В инструкциях по эксплуатации двигателей всегда указываются рекомендуемые для них режимы технического обслуживания, причем рекомендации различных заводов, как правило, различны, что не всегда достаточно оправдано и сильно осложняет организацию обслуживания двигателей. Кроме того, периодичность технического обслуживания двигателей, установленных при тех или других машинах, должна быть увязана с периодичностью технического обслуживания последних.

На рис. 1 приведены циклы технических обслуживаний, рекомендуемые заводами-изготовителями для дизелей.

В портах число и периодичность технических обслуживаний д. в. с. обычно унифицируются раздельно для двигателей карбюраторных и дизелей, причем все операции, указанные в заводских инструкциях, распределяются между принятыми комплексами работ, а для машин, обслуживаемых этими двигателями, периодичность технического обслуживания устанавливается с учетом режима, необходимого для двигателя.

Для д. в. с. основными стандартными работами технического обслуживания, вокруг которых можно группировать все остальные операции, можно считать: смену масла в двигателе, промывку и смену фильтров, проверку топливных систем, газораспределения, некоторые проверки электрооборудования и внутренние осмотры двигателя.

Для дизелей особое значение имеет периодический контроль состояния топливной системы.

Период между техническими обслуживаниями обычно определяется сроками смены масла в картере двигателя, составляющими соответственно для дизелей 100—120 и для карбюраторных двигателей 50—60 ч. Чистка форсунок дизелей, проверка установки тЬпливной системы и регулировка клапанов производятся приблизительно через каждые 450—500 ч. Работы технического обслуживания наибольшего объема, связанные с вскрытием картера двигателя для проверки креплений подшипников коленчатого вала и съемкой головки блока для удаления нагара и проверки клапанов, производятся через 960—1000 ч.

Эти три характерных периода и приняты за основу унифицированных циклов технического обслуживания двигателей внутреннего сгорания, графики которых приведены на рис. 29. В некоторых случаях для однотипных двигателей длительность периодов между техническими обслуживаниями корректируется по признаку интенсивности их работы, т. е. в зависимости от среднечасового расхода топлива.

Основная контрольная аппаратура, применяемая при техническом обслуживании двигателей: приборы для проверки компрессии в цилиндрах, герметичности клапанов, момента установки зажигания или момента впрыска топлива, качества распыла и давления срабатывания форсунок, стенды для проверки работы топливных насосов, работы карбюраторов, а также электроизмерительная аппаратура для проверок электрических реле и аккумуляторов.

Разделительным признаком работ технического обслуживания и ремонта двигателей внутреннего сгорания служит разборка шатунно-поршневой группы двигателя, связанная с заменой или ремонтом ее деталей.

Ремонт д. в. с, в частности, капитальный, представляет особую область технологии ремонтных работ, использующую ряд специальных методов, приспособлений и станков. Капитальный ремонт двигателей может быть поставлен на достаточно высоком техническом уровне только на ремонтных предприятиях, специализированных на машинах определенных марок.

Так как технология ремонта двигателей внутреннего сгорания является самостоятельной технологической дисциплиной, здесь возможно лишь краткое изложение связанных с ней основных понятий.

Понятие о ремонте двигателей. Технология ремонта в значительной мере предусматривается еще при проектировании двигателя и системы его обеспечения запасными частями.

Как правило, часть запасных частей двигателя изготовляется по номинальным размерам, а другая — как по/номинальным, так и по ремонтным размерам. По ремонтным размерам изготовляются в основном части, работающие в паре с деталями, наиболее долговечными или ценными, для которых при ремонте предусматривается обработка под ремонтные размеры.

Сборка деталей как номинальных, так и ремонтных размеров производится в ряде случаев методом селективного подбора, заключающегося в том, что детали, изготовляемые с определенными допусками, дополнительно сортируются на несколько стандартных групп по их фактическим размерам и в дальнейшем собираются только детали одинаковых групп. Таким образом, при относительно широких допусках изготовления деталей поля посадок существенно сужаются.

В общем случае основная схема ремонта двигателей не предполагает восстановления номинальных размеров изношенных деталей, и последние или заменяются новыми номинального или ремонтного размера, или же получают очередной ремонтный размер в результате механической обработки. В то же время на специализированных ремонтных предприятиях широко применяется восстановление ряда деталей до первоначальных размеров, так как восстановленные детали обходятся значительно дешевле новых. Данные табл. 19 относительной стоимости восстановления деталей быстроходных дизелей Д6 показывают, что стоимость восстановления или обработки под ремонтные размеры ‘ряда базовых деталей быстроходных дизелей не превышает 15% от первоначальной.

Для двигателей внутреннего сгорания обычно применяются две категории ремонтов: текущий и капитальный. Длительность работы двигателя до капитального ремонта называется моторесурсом двигателя, и он исчисляется в рабочих часах или километрах пробега транспортных машин.

Ремонтный цикл двигателей внутреннего сгорания обычно вписывают в ремонтный цикл обслуживаемых ими машин с таким расчетом, чтобы он уложился в последний целое число раз. Так, исходя из средних величин технического ресурса (моторесурса) быстроходных дизелей, составляющего 3000—4000 ч. для машины с длительностью ремонтного цикла 6000—8000 ч принимается два капитальных ремонта двигателя на цикл,, а для машин с длительностью ремонтного цикла 9000—12 000 — соответственно три ремонта.

К категории текущего ремонта двигателей обычно относятся те ремонтные работы, которые могут быть выполнены без применения механической обработки, только за счет смены изношенных относительно малоценных деталей. Сюда в первую очередь относятся смена поршневых колец, подшипников коренных и шатунных и притирка клапанов, смена деталей электрооборудования.

Основными признаками капитального ремонта служат необходимость механической обработки коленчатого вала и цилиндров двигателя или же смены гильз последнего. Капитальный ремонт сопровождается возможно полным восстановлением двигателя в целом, включая его оборудование и аппаратуру. Как правило, капитальный ремонт двигателей производится на специализированных ремонтных предприятиях. Стоимость его составляет в таких условиях до 30% от первоначальной, а новый моторесурс, получаемый в результате капитального ремонта, доходит до 80% от первоначального.

Примерное соотношение объемов работ при заводском капитальном ремонте быстроходных дизелей автомобильного типа (ЯАЗ) следующее: разборка и комплектование — 5%; сборка — 12%; испытание и устранение дефектов — 6%; восстановление деталей —25%; изготовление новых деталей — 52%.

Сдача двигателей в капитальный ремонт производится по типовым техническим правилам, причем основным условием является полная укомплектованность двигателя всеми деталями и навесными агрегатами. Двигатели, для которых ремонт блока цилиндров и коленчатого вала из-за полной изношенности признается нецелесообразным, как правило, списываются с баланса предприятия.

Изнашивание и ремонт основных деталей двигателей. Общая изношенность двигателя может быть оценена по следующим показателям: давлению сжатия на холостом ходу при заданном числе оборотов двигателя; эксплуатационному расходу масла в процентах от расхода топлива; давлению картерных газов при заданном числе оборотов; давлению масла в смазочной системе при заданных числе оборотов, температуре и марке масла.

Снижение давления сжатия ведет к уменьшению мощности двигателя и его крутящего момента, а также резко ухудшает условия его запуска. Для дизелей допускаемое падение давления сжатия составляет не свыше 15% от первоначального.

Эксплуатационным расходом масла называется объем пополнения его потерь, происходящих при работе двигателя. Предельным эксплуатационным расходом масла считается 3—3,5% от расхода топлива. ,

С износом двигателя давление в картере в результате прорыва газов из камеры сгорания повышается,, что увеличивает унос и утечку масла. Предельно допустимое повышение давления картерных газов составляет 30—50% от первоначального.

Все три приведенных показателя зависят в основном от состояния уплотнения трущихся пар цилиндр — поршень, т. е. от состояния поршневых колец, поршней и цилиндров. Давление сжатия зависит также от состояния клапанов. Снижение давления масла в масляной системе косвенно характеризует износ подшипников или шеек коленчатого вала. Снижение давления < масла на 30% для некоторых двигателей считается предельно допускаемым.

Цилиндры двигателей отливаются за одно целое с водяной рубашкой, образуя с ней общий блок, или выполняются в виде съемных термически обработанных гильз, устанавливаемых в литую водяную рубашку. В первом случае в верхней части цилиндра или по всей его высоте устанавливается тонкостенная гильза из износоустойчивого металла.

Цилиндры изнашиваются в основном в верхней части, которая подвергается коррозии под действием газов при высоких давлениях и температурах, а также механическому износу в результате трения поршневых колец. Нижняя часть цилиндра, в зоне которой находится только юбка поршня, изнашивается незначительно.

В результате износа круговая форма сечения цилиндра и прямолинейность его образующих искажаются и он приобретает некоторые эллиптичность по сечению и бочкообразность по длине.

На рис. 3 приведена диаграмма развития износа цилиндра карбюраторного двигателя ГАЗ в зависимости от часов работы. Как видно из диаграммы, наибольший средний износ в этом случае имел место в зоне до 75 мм от верхней кромки цилиндра. Для нового цилиндра величина эллиптичности и конусности не превышает 0,02—0,025 мм, а чистота поверхности отвечает девятому классу. По мере износа, из-за искажения формы цилиндра, а в некоторых случаях и из-за образования рисок, первоначальная герметичность пары поршень —цилиндр снижается. На первых стадиях износа, когда общее увеличение диаметра цилиндра еще не превышает 0,4 мм,

восстановление герметичности может быть осуществлено за счет смен колец, но каждая такая последующая смена оказывается все менее эффективной из-за искаженное формы цилиндра.

Ремонт цилиндров производится переходом на очередной ремонтный размер методами тонкой расточки или шлифовки с последующим хонингованием и полировкой. При этом число возможных ремонтов цилиндра определяется предельно допускаемой толщиной его стенки. Вставные сменные гильзы в случае их износа могут быть как заменены новыми, так и обработаны на очередной ремонтный размер.

Поршни двигателей изнашиваются в первую очередь по горизонтальным плоскостям канавок под поршневые кольца и отверстиям под поршневой палец. Юбки поршней, как правило, изнашиваются медленно, и их износ не оказывает серьезного влияния на работу двигателя. Износ горизонтальных поверхностей канавок поршней ведет к увеличению зазора между кольцами и канавками поршней, в результате чего увеличиваются прорыв газов в картер и расход масла. Первоначально величина этого зазора порядка 0,12 мм, увеличение которой до 0,2—0,3 мм считается предельным.

Необходимость замены поршней возникает во всех случаях расточки цилиндров. Поршни карбюраторных двигателей при износе канавок или отверстий под палец, как правило, заменяют, в то время как дорогие поршни дизелей в ряде случаев ремонтируют путем переточки канавок и развертки отверстий под поршневой палец на очередные ремонтные размеры.

Поршни поставляются нескольких размеров по диаметру соответственно шкале ремонтных размеров цилиндров и, кроме того, подразделяются по диаметру же на несколько селективных групп, причем подбор поршней к цилиндрам производится в пределах общей селективной группы. Величина оптимального монтажного зазора между цилиндром и поршнем зависит от температурных факторов, а также материалов и конструкции поршня и цилиндра и для карбюраторных двигателей равна 0,012—0,025 мм.

При подборе комплектов поршней к двигателю учитывается также их вес, причем различие в весах поршней одного двигателя не должно превышать установленного допуска во избежание нарушения балансировки движущихся масс.

Поршневые пальцы карбюраторных двигателей обычно выпускаются номинального размера и разделяются на группы селективного подбора, но для некоторых дизелей они выпускаются и ремонтных размеров. Поршневые пальцы подбираются к поршням применительно к селективной группе отверстий последних.

Монтажный зазор пары поршневой палец — верхний подшипник шатуна составляет у различных двигателей от 0,0025 до 0,05 мм. Перешлифовка пальцев под ремонтные размеры должна обеспечивать эллиптичность и конусность не свыше 0,003 мм, а доводка и полировка чистоту поверхности — по десятому классу.

Поршневые кольца поставляются как запасные части в нескольких размерах соответственно гамме ремонтных размеров,, принятой для цилиндра двигателя. Основным механическим показателем поршневых колец служит их упругость, измеряемая на специальном приборе. Упругость колец характеризуется усилием, приложенным по касательной к кольцу в зоне его замка,, необходимым для смыкания последнего. Величина этого усилия для колец каждого типоразмера указывается в технических условиях на ремонт двигателей.

Износ поршневых колец происходит в основном по толщине и частично по высоте в результате трения. Кроме того, кольца со временем теряют первоначальную упругость.

Смена поршневых колец производится в основном в связи с увеличением эксплуатационного расхода масла или при потере ими упругости. Увеличение зазора в замке кольца, сопровождающее его износ, само по себе существенного влияния на герметичность поршневых колец не оказывает.

Шатуны, если исключить случаи их аварийных повреждений, изнашиваются только по втулке и вкладышу нижней головки. Втулка верхней головки при износе заменяется и обрабатывается на месте разверткой под калибр или непосредственно под поршневой палец.

Коленчатые валы двигателей обрабатываются с высокой точностью. Допуск размеров коренных и шатунных шеек коленчатых валов по эллиптичности и конусности не превышает 0,01—0,015 мм при девятом классе чистоты поверхности. Величины монтажных масляных зазоров в подшипниках колен-» чатых валов составляют от 0,03 до 0,1 мм.

По Mepq/ износа шеек вала, пока их эллиптичность и конусность не выходят за пределы 0,05 мм, уменьшение диаметра шеек еще может быть компенсировано установкой вкладышей уменьшенного диаметра (обычно DH0M — 0,05 мм), но в дальнейшем искажение формы шеек ведет к неустранимому увеличению масляных зазоров, вызывающему повышение динамического фактора в работе подшипников и снижение давления в масляном слое.

Основным приемом ремонта коленчатых валов является перешлифовка их шеек под очередной ремонтный размер в пределах, допускаемых толщиной термически обработанного поверхностного слоя. Шлифовка коленчатых валов производится на специальных валошлифовальных станках раздельно по коренным и шатунным шейкам, после чего последние подвергаются полировке. На специализированных ремонтных предприятиях применяется также и восстановление номинальных размеров шеек коленчатых валов хромированием.

При ремонте коленчатого вала он также подвергается дефектоскопической проверке на усталостные трещины.

На двигателях автомобильного типа применяются преимущественно тонкостенные (3,5—4 мм) вкладыши с антифрикционным слоем толщиной до 1 мм, выпускаемые полностью в законченном виде и не требующие при их установке каких-либо пригоночных работ. Такие вкладыши выпускаются с диаметром номинального размера, уменьшенные на 0,05—0,08 м, для установки в паре с несколько изношенными валами и ремонтные — соответственно гамме ремонтных размеров, принятых для шеек вала. Эти вкладыши не рассчитаны на ремонтное восстановление.

Для ряда дизелей применяются толстостенные бронзовые или стальные вкладыши, покрытые слоем антифрикционного металла. Такие вкладыши на специализированных ремонтных предприятиях как ремонтируются, так и изготовляются и в некоторых случаях требуют при установке пригоночных работ.

Величины монтажных масляных зазоров по коренным и шатунным подшипникам коленчатых валов устанавливаются нормами заводов-изготовителей. В общем случае, как уже указывалось, эти величины заключаются в пределах 0,03—0,1 мм и могут быть увеличены в эксплуатации до 0,15—0,30 мм.

В механизм газораспределения (рис. 33) входят клапаны и их направляющие, седла клапанов и пружины, толкатели, распределительный вал и его зубчатая передача. Клапаны и их седла по мере износа теряют герметичность контакта в результате коррозии поверхностей под действием проходящих газов, а также механического износа поверхностей.

При малых деформациях контактирующих поверхностей клапаны и седла их взаимно притирают с помощью притирочных паст, а при больших — перешлифовывают, первые на специальных станках, вторые с помощью переносных шлейф-машин.

На рис. 6, а, б показаны седло и клапан с нормальными поверхностями контакта, на рис. 6, в клапан с расширившейся и неполной в результате износа контактной поверхностью. В простейшем случае клапаны, изношенные по стволу, заменяются, но на более крупных двигателях их перешлифовывают под ремонтные размеры, соответственно заменяя направляющие втулки.

Клапанные пружины могут со временем терять первоначальную упругость. Проверка усилия, необходимого для сжатия пРУжины, производится на специальных приборах.

Износ опорных шеек распределительного вала и соответствующих втулок может в некоторых двигателях сильно снизить давление в системе смазки. Износ кулачков распределительного вала искажает первоначальную диаграмму газораспределения двигателя, смещая моменты и изменяя величину открытия клапанов.

У малых карбюраторных двигателей изношенные распределительные валы заменяют новыми, а у крупных нередко восстанавливают методом электроимпульсной наплавки или хромирования с последующей шлифовкой по копиру.

Топливная аппаратура изготовляется с высокой точностью. Точность изготовления и пригонки деталей топливной аппаратуры дизелей характеризуется зазорами порядка 2—3 мк (плунжерные пары топливных насосов); допусками на овальность и конусность деталей 2 мк; чистотой поверхностей по двенадцатому классу.

Допускаемые взносы некоторых пар (плунжерных) не превышают 4—6 мк. Так, при увеличении зазора в плунжерной паре топливного насоса с 5 до 8 мк подача топлива насосом снижается на 15%. При увеличении в результате износа детали хода иглы форсунки с 0,4 до 0,65 мм площадь проходного сечения отверстия форсунки возрастает в 1,5 раза. В связи с этим ремонт топливных насосов и форсунок в неспециализированных ремонтных условиях может вестись только путем замены целых комплектов или изношенных пар.

Испытания двигателей после капитального ремонта. К работам по испытанию двигателя относятся все операции по его обкатке, а также проверке основных показателей его характеристики.

Основная приработка трущихся частей отремонтированного двигателя происходит за первые 3—4 ч его работы, но завершается еще часов 50—60, после чего двигатель может длительно развивать проектную мощность. Первые 3—4 ч приработки обеспечиваются в процессе испытания двигателя, в то время как завершение приработки происходит в первый период его эксплуатации. Заводские испытания отремонтированного двигателя в общем случае включают холодную и горячую обкатку.

Холодная обкатка двигателя производится вращением его коленчатого вала с помощью внешнего привода с пониженной скоростью в течение 50—60 мин. При этом масляная система двигателя заливается маслом малой вязкости, а также включается стендовая система охлаждения. При холодной обкатке наблюдают за давлением масла в смазочной системе и температурой отходящей воды.

После холодной обкатки двигатель проходит горячую обкатку на холостом ходу и под нагрузкой. При обкатке на холостом ходу проверяется работа топливной аппаратуры, клапан-но-распределительного механизма и системы смазки. Затем число оборотов и снимаемую мощность последовательно по ступеням увеличивают до полных.

Вовремя испытаний производятся замеры температуры охлаждающей воды и масла на входе и выходе, величины крутящих моментов при заданных скоростях, давления картерных газов и расхода топлива.