Группа поршневая ГАЗ-53: сердце газовских моторов

Автомобили ГАЗ-53 все еще распространены в нашей стране, поэтому для них выпускается много запчастей. Среди них и детали двигателей, в том числе поршни, гильзы, пальцы и другие, образующие поршневую группу. О поршневой группе, ее назначении, составе, типах и конструктивных особенностях — в этой статье.

Назначение, состав и роль поршневой группы в двигателе

Двигатель — это сложная система взаимосвязанных и взаимодействующих деталей, каждая из которых выполняет свои функции. Одну из ведущих ролей в работе мотора играет целый комплект деталей ? поршневая группа. Именно эта группа компонентов обеспечивает достижение двигателем его ключевых характеристик, а также выполняет ряд функций:

• Поршень, гильза и головка блока образую камеру сгорания, в которой как раз и происходят все основные термодинамические процессы ДВС;
• Поршень воспринимает и передает на коленчатый вал (через палец и шатун) силы, возникающие при сгорании топливно-воздушной смеси;
• Поршень вместе с поршневыми кольцами обеспечивает герметизацию камеры сгорания, предотвращая чрезмерную утечку газов в картер;
• Гильза обеспечивает герметизацию водяной рубашки двигателя, предотвращая попадание охлаждающей жидкости в цилиндр и обратный прорыв газов в рубашку охлаждения.

Обычно к поршневой группе относится четыре типа деталей: поршень, гильза, поршневой палец и два стопорных кольца. Также поршневая группа требует использования еще ряда деталей — поршневых колец (компрессионных и маслосъемных) и, если это предусмотрено конструкцией двигателя, уплотнительных колец под гильзы. Каждый поршень с гильзой, пальцем и стопорными кольцами образует один поршнекомплект (нередко сюда же включаются и кольца), число поршнекомплектов равно числу цилиндров двигателя.

Важно отметить, что детали поршневой в процессе эксплуатации подвергюется колоссальным тепловым (нагрев до 2000°C и более) и механическим нагрузкам. Поэтому к параметрам и качеству изготовления этой группы деталей предъявляются самые жесткие требования, для них используются высококачественные материалы, а в процессе производства применяются технологии по их упрочнению.

В настоящее время поршневые группы продаются в двух комплектациях — с гильзами и без. Комплектация зависит от конструкции двигателя и способа установки его гильз. В частности, на многих моторах легковых автомобилей (отечественные ВАЗ, большинство иномарок и другие) обычно гильзы впрессованы в блок и их замена связана с серьезными затратами сил, поэтому поршнекомплекты для них не имеют гильз. А на двигателях грузовиков, в том числе старых и новых ГАЗах, современных КАМАЗах, в двигателях ЯМЗ и многих других, используются гильзы ?мокрого? типа (они непосредственно омываются охлаждающей жидкостью), которые просто вставляются в блок и удерживаются головкой — для таких моторов поршнекомплекты поставляются с гильзами.

Типы и конструктивные особенности поршневых групп ГАЗ-53

На автомобилях ГАЗ-53 всех модификаций используется только две модели двигателя — бензиновые карбюраторные 8-цилиндровые V-образные ЗМЗ-53 и его более современная модификация ЗМЗ-511. Моторы ЗМЗ-53 (и его ?брат-близнец? ЗМЗ-66 для ГАЗ-66) выпускаются с начала 1960-х годов, а ЗМЗ-511 (вместе с другими моторами 500-й серии) стали производиться уже с конца 80-х годов. В настоящее время двигатели ЗМЗ-53 (и ЗМЗ-66) не выпускаются, но в производстве все еще находятся ЗМЗ-511, которые ставятся на грузовики ГАЗ-3307 и другие, и ЗМЗ-513 (ставились в том числе и на ГАЗ-66).

Двигатели ЗМЗ-53, 511 и 513 имеют объем 4,25 литра и мощность от 115 л.с. (ранние версии) до 125 л.с. (современные версии). Поршневые группы данных двигателей одинаковы и имеют идентичные параметры. Такая же поршневая используется в моторах ЗМЗ-502, ЗМЗ-672 и различных их модификациях. Поэтому одна модель поршневой может использоваться для ремонта двигателей старых автомобилей ГАЗ-53 и ГАЗ-66, более новых ГАЗ-3507, 3785, 3307, автобусов ПАЗ-672, ПАЗ-3205 и ряда других.

Несколько слов нужно сказать о каждой детали поршневой группы рассматриваемых двигателей.

Гильза. ?Мокрого? типа, изготавливается из с специального легированного чугуна методом центробежного литья, в нижней части переходит в тонкий стакан для плотной установки в блок, сверху расширяется для лучшего контакта с головкой. Гильза через специальную прокладку (медное кольцо) вставляется в блок и сверху прижимается (опять же через прокладку) головкой. Гильза непосредственно омывается охлаждающей жидкостью, поэтому герметичность верхней и нижней прокладок в данных моторах имеет первостепенное значение.

Поршень. Диаметром 92 мм, отливается из алюминиевого сплава АЛ-30 (современная маркировка АК12ММгН). В более поздних модификациях поршень получил терморегулирующую вставку из стали. В верхней части поршня предусмотрено три канавки — две под компрессионные кольца, и одну под маслосъемное кольцо. Внешняя поверхность поршня покрыта тонким слоем олова (а в более поздних модификациях специальными сплавами на основе олова), который обеспечивает более равномерную притирку и приработку.

Поршневой палец. Плавающего типа, пустотелый (трубчатый), изготавливается из конструкционной легированной (хромистой) стали марки 15Х и подвергается дополнительной обработке — цементации поверхности и высокочастотной закалке (на глубину до 1,5 мм). Палец удерживается в поршне на двух пружинистых стопорных кольцах.

Зачастую к поршневой группе относят и комплекты поршневых колец. В двигателях ЗМЗ-53, 511 и 513 используется три кольца — два компрессионных, устанавливаемых в верхней части поршня, и одно маслосъемное. Компрессионные кольца — цельные, чугунные, причем верхнее кольцо дополнительно хромирована. Маслосъемное кольцо — наборное, состоит из двух стальных колец, одного радиального и одного осевого расширителя.

Важно отметить, что все детали поршневой группы еще на заводе-изготовителе подбираются и подгоняются по параметрам (диаметрам, массе и т.д.), поэтому при установке комплекта важно их не перепутать. Однако возможна не полная замена всей группы, а только ремонт и замена отдельных деталей. Например, очень часто гильзы хонингуются, вследствие чего их внутренний диаметр увеличивается, в этом случае необходимо использовать поршни увеличенного ремонтного размера (всего их выпускается пять групп). Соответственно, на столько же групп разделены поршневые кольца. На четыре группы по размерам разделены и поршневые пальцы, что тоже необходимо учитывает при ремонте.

Вопросы ТО, ремонта и замена поршневой группы

В процессе эксплуатации двигателя поршневая группа подвергается колоссальным нагрузкам, вследствие этого подвержена износу и нуждается в регулярном ремонте. О том, что поршневая требует осмотра и обслуживания, могут свидетельствовать целый ряд признаков, самые явные из них — значительный угар масла, падение мощности силового агрегата, повышение дымности и токсичности выхлопа, затрудненный запуск двигателя и другие. Наконец, чрезмерный износ некоторых деталей (например — пальцев и поршневых колец) проявляется определенными ритмичными и неритмичными стуками.

Все это может возникать из-за износа, деформации или даже разрушения деталей поршневой. Наиболее часто можно столкнуться с закоксовкой и поломкой поршневых колец, износом поршневых пальцев, износ канавок под поршневые кольца, износ юбки поршня, возникновение на юбке поршня задиров. Износу подвержена также и гильза, на ее зеркале могут возникать задиры и различные повреждения.

Наиболее просто решается проблема с кольцами — они снимаются и заменяются на новые. Однако если разбиты канавки под кольца, то менять придется весь поршень, новые поршни ставить придется при их чрезмерной износе, появлении задиров и деформаций. Если проблема в поршневом пальце, то на его место может быть установлен палец большего ремонтного размера (при этом отверстие под палец в поршне растачивается). А в случае хонингования гильз придется менять все поршни, при этом нужно использовать поршни соответствующего ремонтного размера. Наконец, наиболее сложные проблемы, когда замена поршней или расточка гильз уже невозможны, решаются полной заменой поршневой группы.

Независимо от типа ремонта, необходим соблюдать ряд требований. В частности, все поршни и пальцы устанавливаются в определенном положении — по цветным меткам, по стрелкам и надписям ?ПЕРЕД?. Только так будет достигнута правильная балансировка поршневой группы и нормальная работа двигателя. А после установки новой поршневой двигатель обязательно должен пройти обкатку, порядок которой четко прописан производителем.

Для нормальной работы поршневой группы необходимо использовать качественные и рекомендуемые производителем смазочные материалы, охлаждающую жидкость и другие технические жидкости. Также необходимо соблюдать простейшие правила эксплуатации силового агрегата — правильно запускать и прогревать, не подвергать перегрузкам и т.д. Только в этом случае поршневая группа и весь мотор будут работать в оптимальном режиме, обеспечивая требуемые характеристики на протяжении многих лет.