если у машины отродясь не чистили радиатор, и она на жаре благополучно «закипела». При деформации ровная поверхность головки блока, которая контактирует через прокладку с блоком цилиндров, перестанет быть ровной. Чтобы понять, насколько эта поверхность должна быть гладкой, можно привести цифры: если на ГБЦ положить специальную калиброванную (очень ровную) линейку, то между ней и поверхностью головки должен проходить плоский щуп толщиной не более 0,05 мм.
Ну и последнее типичное ремонтное место – прокладка ГБЦ, которая непосредственно прилегает к этой гладкой поверхности. Иногда вместо собственно прокладки применяют герметик, но это не наш случай.
Размеры
Нет ни одной детали в головке блока цилиндров, на которую нет диапазона рабочих размеров. Слишком сложно? Ну, к примеру: длина клапана должна быть 102,0–101,95 мм. Когда двигатель разбирают для «капиталки» и извлекают клапан из ГБЦ, используя высокоточный измерительный инструмент (в данном случае микрометр), измеряют длину клапана.
Если она меньше или больше указанного диапазона, то его необходимо заменить. Измеряют также и внутренний диаметр направляющей втулки клапана. И опять-таки менять, если он выходит за рамки нормы.
В технической документации на мотор есть все эти показатели, так что мастеру не нужно «на глаз» определять, стоит ли что-то менять или «еще походит».
Запомните этот момент. Если мастер на СТО вам говорит, что требуется только замена ГБЦ в сборе, и не может обосновать это конкретными результатами замеров, то он, скорее всего, обманывает вас.
Ремонтные размеры
Производители по-разному относятся к возможности ремонта. Поэтому одни предусматривают его, другие ограничивают ремонт банальной заменой запчасти. Вот, к примеру, постели распределительного вала. В них нет вкладышей, как на коленчатом валу. А ведь из-за износа увеличивается зазор между шейкой распредвала и отверстием опорной постели. Как результат – стук вала при работе. Решение, предусмотренное в данном случае, только одно – замена постелей вместе с распределительным валом, никакого ремонта.
Теперь посмотрим на коленвал. Если износ очевиден, то шейки вала шлифуют до следующего ремонтного размера, который предусмотрен заводом. А чтобы сохранить правильный зазор между коленвалом и опорой, используют более толстые (также ремонтные) вкладыши подшипников (об этом подробнее я расскажу в ремонте блока цилиндров). Так что если застучал распределительный вал, то, вероятней всего, его придется поменять. В самом худшем случае – вместе со всей «головой».
Снятие и разборка ГБЦ
Дочитали до этого момента? Поздравляю, вы добрались до самого интересного – практической части. Двигатель, если вы забыли, у нас дизельный, рядный четырехцилиндровый объемом 3,2 литра, с системой впрыска Common Rail.
Итак, накрутив на одометре 525 тысяч километров хозяин «Паджерика» решил, что пора. Пора заглянуть в японское сердце и при помощи умелых рук автомобильного лекаря продлить жизнь своему преданному железному коню. Хотя, что удивительно, изначально никаких тревожных отголосков в работе не было слышно. Но есть стук или нет, а цифры на одометре и жесточайшие условия эксплуатации склонили чашу весов в сторону полной разборки, диагностики и, если необходимо, ремонта двигателя.
Как я и обещал, начнем с ГБЦ. С самого начала мы запаслись набором всех прокладок, уплотнительных колец и сальников – это стоит менять в любом случае, раз уж затеяли разбор. Предварительно слили из двигателя моторное масло и охлаждающую жидкость. Для улучшения доступа сняли радиатор, вентилятор, конденсатор системы кондиционирования и отправили их на мойку.
Не стану описывать процесс снятия всего навесного оборудования и отсоединения всех трубочек и разъемов. Скажу лишь, что их огромное множество. Как видите, все разъемы и патрубки не подписаны, но это потому что наш мастер очень опытный и знает эти турбодизели буквально наизусть. Как правило, последующую сборку облегчают маркировкой снятого, чтобы затем ничего не перепутать.
Чтобы добраться хотя бы до крышки ГБЦ, нам пришлось демонтировать топливную рампу и топливные патрубки высокого давления. К ним мы еще вернемся, когда будем говорить о ремонте топливных систем Common Rail.
Сняли клапанную крышку, выкрутив болты ее крепления в определенной последовательности. Заданная последовательность выкручивания болтов необходима для равномерного отпускания крышки, чтобы исключить ее деформацию. Крышку сняли, и нам открылся прекрасный во всех смыслах вид.
И хозяин, и видавший виды мастер были приятно удивлены относительной чистотой внутреннего пространства ГБЦ. Все-таки более 500 тысяч километров пробега, а ни нагара, ни коксования, ничего! Как будто двигатель прошел первые 50 тысяч. Как оказалось, использовалось очень качественное моторное масло, название которого я упоминать не буду. Но чтобы подтолкнуть искушенного читателя к разгадке, скажу, что масло этой марки в числе прочих активно используют хозяева мототехники.
Окончив любование чистой головкой блока, преступили к выкручиванию элементов крепления топливных форсунок. Бывают и нормальные конструкции, когда форсунки на дизельном двигателе установлены через клапанную крышку; для демонтажа такой форсунки крышку ГБЦ снимать надобности нет. Однако в нашем случае все немного сложнее. После извлечения форсунок сняли стойки их креплений. Головку невозможно снять без отсоединения распределительных валов от цепи привода ГРМ. Так как предстоит полная разборка двигателя, то о метках фаз газораспределения (о которых мы поговорим позже) никто не переживает и не обращает внимания на их расположение.
А вот дальше уже важна точность. Если патрубки подписывать не нужно, то детали разобранной ГБЦ упорядочивать обязательно – здесь глазомер не спасает. Так, снятые коромысла были выложены на верстак в строгой последовательности, чтобы при сборке установить их на исходное место.
Выкрутили болты крепления крышек постелей распределительных валов и, отсоединив от цепи, сняли валы с головки блока. Вместе с ними – коромысла и опоры распределительных валов. Чтобы не надрываться при снятии головки с блока, выкрутили элементы крепления и отсоединили впускной коллектор и турбокомпрессор (до его ремонта мы еще дойдем).
Едем дальше. Мы выкрутили в определенной последовательности болты крепления головки блока цилиндров и сняли ее в сборе с блока. Осталось окончательно разобрать ГБЦ. Для этого необходимо рассухарить и извлечь клапаны из головки. Рассухарить – это значит отсоединить пружину от клапана путем извлечения замков – сухарей. Для рассухаривания используем специальное приспособление, сжимаем пружину и извлекаем пинцетом сухари . Выполнив сии несложные действия, извлекаем оставшиеся 15 клапанов.
Снимаем и без тени сомнения выбрасываем старые маслосъемные колпачки и отправляем ГБЦ на мойку. Снова удивляемся отсутствию чрезмерного нагара или коксования. Масло свое дело сделало!
Дефектовка ГБЦ
Как вы уже поняли, это самый важный момент в капитальном ремонте. Здесь мы определяем, что подлежит замене, а что можно оставить.
Итак, измерение внутреннего диаметра направляющих втулок показал, что втулки выпускных клапанов отправятся в отходы. Проверили седла клапанов и убедились, что ни одно из них не прогорело – это обрадовало. Будем шлифовать! Обычно седла немного шлифуют специальной разверткой, под строго определенным углом, создавая поясок прилегания клапана.
После тщательной проверки клапанов мы приняли решение их помыть и отшлифовать рабочие фаски. Измерили длину клапанных пружин в свободном состоянии и… тоже, на удивление, все оказалось в пределах номинального размера. Проверили поверхность головки блока на наличие коробления. Пришли к выводу, что для успокоения совести ее все-таки необходимо отшлифовать.
 |
 |
Проверили ролики коромысел – ни биения, ни выработки нет. Используя измерительный инструмент, обмеряли распределительные валы. Измеряли наружный диаметр опорных шеек валов и высоту кулачков. Размеры хоть и были на пределе, но попали в заданный диапазон. Потому распределительные валы промыли и продули все масляные каналы сжатым воздухом. То же самое сделали и с опорными постелями распредвалов.
В худшем варианте пришлось бы шлифовать шейки валов и кулачки, а если бы не попали в размеры, то поменяли бы валы вместе с постелями. Напомню, что основной показатель износа здесь – это зазор между шейкой вала и отверстием опорной постели.
Не забыли измерить диаметр болтов крепления ГБЦ. Со временем болты тянутся и становятся тоньше. Удлиненные болты невозможно затянуть с требуемым моментом затяжки, потому их тоже меняют. В нашем случае даже болты не подвели! Они оказались нужного диаметра и длины.
Итак, дефектовка показала удивительную живучесть 3,2-литровых дизелей Mitsubishi, как минимум – их ГБЦ. По сути, весь наш капремонт будет сводиться к замене направляющих втулок с маслосъемными колпачками, а также притирке клапанов и шлифовке ГБЦ. Заказываем детали и делаем паузу.
Сборка ГБЦ
Когда «пришли» заказанные детали и новые жидкости, настало время собирать ГБЦ обратно. Для начала чистой ветошью (тряпкой, по-простому) тщательно протерли внутренние поверхности направляющих втулок клапанов. После этого установили во втулки клапаны. На тарелках клапанов нанесены буквенные обозначения, которые говорят о том, какой клапан впускной (I), какой выпускной (EX).
 |
 |
Перевернули очень аккуратно ГБЦ и смазали стержни клапанов свежим маслом. Очень аккуратно установили новые маслосъемные колпачки. Установили клапанные пружины вместе с опорными шайбами и тарелками. Затем последовательно, с помощью все того же приспособления установили сухари, соединив тем самым клапаны с пружинами.
После установки последнего сухаря накрыли все тряпкой и аккуратненько пластиковым молотком простучали по клапанам, чтобы убедиться в том, что сухари сели должным образом. Притирать клапаны мы отдали стороннему подрядчику со специальным станком, поэтому характерного матового пояска не видно на рабочей фаске клапана.
Собственно, на этом капиталка, касающаяся головки блока цилиндров, закончилась. Мы установили новую прокладку (она металлическая) на блок. Сжатым воздухом тщательно продули отверстия в блоке цилиндров под болты крепления ГБЦ – если в них останется масло или загрязнения, затянуть болт с требуемым моментом не будет возможности.
Далее следовала установка головки и затяжка болтов ее крепления аж в четыре подхода, два из которых – это довороты на определенный угол. Этого требовала заводская инструкция по ремонту, и к ней стоит прислушаться.
 |
 |
Затем установили все коромысла с распределительными валами с последующей затяжкой болтов крепления крышек опор валов. При установке, конечно же, не забывали смазать все трущиеся поверхности свежим моторным маслом. Это крайне необходимо, чтобы первый пуск двигателя после сборки не был «на сухую».
Когда почти все готово, мы отрегулировали зазоры в клапанах и установили форсунки. После форсунок заменили все сальники в крышке головки и накрыли ею ГБЦ вместе с новой прокладкой. Затянули, опять же, в определенной последовательности болты крепления крышки. С «головой» мы закончили!
Что дальше?
Дальше много интересного. У нас впереди дефектовка и ремонт привода ГРМ, блока цилиндров, топливной системы и турбокомпрессора. Оставайтесь с нами, рубрика выходит по средам!
Для комментирования вам необходимо авторизоваться