Детали двигателя и уплотнения
Семинар
DRiV

 
 
 
 

На организованном компанией Inter Cars семинаре представитель DRiV Максим Аранов рассказал об образовании новой компании для рынка послепродажного обслуживания, входящих в нее брендах и ассортименте производимой продукции, технологических инновациях, а также технических нюансах, полезных для специалистов автосервисов. Тематика семинара охватывала сферу легковых автомобилей и коммерческого транспорта.

   
  DRiV, dzinēja detaļas un blīvējumi, детали двигателя и уплотнения, auto rezerves daļas, автозапчасти, авто запчасти, IC24.lv, Inter Cars, intercars.lv, car-use.lv
   
 

DRiV Incorporated образована после разделения Tenneco Inc. на две независимые компании. В свою очередь, в состав Tenneco входила компания Federal Mogul, также имеющая широкое портфолио брендов. На рынке послепродажного обслуживания DRiV Incorporated представляет следующие торговые марки: Ferodo (тормозная система), Jurid, Beral, Wagner QS (тормозная система  коммерческий транспорт), Champion: для легковых автомобилей − компоненты зажигания, фильтры, для коммерческого транспорта − лампы освещения. Детали рулевой системы и подвески представлены брендами MOOG и Monroe.

Подпадающие под тему семинара детали двигателя и уплотнения, также представлены несколькими брендами. Поршни − это Nüral, кольца и гильзы − Goetze, клапанный и кулачковый механизмы − АЕ, вкладыши и втулки  Glyco, уплотнения  Goetze и Payen. Бренд Payen − изначально французский, но потом он стал британским. Бытует мнение, что это − более низкий по классу бренд, но это не так: Goetze и Payen − равнозначны, и в настоящий момент в сегменте деталей уплотнения идет процесс замещения Goetze на Payen.

В этом сегменте также стоит упомянуть FP Diesel − относительно молодой специализированный бренд: это детали двигателя для мощных грузовиков, строительной, сельскохозяйственной техники, а также промышленного оборудования. По большей части ассортимент охватывает технику американских марок: John Deer, Caterpillar, Cummins, Perkins, и т.д.

Предназначенные для вторичного рынка детали, не смотря на иную маркировку, производятся по тем же технологиям и проходят тот же контроль качества,  что и детали, поставляемые на конвейеры автозаводов. Сейчас основным онлайн-каталогом по подбору деталей двигателя является www.drivparts.com. При нажатии на закладку Engine, вид окна изменится, став похожим на TecDoc, что многим более привычно.

Гильзы цилиндров

На вторичный рынок Goetze поставляет мокрые и сухие гильзы, первые − как правило, для дизелей, вторые − для бензиновых двигателей. Мокрые гильзы, устанавливаемые с зазором, изготовлены в конечном размере, с хонингованием. Сухие гильзы поставляются в полуготовом состоянии, без хонингования, поскольку при запрессовке неизбежно происходит некоторая деформация, и хонингование нужно производить потом.

Для гильз сухого типа в полуготовом исполнении (без хонингования) фактический внутренний диаметр будет меньше, чем указанный в каталоге конечный размер, под который нужно растачивать гильзы. Бывали случаи, когда клиенты упускали это из виду, и присылали гильзы с рекламацией на несовпадение размеров.

   
  DRiV, dzinēja detaļas un blīvējumi, детали двигателя и уплотнения, auto rezerves daļas, автозапчасти, авто запчасти, IC24.lv, Inter Cars, intercars.lv, car-use.lv
 

Goetze регулярно внедряет различные инновации. В частности, некоторое время назад был изменен производственный процесс, и теперь гильзы не требуют нанесения консервационного покрытия. Это достигнуто благодаря плазменному напылению металнитридного покрытия толщиной 5…8 микрон, который не только предохраняет гильзы от коррозии при хранении, но также придает дополнительную прочность. Поверхностное упрочнение составляет около 600 единиц по Виккерсу. Гильзы, произведенные по новым технологиям, имеют серебристо-стальной цвет, в отличии от серо-черного ранее.

   
 

Все гильзы Goetze изготавливаются с технологией платовершинного хонингования. Под микроскопом видно, что поверхность обычной хонингованный детали не является идеально ровной: есть пики, есть впадины. При трении упомянутые пики перегреваются, становятся хрупкими, ломкими, откалываются, в результате чего образуется металлическая пыль: продукт активного износа. При платовершинном хонинговании пики сглажены, благодаря чему поверхность скольжения получается больше, а продуктов износа − меньше. При этом впадины остаются: они нужны для удержания масла. По сути, платовершинное заменяет первоначальный период обкатки.

В двигателях коммерческого транспорта иногда применяются гильзы с нагаросъемным кольцом. Если его не поставить, то компрессия и мощность двигателя будут существенно снижены. Важный момент: кольцо в комплекте с гильзой может не идти, его нужно заказывать отдельно, в каталоге указан номер. Еще нюанс по поводу уплотнительных колец при подборе по каталогу: для гильз 14-го класса уплотнительные кольца не входят в комплект, для 15-го − входят. В настоящий момент идет процесс замещения 14-го класса на 15-й: для механика удобнее, когда все компоненты находятся в одной коробке. При этом комплекты без колец все равно останутся, так как в некоторых случаях кольца защищены патентом производителя двигателя.

Поршни

Современные двигатели являются весьма теплонагруженными, и в них все чаще применяются поршни с масляным охлаждением – это позволяет снизить температуру в верхней части поршня на 60...70ºС. Для дизелей легковых автомобилей и легкого коммерческого транспорта Nüral производит поршни  по технологии DuraBowl.

Это технология повторного расплавления алюминия в самой нагруженной части поршня, вдоль кромки камеры сгорания. Материал расплавляется плазменным лучом, а затем очень быстро охлаждается. В алюминиевом сплаве содержатся кристаллы кремния, которые после повторного расплавления уменьшаются в десять раз, формируя на поверхности материала плотную мелкодисперсную структуру.

   
  DRiV, dzinēja detaļas un blīvējumi, детали двигателя и уплотнения, auto rezerves daļas, автозапчасти, авто запчасти, IC24.lv, Inter Cars, intercars.lv, car-use.lv
 

При производстве алюминиевых поршней для дизельных двигателей легковых и грузовых автомобилей Nüral использует новый материал − алюминиевый сплав DuraForm-G91. Благодаря этому сплаву достигается увеличение долговечности, а именно − на 8% выше усталостная прочность в диапазоне температур 200...400ºС. Все алюминиевые поршни при производстве проходят 100% процедуру контроля ультразвуком для определения скрытых дефектов: микротрещин или полостей в критических зонах поршня.

   
 

Эта структура увеличивает долговечность поршня почти в пять раз, а также позволяет ему выдерживать существенно большие нагрузки. Также подобное решение позволяет разместить канал масляного охлаждения максимально близко к канавке верхнего поршневого кольца, не опасаясь растрескивания поршня. Технология запатентована, другие конвейерные поставщики ей не обладают.

Есть ряд моторов, к примеру − некоторые двигатели BMW − где используются только поршни DuraBowl, поскольку другие поршни попросту не выдерживают давления и температуры. За последние 10 лет средняя мощность дизельного двигателя для легковых
автомобилей увеличилась с 67
 л.с./литр рабочего объема до 94л.с./литр. При этом поршни DuraBowl выдерживают нагрузуку до 125 л.с./литр.

Для высокофорсированных бензиновых двигателей с турбонаддувом, непосредственным впрыском и системой Старт-Стоп Nüral предлагает поршни, выполненные по технологии Elastomeric, также с каналами масляного охлаждения. Вообще, сегодня бензиновые поршни становятся конструктивно все ближе к дизельным, и в них зачастую применяются те же решения, например – нирезистовая вставка из чугуна для защиты от износа канавки верхнего поршневого кольца. Юбка поршней Elastomeric имеет антифрикционное покрытие EcoTough, позволяющее снизить потери на трение на 18%, износ – на 40%, а расход топлива – на 0,2…0,8%.

Алюминиевые поршни, как правило, рассчитаны на давление до 200 бар, при этом в мощных дизельных двигателях для коммерческого транспорта давление в цилиндрах может достигать 250 бар. Для таких моторов предназначены поршни FM Monosteel.

Верхняя и нижние части поршней изготовлены из кованой стали и соединены методом сварки трением. Конструкция позволяет сделать размеры каналов охлаждения больше, а потому эффективность отвода тепла у такого поршня существенно выше, чем у алюминиевого поршня. Пример конвейрной поставки поршней FM Monosteel  двигатели для Mercedes-Benz Actros, такие поршни поставляются как на конвейеры, так и на вторичный рынок.

Маркировка поршней для конвейерных поставок и вторичного рынка отличаются. В частности, при подборе надо обращать внимание на суффиксы в конце маркировки. Известны случаи ошибок, когда выбирали поршень вроде бы с правильным номером, но с неправильным суффиксом. Поршень совпадает по диаметру, но, например, имеет большую высоту, результат − встреча клапанов с поршнями при первом же запуске двигателя.

Поршневые кольца

Все поршни Nüral поставляются с кольцами Goetze. Одна из технологических инноваций колец Goetze − алмазоуглеродное покрытие: это хромирование с включением сверхтонких алмазных частиц. Такое решение повышает устойчивость к износу и царапинам по сравнению с обыкновенным хромированием, увеличивает межсервисный интервал, обеспечивает хорошую герметизацию и самосмазывание под нагрузкой. Такие кольца применяются, например, на двигателях VW 2.0 TDI EA288 с 2014-го года по сегодняшний день.

Еще одна достойная внимания технология  LKZ-Ring. По этой запатентованной технологии производятся двухкомпонентные маслосъемные кольца. Ступенчатый профиль рабочей кромки кольца обеспечивает снижение расхода масла до 50%. За счет меньшей площади прижимной кромки требуется меньшее прижимное усилие благодаря чему удается добиться снижения потерь на трение до 15%. Кольца LKZ-Ring предназначены для современных дизельных двигателей и бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива.

Ведущий также подробно рассказал о маркировке колец, комплектности поставок, и т.д., упомянув при этом несколько важных технических нюансов. В частности, кольца необходимо устанавливать маркировкой вверх. Например, среднее кольцо имеет выточку, то есть профиль − несимметричный, и если поставить кольцо неправильно, то оно будет не снимать масло, а наоборот: нагнетать его в камеру сгорания. Для установки колец крайне рекомендуется использовать специальное приспособление, а замки колец должны быть разнесены на 120 градусов.

Вкладыши

В настоящий момент Glyco является одним из лидирующих поставщиков OE-комплектующих как в легковом, так и в грузовом сегменте. В ассортименте Glyco имеются коренные и шатунные подшипники, упорные полукольца, вкладыши распредвалов, на конвейеры автозаводов поставляются также втулки трансмиссии.

Как известно, с 2011-го года из соображений экологичности утилизации было законодательно запрещено применение свинца при изготовлении вкладышей. Тем не менее, для автомобилей, выпущенных до 2011-го года свинцовые вкладыши, как запчасти, еще производятся, поскольку свинцовые и бессвинцовые вкладыши не являются взаимозаменяемыми. К слову, Glyco является одним из пионеров в области применения бесвинцовых материалов: в ассортименте компании вкладыши без свинца появились еще в середине 1990-х годов.

   
  DRiV, dzinēja detaļas un blīvējumi, детали двигателя и уплотнения, auto rezerves daļas, автозапчасти, авто запчасти, IC24.lv, Inter Cars, intercars.lv, car-use.lv
 

Слева – вкладыш в классическом исполнении. Справа – вкладыш Glyco с запатентованным решением Coined Lip: фиксирующим замком. Что характерно, выступающий буртик не создает возмущений в масляном потоке. Иногда бытует мнение, что замок нужен для защиты вкладышей от проворота. Это не так. Замок – это что-то вроде маркера, указывающего правильное положение вкладыша при установке. От проворота защищает другая конструктивная особенность. Длина вкладыша − как правило чуть больше длины постели: на величину 0,06...0,09 диаметра. После затягивания болтов вкладыш вжимается в постель, то есть, создается прессовая посадка, которая и защищает от проворота.

   
 

Одной из безсвинцовых технологий является применение так называемого "умного" материала Glyco G-488: это сочетание олово-медного сплава со слоем никеля/олово-никеля. Относительная мягкость олово-медного сплава в начале приработки обеспечивает идеальное сопряжение поверхностей контакта. Со временем высокие температуры двигателя рассеивают олово, в результате чего образуется прочный и долговечный слой олово-никеля, продлевающий срок службы двигателя. Это доступная по цене технология ремонта двигателя, поскольку в ней применяется электролитическое покрытие вместо дорогостоящего покрытия напылением (спатерная технология).

Спаттерные вкладыши применяются, в основном, в мощных дизелях, как легковых, так и грузовых. Спатерное покрытие наносится в условиях вакуума, методом PVD (Physical Vapor Deposition). Спаттерное покрытие сокращает потери на трение вполовину, к тому же оно очень стойкое к износу. Если после жесткой тестовой работы на стенде обычный гальванический вкладыш уже после часов демонстрирует следы износа, то спаттерный вкладыш и после 2000 часов следов износа не имеет.

Из пары вкладышей спаттерное покрытие обычно имеет только один. Причины две: если оба вкладыша − спаттерные, то есть − твердые, не будет нужного демпфирования. Вторая причина заключается в той функции вкладышей, которая часто остается за кадром.

Средний масляный фильтр запрограммирован отсеивать частицы размером около 50 микрон. При этом частицы размером 6...8 микрон будут задержаны только в 20% случаев. Задача вкладышей − захватывать такие частицы и интегрировать их в поверхностный слой. То есть, для этого вкладыши должны быть относительно мягким. Где будет стоять спаттерный вкладыш? Там, где больше нагрузка: в случае коренных подшипников − снизу, чтобы воспринимать вес коленвала, в случае шатунных, где нагрузка идет от поршня, сверху.

Клапаны

Кроме своей основной функции герметизации камеры сгорания клапаны также осуществляют отвод тепла от камеры сгорания. Около 75% тепла отводится через зону контакта рабочей фаски клапана и фаски седла и 25% отводится через шток. Если контакт нарушен − клапан несоосен, вытянулся, и т.д., то температура начинает расти лавинообразно, а дальше возможны различные сценарии: прогар клапанов, отрыв тарелки от штока, и т.д.

Для дополнительной защиты в выпускных клапанах используется два разнородных металла: тарелка и нижняя часть штока изготовлена из жаропрочной сталь, а верхняя часть штока − из углеродистой. Части соединены при помощи сварки трением. Впускные клапаны, как правило, являются монометаллическими.

В ассортименте АЕ также есть наполненные натрием клапаны − они применяются, в основном, в легковых двигателях. В чем суть: при достижении примерно 100ºС натрий переходит в жидкую фазу. В результате жидкость, перемещаясь внутри штока, лучше отводит тепло от нижней части клапана. В наполненных натрием клапанах через шток отводится не 25% тепла, а 45%. Важный момент при замене любых клапанов − нужно менять сухари. Если оставить старые, это может привести к препятствию вращения клапанов, что ухудшает отвод тепла со всеми вытекающими последствиями.

Уплотнения

Тема уплотнений была посвящена прокладкам ГБЦ и сальникам, которые правильнее называть манжетными уплотнениями. Вопрос на засыпку: чем ограничена мощность, вернее − степень форсировки серийного двигателя? Правильный ответ − прокладкой. Максимальное давление в цилиндрах, которое может выдержать современная прокладка серийного двигателя − 250 бар.

Прокладки ГБЦ за все время своего существования серьезно эволюционировали. В 1950-х годах использовались медные прокладки, в 1970-х − фибровые, в 1980-х − прокладки типа "Сталь-эластомер". С повышением мощности двигателей свойств этих прокладок стало недостаточно, и начали применяться многослойные стальные прокладки, развитием которых в 2000-х годах стали прокладки многослойные, стальные, с частичным покрытием.

Среди технологических инноваций ведущий отметил прокладки Coriusim и Coruiseal. Технологии доступны как под брендом Goetze, так и под брендом Payen. Прокладки Coriusim пришли на смену предыдущей ОЕ-технологии Astadur. Одна из изюминок − полностью отвержденная силиконовая пропитка. Прокладки Coriusim демонстрируют улучшенную герметизацию каналов с жидкими рабочими средами, позволяют минимизировать деформацию цилиндров и тем самым уменьшить расход масла. Такие прокладки применяются, например, на дизелях 2,5 TD от BMW двигателях PSA, и т.д.

Технология прокладок Coriuseal была разработана специально для вторичного рынка. Прокладки отличает приваренный уплотнительный буртик для повышения усталостной прочности, улучшенная начальная герметизация газовых сред при запуске, а также легкий демонтаж благодаря фторопластовому покрытию. Меньшее истирание прокладки достигнуто благодаря повышенным антифрикционным свойствам. Технология Coriuseal подходит для большинства покрытий поверхности на восстановленных двигателях.

   
 
 

Для защиты от подделок применяется серьезная система, которая была продемонстрирована на примере колец Goetze. Дело даже не нескольких степенях защиты голографической наклейки, а в том, что четыре цифры на ней идентичны четырем последним цифрам напечатанного кода и являются индивидуальными
для каждой упаковки.

   
 

Серьезное внимание было уделено вопросам корректного монтажа, как прокладок, так и манжетных уплотнений. Ведущий обратил внимание на распространенные ошибки, которые нередко встречаются при монтаже манжетных уплотнений из PTFE, которые становятся все более распространенными. В частности, при установке важно учитывать направление вращения вала, которое указано стрелкой на внешней поверхности сальника, не использовать смазку, и выдержать не менее 4 часов после монтажа до запуска двигателя.

По мнению участников, семинар получился очень информативным и насыщенным. Каждый извлек для себя много интересного и полезного, а это значит, что есть повод встретиться еще.

 
 
 
 
 
sagatavots / подготовлено brauc.com; car-use.lv ®