Восстановление одноразового двигателя: дело в миллиметрах

Alusil, Galnikal, Locasil, Nikasil, Silumal — чего автокомпании только не придумают, лишь бы сделать производство технологичнее и дешевле, попутно оптимизировав температурные характеристики блока двигателя. Ресурс? О, на словах он имеет первостепенное значение! Заявлялось и заявляется, что все эти «нанотехнологии», упрочняющие зеркало цилиндров, делают двигатель не менее надежным и ресурсным. Притом что в сборе он едва ли не вдвое легче старых чугунных «динозавров», менее температурно нагружен, отчего мощнее и экономичнее. Дескать, рассчитан на весь срок службы автомобиля, не требует замены поршневых колец, вообще не просит какого бы то ни было ремонта. К сожалению, все без исключения производители умалчивают о том, что срок жизни автомобиля равен гарантийному ну или чуть больше. А при несвоевременном ТО или внешних воздействиях двигатели могут прожить еще меньше. И, само собой, никто не заикается о возможности последующего ремонта. Сейчас подобное — пережиток прошлого. Тем не менее такие агрегаты ремонтируют. Рассмотрим, как это делается, заодно выясним, какие меры поспособствуют большей жизни двигателя и все ли моторы удается восстановить.

Литейные технологии

Блок цилиндров, чтобы превратиться в то, чем он является сейчас, проделал немалый исторический путь. Первые ДВС, как мы знаем, были чугунными, с отдельными цилиндрами и картером.

В самом начале прошлого века цилиндры (причем иногда из бронзы) выполнялись отдельно от картера и друг от друга. Их могли группировать — объединять в небольшие блочки по два или по три, как на фото в центре. Но во втором и тем более третьем десятилетии стали появляться, а потом использоваться повсеместно блоки, где цилиндры и картер представляли собой единое целое. Так обеспечивалась нужная жесткость конструкции

Чугун был выбран за хорошую механическую прочность, стойкость к истиранию и неподверженность влиянию высоких температур, то есть способность работать при них, не деформируясь. Гильз поначалу не было. Поршни с кольцами работали прямо по блоку, что представляло определенные сложности, когда зеркало цилиндров изнашивалось.

Лучше бы подошел магний — металл легкий и прочный, но редкий и дорогой. Обошлись алюминием, который как материал для блоков начали использовать с 30-х годов прошлого века. То, что он легче чугуна почти в три раза и имеет вчетверо лучшую теплопроводность, знали давно. Крылатый металл отпугивал даже не своей прочностью — невозможностью организовать правильную работу в паре трения стенка цилиндра/поршневое кольцо. Считается, что первые гильзы — из чугуна и «мокрые», которые от тела блока отделяла «прослойка» охлаждающей жидкости — появились именно на алюминиевых двигателях. Те установки не особо устраивали инженеров и менеджеров. В производстве стоили дороже, деформировались от перегревов, у них «раздувало» гильзы в области камеры сгорания и «продувало» прокладки. Поэтому использовали их ограниченно, в спорте. А массовый потребитель продолжал получать чугунные моторы, впрочем, уже с чугунными же гильзами, облегчавшими и удешевлявшими их восстановление.

Во второй половине минувшего столетия вернулись к сочетанию алюминиевый блок/чугунная гильза, но в другом исполнении — научились запрессовывать деталь из одного металла в деталь из другого. Так были получены блоки с сухими гильзами — более жесткие и лишенные проблем, характерных для предшественников. Затем пришло время тонкостенных гильз…

Тонкостенные гильзы не запрессовываются в блок — он выплавляется вокруг них. Официально они уже не съемные, и их ремонтных размеров производители не предлагают

Следующей ступенью эволюции блока стал отказ от гильз. Подобное на некоторых недешевых GT-моделях или в Формуле 1 практиковали еще в 60-70-х годах. Серийно стали использовать с начала 90-х. Названия технологий приведены в самом начале статьи. В случае с Alusil, Locasil и Silumal при изготовлении блока алюминий дополняет кремний (от 17% до 27%). После выплавки блока стенки цилиндров интенсивно охлаждаются, отчего более твердый материал кристаллизуется в этой области. Остатки же алюминия «вымываются» кислотами, оставляя твердую поверхность. Nikasil и Galnikal — это вообще гальваническое покрытие, состоящее из карбида кремния и никеля и более технологичное в производстве. Помимо этого, можно найти информацию о плазменном напылении и лазерном легировании составами из того же кремния, железа, нитрида титана. Есть гальваника с помощью хрома.

Факторы риска

В теории эти покрытия менее подвержены истиранию, чем чугун. Повторимся, в тепличных условиях должны ходить хотя бы не меньше. Но где вы такие видели, особенно у нас в стране. При этом тончайшее напыление либо слой молекул кремния повредить легко. Чем? Вот условия, от которых зависит целостность «нанопокрытия».

— Чистота воздуха, попадающего в камеры сгорания. Тут все понятно — некачественный фильтр и несвоевременная его замена, подсос воздуха через уплотнения впускного тракта в обход «воздушка» приведут к попаданию в цилиндры абразива.

— Состояние катализатора или так называемого катколлектора — нейтрализатора, расположенного сразу за выпускными патрубками. Его керамические соты, повреждаясь или расплавляясь, образуют пыль, которая способна попадать в цилиндры. Это может произойти по ряду причин. Например, от физического контакта корпуса с поверхностью. Либо при попадании в нейтрализатор несгоревшего бензина — при неудачных низкотемпературных пусках или пропусках зажигания, когда топливо собирается в корпусе и, воспламеняясь, спекает соты. Тем более при проникновении туда моторного масла (но эта ситуация уже сама по себе почти критическая). Заправка некачественным бензином тоже сразу или со временем приведет к аналогичному результату. Иногда, чтобы понять повреждения нейтрализатора (после жестких контактов), можно постучать по его корпусу — забренчит. Но то, что керамика спеклась, установить удастся только по появлению check engine. И по последующей проверке давления перед катализатором — если высоко, то в нем пробка из оплавившихся сот. Отчасти о закупорке выпускного тракта можно судить по потере мощности. Хотя на V6 или V8, где тракта два, это замечается далеко не всегда.

Последние тенденции по части нейтрализаторов — это отход от керамического наполнителя (справа) к тому, что выполнен из различных металлических сплавов (слева). Такие безопасны для двигателя. Однако узнать о внутренностях катализатора обычно можно лишь после его вскрытия

— Бензин или, точнее, бензин с содержанием серы. Характерно для блоков с покрытием Nikasil и Galnikal, ныне на «гражданских» моторах не используемым. В ходе химических трансформаций сера превращается в серную и сернистую кислоты, которые разъедают покрытие зеркала цилиндров.

Повреждения Nikasil`а выглядят ужасно. Словно облупившаяся с дерева старая краска. Толщина около 1 мм. Восстановить лишь расточкой, убрав поврежденный слой и без последующего гильзования, нельзя

— Моторное масло. Обязательно руководствоваться допусками производителей. Дело не только в пакетах присадок — в содержании той же серы, которая, также попадая в камеры сгорания, способна образовывать агрессивные соединения. Опять же актуально для блоков с покрытием на основе никеля. Впрочем, надо понимать, что тут выстраивается целая цепочка — масло с высокой зольностью и большим содержанием серы наверняка через какое-то время погубит катализатор. А тот, в свою очередь, может приговорить блок. По пакету присадок масло, что смазывает пару трения кремний/сталь, не исключено, отличается от того, что работает в составе чугун/сталь. Ведь чугун имеет пористую структуру, благодаря чему на стенке цилиндра лучше удерживается масляная пленка. В конце концов, не зря, например, европейские компании, увлекающиеся упрочнением стенок цилиндров, строго регламентируют применение того или иного смазочного продукта.

— Вязкость моторного масла. Вроде бы самый простой параметр, однако сколько копий сломано по поводу того, что лить в современные моторы, а что ни в коем случае нельзя. Или все-таки можно? Речь идет о тех двигателях, производители которых регламентируют использование маловязких энергосберегающих масел — от 0W-20 до 5W-30 (например, Honda, Toyota). Споры-то ведутся, даже некоторые дилеры позволяют себе заливать масла с вязкостью 5W-40. Между тем, мы знаем случаи, когда, очевидно, от недостатка смазки повреждались стенки цилиндров.

— Сроки замены моторного масла. Какие бы интервалы ни заявлял производитель (сейчас в России в ходу 15 тыс. км, Европа уже перешагнула через 20 тыс. км), оптимальная периодичность не реже, чем раз в 10 тысяч, а лучше через 7500–8000 км. Это, кстати, куда более важно для двигателей современных, нежели для агрегатов 80–90-х годов. Особенно касательно моторчиков с небольшим объемом и турбонаддувом, где невелики размеры масляного картера и выше, чем у «атмосферников», термические нагрузки. Для масла — особенно жесткие условия, при которых быстро срабатываются пакеты присадок, и оно превращается в кокс.

Еще одно в прямом смысле узкое для масла место — поршни современных моторов. Точнее, каналы для смазки колец. Поршни значительно уменьшились в размерах (так меньше их вес, а значит, инерционность всего кривошипно-шатунного механизма, ниже уровень вибраций), стали тоньше и кольца, и каналы, прячущиеся за ними. Обратите внимание на размер выемок в левом (старом) и правом (новом) поршнях. Передержанное масло забивает тоненькие отверстия, кольца залегают, иногда ломаются и уничтожают покрытие стенки цилиндра

— Состояние топливной системы, а именно форсунок, конкретно — в составе непосредственного впрыска. Общеизвестно, что детали direct injection, обеспечивающие высокое давление и более качественное распыление топлива, имеют прецизионную точность изготовления. Уничтожить их трущиеся пары одной заправкой некачественным горючим проще простого. И в этом случае совсем неплохо, если из строя выйдет только ТНВД, а его стружка не успеет добраться до форсунок и привести не к распылу — к сливанию бензина в цилиндры. Подобные примеры известны, их итог печален. Из-за смытой топливом масляной пленки кольца начинают работать по зеркалу цилиндра на сухую и задирают его.

В общем-то, все вышесказанное в том или ином виде характерно и для двигателей, лишенных модных «нанотехнологий». С той лишь разницей, что на старые моторы существуют все ремонтные размеры, а замена гильз была заложена технологически. Ремонт же блоков современных агрегатов — иногда почти творческий процесс, не всегда с гарантированным результатом. Давайте обратимся к профильным специалистам. Правда, сразу предупредим — всех секретов люди, работающие в этой области, не выдают и светиться не любят. Конечного клиента обычно не видят, блоки в разобранном виде получают от других сервисов, и сказать точно, что в конкретной ситуации убило мотор, как правило, затрудняются. Впрочем, обо всех «рисках для жизни» мы рассказали. Сейчас же нас интересует, что можно восстановить и как, а за что мастера, если и возьмутся, то не вернут былой надежности и ресурса.

Мнение коллектива мастерской и сайта irkdvs.ru
Стаж работы по специальности более 10 лет

— В теории восстановить можно все, но на практике есть некоторые ограничения, которые нельзя не принимать во внимание. Например, с японскими агрегатами работать сравнительно просто. Вопреки расхожему мнению и заявлениям иных производителей, все они имеют чугунные гильзы. Даже на моторах Honda серии K они присутствуют, проверяется легко — магнитом. Вообще на двигателях из Японии некое напыление приходилось встречать лишь однажды. Причем не на стенках цилиндров.

Немного не в теме сегодняшнего материала, но все-таки надо этот момент отметить. В «головке» мотора 1ZZ какое-то напыление толщиной около 3 мм выполняет функции седел клапанов. После прогара клапана официально «головку» можно отправлять в утиль. Как альтернатива — создание седла из импортной заготовки и последующая обработка под нужный размер

Чугунные гильзы на японских двигателях с алюминиевыми блоками выполнены несъемными, то есть блок отливается вокруг них. Но межцентровое расстояние — от середины одного цилиндра до середины соседнего — приличное. Соответственно, достаточно для расточки толщина перемычек между цилиндрами. На ряд двигателей даже существуют ремонтные размеры. Это, к примеру, относится к тойотовским сериям AZ и MZ. Другое дело, что владельцы зачастую игнорируют все намеки двигателя на износ цилиндро-поршневой группы — расход масла, потерю мощности. В итоге там, где можно было бы обойтись всего лишь заменой поршней-колец, приходится растачивать цилиндры и перегильзовывать блок.

Для 3,0-литрового 1MZ-FE ремонтные поршни есть — размера +0,50 мм. Правда, Toyota их не предлагает (в данном случае фирмы Teikin, made in Indonesia), а ремонтных гильз нет вообще. Обратите внимание на толстенные перемычки между цилиндрами (правда, часть их — это буртик, основной элемент посадки гильзы с упором сверху, и тем не менее)

На ниссановских двигателях серии VQ, в частности, на 3,5-литровом, ремонтные размеры поршневой +0,25 мм. Тем более надо следить за уровнем масла и при значительном его расходе на угар не затягивать с ремонтом. Блок этого V6 мы восстанавливали. Интересно, что 4 цилиндра расточились без проблем, а на двух крайних резец ушел в алюминий. Оказалось, что гильзы в них стоят под наклоном. Мы были вынуждены изготавливать «альтернативные» детали.

Для японских моторов, появившихся в последнее десятилетие (скажем, серия GR), ремонтных размеров уже нет. Только перегильзовка и сборка на штатных поршнях. То же касается и немецких двигателей. Хотя у большинства этих никакого чугуна нет давно. Причем понять, чем сформирована стенка цилиндра, иногда даже нельзя после скрупулезного исследования различных мануалов — закрытая информация. Впрочем, гильзуются. Однако среди «немцев» мы беремся далеко не за все. Исключение на данный момент — ваговские «четверки», устанавливаемые на VW, Audi, Skoda.

Проблема по R4 от VAG заключается в очень тонких перемычках между цилиндрами. Во-первых, расточить такие «горшки» крайне сложно. Во-вторых, к цилиндрам почти вплотную подходят каналы охлаждения. При расточке они вскрываются. Посадить их на клей технически чрезвычайно трудно, вообще едва ли возможно. В противном случае система охлаждения потеряет герметичность. Кто-то эти каналы глушит, тогда вероятны перегревы

Вне зависимости от «национальности» агрегата гильзовать необходимо все цилиндры «рядника» или как минимум один ряд V-«образника». Иначе при посадке одной-двух чугунных гильз (а происходит это натягом) в алюминиевый блок (о чем часто просят клиенты) есть риск его деформировать. А вот то, чем гильзовать, не имеет принципиальной разницы — кроме стоимости. В большинстве случаев используем гильзы от других моторов, подбирая их по размеру. Иногда, когда речь идет о малокубатурных моторчиках, гильзы вытачиваем из болванок.

Болванки выпускает ряд предприятий, в частности завод из города Конотоп. Делают их и в Европе. Так, известный «генератор» поршневых и цилиндровых технологий фирма Kolbenschmidt делает для вторичного рынка гильзы из алюминия, которые уже имеют кремниевую структуру стенки цилиндра. Но это очень дорогое удовольствие — стоимость одной такой детали может доходить до 600 евро. В России подобную услугу, как отмечают наши собеседники, пока не предлагают

С чугуном все гораздо дешевле. Готовые гильзы стоят от 2000 руб. Плюс работа. Получается, что полностью загильзовать «четверку» стоит от 15 тысяч с небольшим. Полное восстановление V6 обойдется от 25 000 руб. «Восьмерки» — чуть менее 50 000. Но изготовление гильзы из болванки оценивается дороже — в 5500 руб. Тут, кстати, бывают казусы, когда агрегатик небольшой, а ремонт его блока выходит дороже, чем у полноценного R4.

На трехцилиндровый моторчик Daihatsu KF (модели Atrai, Mira и т. д.) гильзы пришлось вытачивать. В итоге только они обошлись в 16 500 руб. Однако найти такой контрактный двигатель — большая удача

Что же до полного капремонта двигателя, то и помимо блока цилиндров в нем появились элементы, официально не предполагающие восстановления.

Речь о шатунах (слева от дизельного V6 Land Rover), которые выполняются единой отливкой вместе со своими крышками, после чего ломаются в нужном месте. Так по сравнению с фиксацией, например, на штифтах достигается лучшая центровка узла. Однако при провороте вкладыша она нарушается и восстановить ее… говорят, в этом отношении у российских мастеров уже есть наработки. Оригинальные же детали очень дороги. На фото в центре и справа крышки коленвала, выполненные по той же технологии. Двигатель — грузовой более чем 10-литровый MAN. Пока подобное исполнение на легковых моторах не встречалось, но чем черт не шутит. А восстанавливать как?

Восстановление же существующих моторов, по крайней мере по цене, безальтернативно. После валютных коллизий новый блок какой-нибудь «четверки» объемом литра в полтора способен стоить под 200 тысяч, а за «болванку» от V6 запросто просят вдвое дороже. Понятно, что деталей от альтернативных производителей в данном случае не существует. Бэушный же двигатель… Кстати, а может быть, лучше купить двигатель в сборе? В одном из следующих материалов на примере наиболее распространенных двигателей мы рассмотрим финансовую и техническую составляющие ремонта и покупки б/у агрегата.