Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Алюминиевые поршни: особенности и преимущества

Поршень двигателя: конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

Смотрите также

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

  • Высокой механической прочностью
  • Хорошей теплопроводностью
  • Малой плотностью
  • Незначительным коэффициентом линейного расширения
  • Антифрикционными свойствами
  • Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.

Для кого нужны кованые поршни и что это такое?

  • Для кого нужны кованые поршни и что это такое?
  • Что собой представляют кованые поршни?
  • Почему автовладельцы отдают предпочтение кованым поршням: их достоинства
  • Как делают кованые поршни: знакомимся с технологий производства
  • Литые или кованые поршни: что выбрать для своего автомобиля?
  • Немного о недостатках кованых поршней для авто

До недавнего времени кованые поршни считались атрибутом только моторов спортивных суперкаров, которые эксплуатируются в очень жестких условиях. Тем не менее, с активным развитием среди автолюбителей тенденции осуществлять тюнинг обычных двигателей, возникла необходимость в замене литых поршней коваными и на обычных авто. В чем же заключаются преимущества таких поршней, и когда действительно их стоит устанавливать на авто – в этом и попытаемся разобраться ниже.

  • Что собой представляют кованые поршни?
  • Почему автовладельцы отдают предпочтение кованым поршням: их достоинства
  • Как делают кованые поршни: знакомимся с технологий производства
  • Литые или кованые поршни: что выбрать для своего автомобиля?
  • Немного о недостатках кованых поршней для авто

Что собой представляют кованые поршни?

Серийные моторы практически не оснащаются коваными поршнями. Обычно на них устанавливаются обычные литые, которые массово выпускаются на заводах. Почему так, если кованые поршни признаны более надежными? Во-первых, это связано с их стоимостью – производить литые и устанавливать на авто в разы дешевле, что привлекательно не только для производителей автомобильных двигателей, но и для их покупателей. Во-вторых, для ресурсов обычного автомобиля вполне хватает и литых поршней, которые демонстрируют очень хорошую и достаточно длительную работу.

Что же касается кованых поршней, то они непосредственно предназначены для установки на двигатели высокой мощности, детали которых подвергаются регулярному воздействию механических и температурных нагрузок. Основа кованых поршней – это максимально чистые сплавы алюминия, которые содержат в себе только кремний (около 12%). Благодаря этому во время производства поршней получается добиться более высокой прочности, которая обычно не свойственна алюминиевым изделиям.

Почему автовладельцы отдают предпочтение кованым поршням: их достоинства

Главный недостаток литых поршней – их большой вес и очень непрочная структура, которая под слишком большими нагрузками приводит к появлению серьезных сколов и трещин. Понятно, что при установке такого поршня на двигатель гоночного автомобиля, он может стать причиной серьезных аварий.

Кованые поршни лишены всех этих недостатков, поскольку они отличаются от литых не только своим составом, но и в первую очередь способом изготовления. В частности, к достоинствам таких поршней стоит отнести следующее:

• повышенная прочность изделий, которая возможна благодаря мелкодисперсной структуре металла, из которого они изготавливаются; прочность поршней сохраняется даже при температуре в 350°, чего точно не могут сделать привычные для нас литые поршни;

• в отличие от поршней, которые массово выпускаются на заводах и характеризируются твердостью всего в 80-90 единиц по Бриннелю, кованые обладают твердостью в 120-130 единиц, что в количественном эквиваленте говорит об их качестве;

• если опять же приводить сравнение литых и кованых дисков, то последние в 5-6 раз выигрывают по такому критерию как термоциклическая стойкость (для этого проводится эксперимент, в ходе которого поршни сначала доводят до очень высоких температур, а потом резко охлаждают; в ходе эксперимента литые поршни в среднем выдерживали около 400 циклов, тогда как кованые – 2500);

• основное достоинство – это уменьшенный вес кованых поршней, который при сравнении снижается примерно на 40-50 г; хотя на первый взгляд это очень низкая цифра, в реальной работе она имеет огромнейшее значение;

• при нагревании кованого поршня практически не происходит тепловое расширение; таким образом, до каких температур ни поднималась бы температура в процессе работы, поршень практически не меняет своих размеров; все это возможно благодаря наличию в структуре таких поршней кремния.

При всех этих характеристиках кованые поршни являются идеальным вариантом для тех, кто проводит тюнинг своего двигателя и увеличивает его мощность на несколько лошадиных сил. С таким поршнем двигатель будет работать бесперебойно и не приведет к неприятным неожиданностям в виде аварий.

Как делают кованые поршни: знакомимся с технологий производства

Когда мы слышим словосочетание «кованый поршень», сразу же представляется картина, где кузнец при помощи молота выбивает поршни для автомобильных двигателей. На самом деле ковка в их изготовлении не применяется, и тем более ручная. Для получения поршней данного типа используется специальная технология – жидкостная или же изотермическая штамповка.

При жидкостной штамповке разогретый до необходимой температуры сплав алюминия с кремнием заливается в матрицу нужных размеров. Далее при помощи пуансона остывающий металл сжимают, выполняя эту операцию с заданной скоростью, что позволяет получить изделие высокого качества, без наличия воздушных пузырьков и микротрещин.

Как же делают кованые поршни методом изотермической штамповки? В этом случае предварительно изготавливаются заготовки поршней, которые повторно разогревают и подвергают прессованию, то есть штампуют. При этом процесс работ и всех рабочих инструментов (матрицы и пуансона) поддерживается на одном температурном уровне — +495±5°С. По качеству получаемой продукции и жидкостный, и изотермический методы производства кованых поршней являются идентичными.

Литые или кованые поршни: что выбрать для своего автомобиля?

Чем отличаются кованые поршни от обычных? В первую очередь, своей высокой выносливостью. Поэтому, если речь идет о спортивных, форсированных и тюнингованных двигателях, то на них, безусловно, должны присутствовать именно кованые поршни.

Как мы уже упоминали выше, литые поршни всегда имеют некоторые дефекты, которые в нормальных условиях эксплуатации автомобиля совсем не проявляются. Но если такой поршень установить на спортивный кар с форсированным двигателем, из-за своего тяжелого веса поршень сразу же нагреется до очень высоких температур (вызывая при этом нагревание и других деталей автомобильного двигателя).

После этого может активно начаться процесс разрушения детали, поскольку под действием высокой температуры микротрещины начнут расширяться, становясь причиной раскола поршня. Нередко в таких случаях поршни попросту прогорают.

Тем не менее, литой поршень – это самый оптимальный вариант для обычного автомобиля, как по стоимости, так и по своему качеству. При обычных условиях эксплуатации и отсутствии вмешательства в мощностные характеристики двигателя, он может обеспечить такой же срок службы, как и кованые поршни на спортивных автомобилях. Таким образом, если вы не собираетесь модернизировать двигатель своего автомобиля – не стоит прибегать к установке кованых поршней.

Немного о недостатках кованых поршней для авто

Кованые поршни из-за сложности производства имеют достаточно высокую стоимость. Но на этом финансовые расходы при установке кованого поршня не завершаются, поскольку для этого вам еще необходимо будет нанять высококвалифицированного специалиста, который смог бы подогнать поршень под двигатель вашего автомобиля, да и увеличить его мощностные характеристики. Но если ваша цель заключается именно в повышении мощности авто – такие затраты будут вполне оправданными.

Иных недостатков у данного вида изделий нет. При установке на авто они будут гарантировать вам надежность службы и отсутствие проблем при эксплуатации на повышенных скоростях. Но, в любом случае, вам придется самостоятельно принять решение касательно того, стоит ли тратить деньги на такой поршень, или же можно продолжать езду на литом.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что представляет собой сварка алюминия полуавтоматом

Сварка алюминия и его сплавов полуавтоматом (MIG/MAG-сварка) производится сварочной проволокой (некоторые сварщики употребляют название — плавящийся электрод) для алюминия и сплавов в среде газа или самозащитной проволокой. При этом для защиты алюминия от окисления используется инертный газ, чаще всего аргон. Подача присадочной проволоки происходит автоматически, а перемещение горелки сварщик осуществляет вручную.

Сварка алюминия полуавтоматом без газа не рекомендуется к применению и встречается гораздо реже, так как в этом случае:

  • значительно повышается пористость шва и уменьшается его прочность;
  • застывший шлак плохо отделяется;
  • присутствует сильное разбрызгивание металла.
Читать еще:  Как продлить службу поршня авто?

Единственной серьезной причиной, благодаря которой такой способ сварки все же используется, является его очевидная дешевизна. Поэтому сварка алюминия полуавтоматом без аргона распространена среди кустарей-одиночек, экономящих на качестве сварного шва.

В отличие от стали алюминий обладает гораздо большей теплопроводностью, поэтому при работе с ним скорость подачи проволоки увеличивается, а поверхность массивных свариваемых изделий необходимо дополнительно прогревать.

Чаще всего сварку алюминия полуавтоматом используют для сварочных работ в промышленных масштабах, в том числе в авиационной и судостроительной промышленности. Тем более, что в этом случае используются:

  • высококачественный инертный газ и присадочная проволока;
  • труд профессиональных сварщиков;
  • дорогостоящее профессиональное оборудование.

Вместе, эти три важнейших фактора обеспечивают первоклассный результат.

Чем отличается сварка алюминия полуавтоматом от аргонодугового (TIG) метода

Основных отличий всего несколько:

  1. Главное отличие этих двух методов заключается в типе используемого электрода. Для аргонодуговой сварки используются электроды из тугоплавкого вольфрама, а при MIG-сварке применяется алюминиевая проволока.
  2. Кроме того, аргонодуговой метод предназначен лишь для ручной сварки.
  3. Аргонодуговой сваркой завариваются более ответственные участки из-за более высокой прочности соединения.
  4. Сварка вольфрамовым электродом (TIG) требует больше денежных затрат на расходные материалы (комплектующие).

Аргонодуговой метод является весьма распространенным на производстве и в бытовых условиях, поэтому заслуживает более подробного описания, которое вы можете изучить по ссылке.

Сварочный полуавтомат для сварки алюминия может быть оснащен стандартными функциями и с импульсным режимом. Использование последнего дает больший эффект, так как под воздействием мощного импульса происходит моментальное пробивание оксидной пленки на поверхности свариваемого изделия. Каждая капля расплавленного алюминия из проволоки в момент действия импульса высокого напряжения вдавливается в поверхность. В результате значительно повышается качество сварного шва при значительном уменьшении разбрызгивания металла.

Особенности и преимущества сварки алюминия полуавтоматом

У сварки алюминия полуавтоматом есть несомненные преимущества, а также некоторые особенности. К ним относятся:

  1. Высокая производительность. По сравнению с аргонодуговой сваркой скорость возрастает в три раза.
  2. Простота. Этот метод значительно проще, чем аргонодуговой, им легко может овладеть даже любитель. Поэтому сварка алюминия полуавтоматом своими руками представляется вполне обыденным делом.
  3. Важность наличия импульсного режима в полуавтомате. Так как в этом случае эффективность выполнения сварочных работ и качество шва на выходе значительно возрастают.
  4. Необходимость использования высококачественной сварочной проволоки (присадки). В противном случае стабильность и эффективность процесса сварки может серьезно пострадать.
  5. Для алюминия чаще всего выставляют подачу проволоки на 15-20% выше, чем для той же толщины черного металла (стали) и приблизительно на 30 процентов больше напряжения.

Требования к оборудованию и расходным материалам

Чтобы окончательно разобраться с вопросом, можно ли полуавтоматом варить алюминий, необходимо четко уяснить дополнительные требования к используемому оборудованию и расходным материалам:

  1. Ток должен иметь обязательно обратную полярность, потому что в таком случае оксидная пленка не разрушается.
  2. Механизм подачи проволоки должен иметь четыре ролика, так как мягкий алюминий легко сминается при возникновении сопротивления в момент подачи. Важно, чтобы ролик был U-образный, гладкий и без насечек. На картинке справа хоть и правильной формы, но с насечками- такой не подойдет.
  3. Диаметр проволоки должен быть меньше, чем у наконечника, так как при нагреве алюминий расширяется сильнее, чем сталь. Для сварки рекомендуем использовать проволоку — AlMg5 по ссылке или её аналоги.
  4. Желательно использовать чистый аргон в качестве инертного газа, так как в этом случае обеспечивается максимальное качество сварного шва
  5. Сварочная горелка должна иметь специальный тефлоновый рукав для того, чтобы уменьшить трение алюминиевой проволоки.
  6. Сварка МИГ-МАГ алюминиевых сплавов рекомендуется на толщинах более 3мм и важно использовать формирующую подкладку с канавкой.

Как правильно выбрать полуавтомат для сварки алюминия

Выше вы уже узнали, как сваривать алюминий полуавтоматом. Теперь пора определиться с тем, как сориентироваться среди многообразия моделей и приобрести наиболее подходящий вариант полуавтомата.

Выбор действительно имеется очень обширный. Все варианты можно условно разбить на такие основные группы:

Бюджетные полуавтоматы

Эти модели прекрасно подходят для использования в быту. Они отличаются компактными размерами, небольшим весом и способны работать от обычной сети напряжением в 220 Вольт.

Если вы намерены заниматься сварочными работами периодически, для собственных нужд, их возможностей будет вполне достаточно.

Примерами моделей этой группы могут служить Сварог EASY MIG 160 или Сварог PRO MIG 160. Вторая модель может работать в двух- и четырех тактовом режиме и обеспечивает форсаж дуги.

Полуавтоматы среднего класса

Обладают более выдающимися техническими характеристиками (большим током, плавностью регулирования тока и скорости подачи проволоки). Но они, как и бюджетные модели, нуждаются в некоторых корректировках – настройке горелки и замене роликов.

Среди прочих моделей можно отметить финский KEMMPI MinarcMIG EVO 200 и американский Lincoln Electric Speedtec 200C

Полуавтоматы среднего класса с импульсным режимом

Представляют собой многофункциональные устройства со множеством встроенных программ сварки. Наличие импульсного режима обеспечивает высочайшее качество сварного шва, а надежные комплектующие гарантируют длительность использования.

Прекрасными образцами моделей этой группы являются Helvi TP 220 и EWM Picomig 180 Puls.

Промышленные модели с импульсным режимом

Работают от напряжения 380 В, оснащены системой жидкостного охлаждения. Обеспечивают максимальную производительность труда во время сварки при высоком качестве шва. Просты в управлении и разработаны на основе новейших технологий.

Достойными представителями этой группы являются EWM Phoenix 501 Puls и EWM Phoenix 401.

Использование полуавтоматов для сварки алюминия – это весьма продуманное и правильное решение, которое приняли многие практичные люди. В компании Тиберис эти устройства вы всегда приобретаете на выгодных условиях.

Видео сварки алюминия сварочным полуавтоматом

Видео-материал для наглядного ознакомления, который показывает процесс сварки алюминия аппаратом МИГ/МАГ. Это не учебный ролик.

Алюсил не виноват: настоящие причины ненадежности алюминиевых моторов

Алюсил? Не, не слышал

Сам по себе алюминий – металл достаточно мягкий, – это знают все, кто гнул в детстве бабушкины алюминиевые вилки. И даже прочности его сплавов, которые используются в автомобилестроении, недостаточно для использования на поверхности цилиндра – он попросту не выдержит трения поршневых колец.

Но соблазн использовать цельноалюминиевый мотор слишком велик. Масса алюминиевого блока в разы меньше, чем у чугунного, он лучше прогревается, у него меньше напряжения в сопряжении блока и головки цилиндров. Казалось бы, запрессовать чугунные гильзы в алюминий и успокоиться, но и тут есть сложности.

Так называемая «мокрая» посадка гильзы, как на моторах ЗМЗ V8, не обеспечивает достаточной жесткости и не технологична, а «сухая» гильза, которую заливают в блок на этапе отливки или штамповки, обходится дорого. И в любом случае чугун ухудшает теплопередачу и тепловой зазор приходится оставлять большим из-за разного коэффициента расширения металлов. А новые требования к моторам заставляют искать способы уменьшения зазоров в цилиндрово-поршневой группе для усовершенствования работы «на холодную» и улучшения экологичности.

Газ-53 с двигателем ЗМЗ V8

Выход нашли сначала в нанесении на алюминий очень тонкого слоя особопрочного материала. Пример тому – покрытие по технологии Nikasil из сверхтвердого карбида никеля, наносимое гальваническим методом на алюминиевую гильзу цилиндра.

Технология была разработана в 60-е годы для роторно-поршневых моторов NSU и применялась на легендарных Ro-80 и на некоторых Porsche, а в 90-е годы пришла в массовое автомобилестроение. Но совсем ненадолго. Буквально за пять-шесть лет выпуска производители «разочаровались» в технологии. Формальным поводом стали случаи разрушения прочнейшего покрытия из-за химических проблем: например, при использовании высокосернистого топлива. Особенно часто сложности встречались в северных штатах США и в Канаде.

NSU Ro 80 ‘1967–1977

Отзвуки громкого скандала с никасилом дошли и до нас, но это как раз тот случай, когда проблема оказалась вовсе не технической – просто это очень дорогой способ, и у него «нашли» «недостаток». Хотя дело было скорее в низкой технологичности и высоких шансах на производственный брак при сложной процедуре. Забавно, что громкий отказ в массовом автомобилестроении от никасила никак не повлиял на его использование в мотоспорте и на заряженных гражданских мотоциклах: там он по-прежнему весьма популярен.

Но потерпев неудачу с никасилом, конструкторы не отчаялись и обратились к более технологичным аналогам. Вспомним, что чугун в моторах появился не просто так. На поверхности этого металла при обработке проявляются зерна графита, благодаря твердости которых чугунные цилиндры обладают высокой износостокостью. Если насытить алюминий кремнием выше определенного порога, то можно получить своеобразный «алюминиевый чугун» – заэвтектический сплав, в котором кремний будет содержаться в виде очень твердых износостойких зерен.

Достаточно лишь в блоке цилиндров, отлитого из заэвтектического сплава, специальным образом обработать поверхность цилиндра, «осадив» алюминий и оставив зерна кремния на поверхности. Технология Alusil или Silumal, основанная на этом принципе, а также гильзы по технологии Locasil, оказались крайне инновационны и недороги. Во многом этот способ даже дешевле «сухих» чугунных гильз в алюминиевом блоке. А о достоинствах цельноалюминиевого мотора я уже писал выше. И все же вал отказов моторов с алюсиловыми цилиндрами вполне обоснованно ставит под сомнение надежность самой технологии. Но в ней ли проблема?

Читать еще:  Чем опасна поломка поршня авто?

В теории все отлично

Если ограничиться только широкоизвестными примерами «неудачных» моторов, то можно подумать, что именно в покрытии цилиндров и заключена суть проблемы. Но стоит приглядеться подробнее и обнаружится, что весьма удачных моторов с технологией Alusil хватает. Вот, например, серия двигателей M112-M113 от Mercedes, которые вполне обоснованно считаются крайне надежными, беспроблемными и неприхотливыми. И не беда, что тут гильзы цилиндров с алюсиловым покрытием – моторы проходят все 300-500 тысяч километров до проблем с поршневой группой, и известны примеры с куда большими пробегами – при нормальной эксплуатации износ в этом сопряжении практически отсутствует. В чем же разница между ними и признанными «неудачниками» серии М272-М273?

Двигатель Mercedes-Benz M113.M273

Алюминиевые блоки обеспечивают более стабильные характеристики поршневой группы при нагревании, позволяют почти без ущерба давать нагрузку на непрогретый мотор, а в итоге гарантируют лучшую экологичность и экономичность. И с ресурсом в теории тоже все хорошо: очень «скользкое» покрытие с минимальным коэффициентом трения, хорошими характеристиками удержания масляной пленки и высочайшей твердостью поверхностного слоя может работать очень-очень долго. Почти так же долго, как и очень дорогой Nikasil, и больше, чем чугун. Почему же на практике получается иначе?

Разберем подробно на примере пары двигателей: надежного М112 и крайне неудачного М272 от одного производителя, почтеннейшего Mercedes-Benz. Оба двигателя ставили на целый ряд машин, от С- до S-классов и тяжелых внедорожников на протяжении более 10 лет. Самое время проанализировать накопленный опыт. Представлю героев этой статьи подробнее.

Хороший пример

Моторы серии М112-М113 – унифицированное семейство моторов V6 и V8, с углом развала блока 90 градусов, с рабочим объемом от 2,6 до 5,4 литра. Моторы V8 отличаются от V6 только наличием еще двух цилиндров и отсутствием балансирного вала в развале блока, в остальном они идентичны. На базе шести- и восьмицилиндровых моторов этих серий делали и компрессорные агрегаты для машин AMG.

Блок цилиндров из алюминиевого сплава, сухие гильзы из заэвтектического алюминиевого сплава. Кованый коленчатый вал, кованые шатуны, привод ГРМ двухрядной роликовой цепью, по одному респредвалу на ГБЦ (SOHC), три клапана на цилиндр: два впускных, один выпускной. Распределенный впрыск, система зажигания с двумя свечами на цилиндр. Фазовращателей нет. Впускной коллектор переменной длины. Простой термостат, привод вентилятора через вискомуфту, температура термостатирования 87 градусов. Охлаждение масла в водомасляном теплообменнике.

Двигатель Mercedes-Benz M112

Мощностные показатели более чем неплохие, особенно с учетом сравнительно небольшой массы моторов и малых размеров – ГБЦ очень компактные. Моторы V6 с рабочим объемом 3,7 литра без наддува выдают до 245 л. с. и 344 Нм, а V8 объемом 5,4 литра – все 367 л. с. и 530 Нм крутящего момента. Компрессорные варианты – так и вовсе вплоть до 650 л. с.

Основные недостатки конструкции давно известны. Сравнительно высокий расход масла на угар из-за малого натяга поршневых колец и быстрого износа сальников выпускных клапанов. Течи масла с теплообменника двигателя, а при загрязнении системы вентиляции картера и с крышек ГБЦ, а также других мест. Не очень высокое качество резиновых уплотнений, но сальники выпускных клапанов выходят из строя в основном из-за высокой температуры единственного выпускного клапана.

Трескаются выпускные коллекторы из-за конструктивных просчетов. Сложно менять свечи нижнего ряда, и этой процедурой пренебрегают при обслуживании, из-за чего моторы часто не выдают расчетные характеристики. Сравнительно мал ресурс катализаторов, а при прогрессировании расхода масла они выходят из строя очень быстро. Выпускной коллектор имеет изнашиваемые заслонки, которые теряют уплотнение к пробегу в 200-350 тысяч километров и иногда выходит из строя их привод, после чего мотор значительно теряет либо в тяге «на низах», либо «на верхах».

Если вовремя заменить сальники клапанов, не допускать перегревов, вовремя устранять течи теплообменника и менять прокладки, то мотор даже со стандартным интервалом обслуживания в 15 тысяч километров и «оригинальном» масле способен на более чем 200 тысяч пробега. При качественном обслуживании и при пробегах «за 300» он вполне бодро себя чувствует, не требуя замены поршневой группы и цепей. Задиры поршневой группы на M112/113 – часто следствие пренебрежения интервалами замены воздушного фильтра, плохого масла и перегревов.

Причем перегреть этот мотор достаточно сложно, если только ездить с неисправным термостатом или порванным ремнем привода вентилятора и помпы. Моторы эти имели экологический класс Euro 3 и Euro 4, выпускались с 1997 года и считались очень удачными. Но прогресс – штука неумолимая.

Плохой пример

В 2004 году на моделях C-, E- и S-класса появились новые двигатели серии M272/273 с примерно такими же характеристиками. Моторы серии M113 оставили только для «проходимца» G55. Чем же новые агрегаты были хуже и почему для владельцев они превратились в символ угасания качества марки Mercedes?

Серия двигателей M272-M273 тоже унифицирована, это V6 и V8 охватывает диапазон рабочего объема с 2,5 до 5,5 литра. На первый взгляд моторы мало изменились в сравнении с предшественниками, но тем не менее где-то кроются те изменения, которые сказались на надежности самым радикальным образом.

Под капотом Mercedes-Benz SLK 350 ‘2004–07

Блок цилиндров с тем же межцентровым расстоянием, тоже алюминиевый. Целиком отлит из заэвтектического алюминиевого сплава, гильз не имеет. Кованый коленчатый вал, кованые шатуны, привод ГРМ двухрядной роликовой цепью. Два верхних распредвала в каждой ГБЦ (DOHC), четыре клапана и одна свеча на цилиндр. Фазовращатели на впускных и выпускных валах. Впрыск распределенный на большинстве моделей, но есть и варианты с непосредственным (CGI) впрыском. Впускной коллектор переменной длины. Электровентиляторы системы охлаждения, управляемый термостат с электронным управлением. Температура термостатирования без учета нагревательного элемента уже 100 градусов. Охлаждение масла происходит в водомасляном теплообменнике.

Масса и габариты моторов выросли: весить агрегат стал в среднем больше на 10-15 кг и прибавил в ширину восемь см. Правда, мощность немного подросла. Самые объемные V6 3,5 литра выдают 272-316 л. с. в варианте с обычным и непосредственным впрыском, а 5,5 литра V8 все 388 л. с. Крутящий момент остался прежним, 350-360 Нм для V6 и 530 Нм для V8, но сместился в зону низких оборотов: если у М112 максимум достигался при 3 000-3 500 оборотах, то у М272 это уже 2 400-2 500 оборотов, что хорошо сказывается на динамике и экономичности.

Казалось бы, совершенно непринципиальные изменения. Но вот недостатков у нового мотора оказалось куда больше, чем преимуществ. Первые серии двигателей поразили «новшеством» в виде небывало низкого ресурса ГРМ. При пробегах всего в 60 тысяч километров могучая двухрядная цепь могла перескочить и загнуть клапаны мотора. Учитывая специфику V образных двигателей, часто это приводило к отрыву клапанов и полному разрушению агрегата.

Система непрерывного изменения фаз ГРМ оказалась капризной и дорогой: первые ее варианты имели ресурс опять же в пределах 80-100 тысяч километров и хорошую вероятность отказа при меньшем пробеге. Вина лежит в основном на неудачно выбранном материале цепи балансиров, которая быстро изнашивалась, ломала зубья, но сама цепь ГРМ и материалы звезд ГРМ тоже оказались излишне мягкими и изнашивались следом.

И впускной коллектор оказался с сюрпризом: если на моторах М112 выход его из строя был редкостью, то на М272 его замена выполняется уже в рамках обычного техобслуживания, примерно каждые 60 тысяч километров. Mercedes доработал конструкцию, но на это ушло немало времени. Недостатки ГРМ в основном устранили после 2007 года, когда стабильный ресурс цепи достиг примерно 120 тысяч километров, и система управления фазами тоже была доработана для достижения стабильного ресурса, сравнимого с ресурсом цепи. Впускной коллектор так и остался проблемным местом.

Нужно отметить, что все работы по ГРМ на этом двигателе очень дороги, а звезда балансирного вала меняется только вместе с самим валом, что требует снятия двигателя. Стоимость работ и материалов составляет не меньше 200 тысяч рублей. Ну а цена впускного коллектора в 60 тысяч рублей на фоне этого может считаться просто мелочью, тем более что «гаражный сервис» заслонки просто удаляет и без видимого вреда для мотора.

Еще одна проблема проявилась именно с поршневой группой этого двигателя: задиры цилиндров и связанный с ними высокий расход масла стали проявляться при совершенно смешных по мерседесовским меркам пробегам, порядка 80-100 тысяч километров, причем для моторов после 2007 года эта сложность могла вылезти раньше, чем заканчивался ресурс ГРМ.

Читать еще:  Основные составляющие поршня и их роль

Как следствие всех этих особенностей выросла стоимость эксплуатации и число отказов, в том числе требующих замены блока цилиндров или гильзовки. Но в общем-то и проблемы «предка» в лице М112 никуда не делись: слабые уплотнения, система вентиляции, теплообменник все также протекает и катализаторы умирают быстро. Правда, такой мотор масла практически не расходует, в отличие от предшественников, для которых пол-литра или литр на 15 тысяч километров пробега был в общем-то нормой, которая еще не говорила о начинающихся проблемах. Самое время взглянуть внимательнее, чем еще отличаются моторы и что может влиять на ресурс поршневой группы. И причем тут вообще алюсил.

Самое очевидное, что сказывается на условиях работы поршневых колец и сальников клапанов, – это изменение рабочей температуры. 87 градусов против 100 кажется не такой уж значительной прибавкой, но надо учесть еще и режим работы вентиляторов. Вискомуфта на М112 обеспечивает резкое снижение температуры сразу после открытия термостата при исправной работе и при заклинивании, а электровентиляторы на М272 срабатывают только при 107 градусах, даже если термостат открылся раньше. Побочным эффектом управляемого термостата является и резкое повышение вероятности детонации при ускорениях после пробок – мотор не успевает остыть быстро даже при снижении порога термостатирования под нагрузкой. А детонация для алюсилового мотора легко разрушает легкий слой поверхностного упрочнения.

Поршни, на первый взгляд, разнятся мало: почти одинаковая компрессионная высота, высота самого поршня различается меньше чем на 3 мм, но вот жаровой пояс у новых моторов М272 составляет всего 5 мм против 7,5 мм у М112. При прочих факторах это означает заметно худшие условия работы поршневых колец: они находятся в гораздо более горячей зоне. А еще маслофорсунки на моторе М272 имеют меньший расход масла, что явно не лучшим образом сказывается и на температуре поршня и, опять же, на условиях работы поршневых колец.

И снова отличия вроде бы невелики, но в сочетании с большим количеством частиц износа в картере мотора из-за износа ГРМ, вероятностью разгерметизации впускного коллектора или отрыва его заслонок, более быстрым износом сальников клапанов из-за повышенной температуры, ресурс поршневой группы сокращается в два-три раза, а число отказов и вовсе в несколько раз.

Электрические привода

Преимущества

Электрические привода обладают высокой точностью позиционирования. Для примера точность может достигать 8 мкм с повторяемостью не хуже 1 мкм [1]. Настройки привода масштабируемы для любых целей и требующихся усилий.

Электрические привода могут быть быстро подключены к системе. Диагностическая информация доступна в режиме реального времени.

Обеспечивается полное управление параметрами движения. Могут включать энкодеры для контроля скорости, положения, момента и приложенных сил.

В связи с отсутствием жидкостей отсутствует риск загрязнения окружающей среды.

Недостатки

Начальная стоимость электрических приводов выше чем пневматических и гидравлических.

В отличие от пневматических приводов электрические привода (без дополнительных средств) не подходят для применения во взрывоопасных местах.

При продолжительной работе электродвигатель может перегреваться, увеличивая износ редуктора. Электродвигатель может также иметь большие размеры, что может привести к трудностям установки.

Сила электропривода, допустимые осевые нагрузки и скоростные параметры электропривода определяются выбранным электродвигателем. При изменении заданных параметров необходимо менять электродвигатель.

Особенности и преимущества техобслуживания

Техническое обслуживание таких установок условно делится на следующие типы:

  • Первичное;
  • Повторное (периодическое);
  • Плановый и капитальный ремонт.

Ответственный поход к техобслуживанию не только минимизирует финансовые потери от простоя оборудования, но и позволяет получить следующие преимущества:

  • Увеличение эксплуатационного периода без ремонта;
  • Поддержание технических параметров установок на расчетном уровне, указанном в паспорте устройства;
  • Обеспечение безопасности эксплуатации.

В первичное ТО входят следующие процессы:

  • Проверка основных креплений узлов и агрегатов;
  • Устранение выявленных несоответствий без необходимости разборки устройства.

Основной целью первичного ТО является выявление отклонений в работе после введения установок в эксплуатацию для предотвращения более серьезных поломок. Производится преимущественно после 500 часов работы.

Повторное ТО – запланированная остановка работы для устранения небольших неисправностей и замены расходных материалов. Производится после 2 тыс. часов работы. Снижает риск внезапного выхода из строя.

Ремонт. При плановом – выполняется замена различных запчастей, выработавших свой ресурс. К примеру:

  • Масляных и воздушных фильтров – через каждые 2-4 тыс. часов функционирования;
  • Ремней – через каждые 12-15 тыс. часов;
  • Подшипники винтового блока, в зависимости от производителя, требуют замены каждые 25-60тыс. часов.

Несмотря на своевременное ТО, есть вероятность выхода оборудования из строя. В этом случае проводится внеплановый (капитальный) ремонт вышедшей из строя детали или рабочего узла. При этом эффективность восстановительных работ зависит не только от квалификации персонала, но и от качества запчастей.

У компрессорного оборудования различного типа характерные поломки и детали, чаще других выходящие из строя и требующие замены. Это связано с особенностями конструкции и условиями эксплуатации.

Технология ремонта

Ремонтируют алюминиевые блоки почти также, как и чугунные- либо растачивают цилиндр под поршни ремонтного размера, либо устанавливают гильзу и поршни стандартного размера.

Ремонтные размеры поршней как правило составляют +0,5 и +1,0, ремонтные поршни обязательно имеют покрытие слоем железа, иначе они прихватились бы к цилиндру сразу после начала работы. Сначала блок растачивают не расточном станке, а потом поверхность доводят хонингованием в 2-3 этапа, достигая зазора между поршнем и цилиндром в 0,01-0,02 мм.

После хонингования поверхность надо отполировать, обнажив кристаллы кремния из алюминиевой оболочки. Для этого используют фетровые башмаки с кремниевой пастой, установленные в хонинговальную головку. При этом с поверхности снимается слой алюминия примерно в 1 микрон, а кремниевая кристаллическая решётка обнажается на поверхности цилиндра.

Гильзовка алюминиевого блока цилиндров

Если повреждения блока более серьёзны, либо не нашлось ремонтных поршней и приходится использовать старые, то блок гильзуют алюминиевыми или чугунными гильзами.

Идеально подходят алюминиевые гильзы- материал имеет такое же линейное расширение, как и сам блок, поэтому с помощью них можно восстановить двигатель до заводских параметров. Недостаток- алюминиевые гильзы очень дорогие, из стоимость в несколько раз выше чугунной гильзы. Но для хорошего мотора цена может не играть такой большой роли.

Алюминиевая гильза

Алюминиевая гильза вставляется в блок с небольшим натягом- 0,04-0,06 мм, но запрессовать нахолодную- такая запрессовка приведёт только к задирам и не обеспечит правильного натяга. Чтобы установить гильзу необходимо обеспечит разность температур сопрягаемых деталей- нагреть блок до 180 градусов Цельсия, а гильзу желательно охладить сухим льдом или жидким азотом. Благодаря разнице температур у сопрягаемых поверхностей образуется некоторый зазор, благодаря тому, что при нагревании деталь расширяется, а при охлаждении наоборот сжимается. Теперь надо вставить гильзу- сразу до упора, если она вдруг прихватится где-то в промежуточном положении, то допрессовывать нельзя- алюминий сцепляется на кристаллическом уровне, и при последующем допрессовывании получатся задиры, что не обеспечит необходимый натяг.

Также застрявшую гильзу нельзя выпрессовывать- только заново растачивать блок под ремонтные размеры новой гильзы.

Если всё прошло успешно, то после выравнивания разности температур (блок охлаждается, гильза нагревается и принимают одну температуру) обеспечивается необходимый натяг.

Загильзованный W12 от VW

Осталось только плоскость поравнять.

Чугунная гильза

Более дешёвым вариантом ремонта является использование чугунных гильз. По такой технологии идеально также ремонтировать блоки с покрытием типа Никасил, которое хоть и очень твёрдое, но также повреждается, да и цилиндр может искривиться. Чугунная гильза может быть дешевле алюминиевой в несколько раз, а изготовить её могут практически на любом ремонтном предприятии.

Запрессовывать гильзу в блок нельзя, так как гильза твёрдая, а блок мягкий, что приводит к нагартовыванию алюминия и уменьшению натяга. Блок надо греть, а гильзу охлаждать, чтобы добиться преемлемой разности температур. При нагреве блока до 150 градусов и охлаждении гильзы до 0 градусов, зазор составит примерно 0,18-0,20 мм, что вполне достаточно, чтобы гильза свободно вошла и стала на своё место, даже усилий прикладывать не придётся.

НатягЗазор поршень-цилиндрТемпература нагрева блока при гильзовке
Алюминиевая гильза0,04-0,06 мм0,01-0,02 мм180 ºC
Чугунная гильза0,08-0,10 мм0,04-0,08 мм180 ºC

Для лучшей фиксации используют гильзы с буртом- они упираются буртом в поверхность блока и сверху прижимаются головкой блока, и в данном положении гильза не просядит. При этом поверхность гильзы должна быть идеально чистой- на применяются ни герметики, ни масло.

Основная проблема в ремонте данных двигателей, что мало специалистов, владеющих технологией с одной стороны и производитель автомобилей, который утверждает, что такие двигатели неремонтопригодны. Оно и понятно, производителю выгоднее продать новый двигатель по контракту, а среди автовладельцев- паника, что делать с одноразовой машиной. Но все слухи явно преувеличены.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector