Regeneracja silników spalinowych i wysokoprężnych krok po kroku – poradnik

Żywotność silników spalinowych jest uzależniona od ich konstrukcji, użytych materiałów oraz właściwego serwisowania. Z czasem jednak nawet najbardziej zadbana jednostka napędowa będzie wymagała odpowiedniej regeneracji, ze względu na występujące obciążenia oraz trudne warunki pracy. Dzięki naprawie i wymianie uszkodzonych elementów każdy silnik może odzyskać sprawność, przy nakładach, które będą znacznie niższe niż cena nowego podzespołu.

Diagnozowanie uszkodzeń silnika spalinowego i przygotowanie go do naprawy

Silniki spalinowe zarówno benzynowe, jak i wysokoprężne stanowią podstawowe źródło napędu w pojazdach – samochodach osobowych i ciężarowych, maszynach rolniczych i budowlanych – oraz taborze szynowym. Są używane również w lotnictwie, a także do napędzania jednostek pływających od niewielkich łódek i pontonów po statki handlowe o ogromnych rozmiarach. Często korzysta się z nich w maszynach i urządzeniach – generatorach prądu, większych sprężarkach czy sprzęcie stosowanym do napędzania dużych zespołów maszyn – np. przenośników taśmowych, kruszarek, a nawet pomp o wysokiej wydajności. Ze względu na specyfikę swego działania każdy silnik musi radzić sobie ze znacznymi obciążeniami towarzyszącymi jego pracy. Współpraca elementów ruchomych, które muszą zachowywać wysoką szczelność, wiąże się ze wzmożonym tarciem. Sporym wyzwaniem jest powstająca w procesie spalania temperatura. Choć wszystkie elementy jednostek napędowych są wytwarzane ze stopów specjalnie dobieranych pod kątem wytrzymałości na ścieranie i odporności termicznej, to z czasem dochodzi do ich stopniowego zużycia. Poszczególne części mogą też zostać zniszczone wskutek awarii. Sposobem na przywrócenie silnikowi pełnej sprawności jest poddanie go kompleksowej regeneracji – wyjaśnia ekspert z firmy JURGAL, zajmującej się regeneracją silników oraz zaawansowaną obróbką metalu.

Zarówno objawy zużycia, jak i awarie, które prowadzą do zmniejszenia efektywności pracy silnika lub wręcz do jego unieruchomienia mogą wiązać się z uszkodzeniami niemal wszystkich jego elementów. Do wyeksploatowania jednostki napędowej dochodzi zwykle w wyniku wycierania się wnętrza cylindrów, starcia pierścieni znajdujących się na tłokach czy deformacji denek tłoków. Pojawiają się również defekty związane ze zniszczeniami głowicy np. wypaleniem gniazd zaworowych, problemy z korbowodami oraz wałem korbowym, panewkami i łożyskami. Dochodzi do pękania bloku silnika, głowicy lub deformacji wału korbowego. Przyczynami zmniejszonej żywotności lub usterek są w wielu przypadkach wady materiałowe, lecz zdecydowanie częściej kłopoty są związane z zaniedbaniami serwisowymi np. zaniechaniem terminowej wymiany olejów, filtrów, uszkodzeniami osprzętu prowadzącymi do braku chłodzenia czy niską jakością paliwa.

Istnieje wiele sposobów na diagnozowanie uszkodzeń, jeszcze zanim silnik zostanie zdemontowany. Wśród najczęściej używanych metod jest np. sprawdzanie szczelności, pomiar powstających wibracji oraz przyrostu temperatury podczas działania jednostki napędowej. Pomiar szczelności jest związany z kontrolą ciśnienia pojawiającego w poszczególnych cylindrach podczas działania silnika, co pozwala na zorientowanie się w rodzaju uszkodzenia i jego skali. Po stwierdzeniu obniżonego poziomu ciśnienia sprężania wykonuje się zwykle typową próbę olejową, oceniając, jak wpływa to na otrzymywane odczyty, co daje podstawy do lokalizacji usterki w obrębie bloku silnika lub głowicy. Dużą wartość diagnostyczną, zwłaszcza przy problemach z łożyskami i ich gniazdami ma także sprawdzanie powstających drgań. Wiele informacji może też dostarczyć dobywający się z silnika hałas i stuki. Symptomem awarii są ponadto znaczne ubytki oleju, spowodowane wyciekami lub jego spalaniem lub nagły spadek poziomu chłodziwa.

Naprawa głównych elementów silnika spalinowego

Przywrócenie sprawności jednostki napędowej wymaga najczęściej potwierdzenia postawionej diagnozy już po demontażu, przez poddanie wszystkich najważniejszych podzespołów szczegółowemu badaniu. Po odłączeniu przynajmniej części osprzętu silnik jest wymontowywany, po czym kolejno rozbierany, co pozwala na szczegółowe oględziny konkretnych części w celu zweryfikowania ich stanu i określenia czy naprawa będzie możliwa i opłacalna. Regenerację silników spalinowych poprzedza więc dokładne mycie podzespołów, sprawdzanie ich szczelności, lokalizacja ewentualnych pęknięć i ubytków, a także precyzyjne pomiary kluczowych parametrów, np. średnic cylindrów. Niezwykle istotna jest też ocena głębokości powstałych rys, szczelin bądź zadrapań. W przypadku uszkodzeń materiału w obrębie bloku czy wytartego wału rozwiązaniem może być napawanie lub spawanie połączone z odpowiednią obróbką skrawającą, pozwalającą na przywrócenie prawidłowej geometrii oraz potrzebnego stopnia chropowatości.

W przypadku głowicy silnika uszkodzenia mogą dotyczyć zarówno pęknięć, jak i nadmiernego zużycia gniazd zaworów dolotowych i wylotowych. Cały element jest wykonany z żeliwa albo stopu aluminium, na ogół może więc być poddany napawaniu bądź spawaniu, wymienia się też montowane na wcisk gniazda zaworowe, najczęściej z brązu lub żeliwa albo właściwie frezuje. Po przywróceniu właściwej geometrii najczęściej głowica jest poddawana planowaniu, czyli wyrównaniu swej dolnej powierzchni, która za pośrednictwem metalowej uszczelki łączy się z blokiem silnika. Przy okazji regeneracji może się również okazać, że odpowiedniej interwencji wymagają także wałki rozrządu lub ich napęd. W zależności od sytuacji może zajść konieczność naprawy gniazd, które trzeba zwykle tulejować i rozwiercać na prawidłowy rozmiar, tak jednak, by zachować osiowość i wyeliminować bicie.

Najczęstszą usterką dotyczącą wału korbowego jest na ogół nadmierne wytarcie czopów głównych, odpowiedzialnych za pozycjonowanie całości i obroty bez powstawania bicia oraz korbowych, które łączą się z korbowodami tłoków. W celu zachowania właściwego działania podzespołu powierzchnie muszą być odpowiednio wyszlifowane, niezbędne będzie także przygotowanie gniazda w dolnej części bloku silnika i w misce olejowej oraz dopasowanie panewek, czyli łożysk ślizgowych umożliwiających płynne obroty wału, pod względem rozmiaru. Ingerencje tego rodzaju łączą się często z koniecznością doboru nowych panewek zakładanych we łbach korbowodu, odpowiedzialnych za swobodny ruch tłoków.

Szlifowanie oraz tulejowanie silników

Jednym z zabiegów, które są wykonywane przy każdej regeneracji jednostki napędowej, jest naprawa bloku silnika i przywrócenie właściwej geometrii wnętrza cylindrów przez wyrównanie nadmiernego ich wytarcia oraz likwidację powstałych rys. Uszkodzenia tego rodzaju mogą być wyekiminowane na dwa sposoby – odpowiednie wytoczenie otworów albo za sprawą tulejowania silnika. Wytaczanie polega na naprawie gładzi cylindrów przez poszerzenie średnicy ich otworu. Możliwość takiego działania jest ściśle uzależniona od grubości ścianek oraz głębokości uszkodzeń. W przypadku, gdy jest ona wystarczająca, blok jest umieszczany w urządzeniu, które pozwala na zebranie niewielkiej warstwy materiału tzw. wytaczarce. W przypadku niezwykle małych ubytków powierzchnie są jedynie szlifowane. Procedura naprawy wygląda tak, że po szlifowaniu przeprowadza się dogładzanie powierzchni przy pomocy tzw. honowania. Daje to możliwość osiągnięcia wymaganej klasy dokładności – w zależności od konkretnego silnika i jego specyfikacji. Poza zmniejszeniem chropowatości do koniecznego poziomu na wewnętrznych ściankach cylindra wykonywany jest także tzw. szlif krzyżowy. Jest to osiągane za pomocą specjalnej głowicy, która jest wprawiania nie tylko w ruch obrotowy, ale także postępowo-zwrotny, co umożliwia wytworzenie sieci przecinających się kanalików, które podczas pracy silnika będą umożliwiały skuteczne smarowanie powierzchni cylindrów oraz współpracujących z nimi tłoków.

W przypadku, gdy wytaczanie nie jest możliwe ze względu na niedostateczną grubość ścianek tulei lub sięgające bardzo głęboko uszkodzenia jedynym rozwiązaniem jest przeprowadzenie tulejowania bloku silnika. W tym celu z bloku silnika usuwa się znajdujące w nim zużyte tuleje, a w ich miejsce osadza nowe. Tuleje są wciskane bardzo delikatnie i przy zachowaniu równomiernego nacisku, ponieważ istniejące luzy montażowe są niezwykle małe i sięgają nawet 0,01 mm. Takie rozwiązanie jest jednak bardzo korzystne, ponieważ w silniku można zastosować stare tłoki, wymieniając jedynie pierścienie – o ile pozwala na to ich stan – co ogranicza koszt naprawy.

Naprawy bloku silnika poza szlifowaniem cylindrów lub tulejowaniem mogą też obejmować usuwanie pęknięć przez ich spawanie. Regeneracja jednostek napędowych to także czynności związane z odtwarzaniem uszkodzonych gwintów – np. otworów przeznaczonych do montażu wtryskiwaczy lub świec – a także mocowań i szpilek. Podczas czynności związanych z likwidowaniem usterek wiele elementów jest wymienianych na nowe. Dotyczy to m.in. pierścieni tłoków, uszczelki pod głowicę, a często także łańcucha rozrządu wraz z kołami zębatymi czy pasków z rolkami i napinaczami. Przy wymianie rozrządu zmienia się też pompę wodną oraz inne części, które tego wymagają od zaworów po uszkodzone wtryskiwacze. Warto pamiętać, że pozostawienie uszkodzonych elementów stawia pod znakiem zapytania całą naprawę, ponieważ może w krótkim czasie doprowadzić do poważnej awarii.